714天气雷达天线罩封顶后的方位标定

714天气雷达天线方位角初始标定在天线罩封顶前进行,通常采用北极星法或经纬仪法。天线罩封顶后,方位标定的条件是,雷达天线罩封顶前的方位标定必须准确无误。但是由于种种原因,可能会造成雷达天线方位标定出现误差,甚至出现某些失误(其误差范围大于1度)。根据我们的经验,当方位标定误差大于0.5度时,就要影响降水回波的     

声雷达定量测量C_T~2中的几个问题

本文讨论了逾量衰减和风对声线的弯曲作用对声雷达接收功率的影响.分析和计算表明在很多情况下分子吸收、逾量衰减和风的影响对测量C_T~2是不能忽略的,不考虑这些因素有时可使C_T~2低估500％以上.引进有效湍流外尺度后使声散射截面表达式在实际应用中变得合理而简单.由简化的几何模型导出了风衰减因子,经计算和以往的实验事实相符.因此在原声雷达方程中应加入风衰减因子.声雷达方程加上逾量衰减算式、风衰减算式和分子衰减算式,组成了适合定量测量C_T~2的声雷达方程组.利用温度脉动仪测定低高度上的C_T~2值可使估算工作简化,此方法在多普勒声雷达上应用效果会较好,本文并给出了初步实验结果.     

一种重要的海洋气象探测手段:HF海岸雷达

自从Crombie(1955)在新西兰对海面引起的高频无线电波散射情况进行开创性的观测研究以后,高频(HF)雷达作为一种海上气象和海洋参数的探测设备,现在无论在理论上还是技术上都已被认为是可行的了。近几年已有一些高频雷达投入业务使用。Heron(1983)指出,在目前用于海上物理现象研究     

C波段双线偏振雷达反射率因子的衰减订正及对降雨估测精度的改进

C波段双线偏振雷达反射率因子易受衰减的影响,为了提高降雨的准确性,需要对雷达反射率因子进行衰减订正。K_(DP)是能够用于衰减订正的一个有效因子,本文采用小波分析法对Ф_(DP)数据进行预处理,再将处理后的数据拟合得到相对准确的K_(DP)。为了验证衰减订正的效果,利用S波段雷达反射率因子作为参考,对比分析了衰减订正前后C波段双线偏振雷达反射率因子的变化,结果表明:经过衰减订正后的Z_H更接近于S波段雷达的反射率因子。在进行降雨估测时,不同方案估测降雨的差异较大,当C波段双线偏振雷达与S波段雷达均采用Z-R关系估测降雨时,S波段雷达的效果更好。当C波段双线偏振雷达采用衰减订正后的R(Z_H,K_(DP))法估测降雨时,效果优于S波段雷达的R(Z)方案。当降雨强度10 mm·h~(-1)时,雷达估测的雨量普遍低于地面雨量计的雨量,经过雨量计校准后,可以进一步提高降雨估测精度。     

不同波段垂直指向雷达功率谱密度对比

衰减对回波的影响是雷达探测中的一项重要课题,常用订正方法还有很大提升空间。由于垂直指向雷达观测的功率谱数据包含了非常丰富的微物理及动力信息,该文尝试在功率谱层面对衰减影响机理进行深入讨论,以期改进衰减订正方法。对2014—2016年广东阳江和广东龙门获取的Ka波段毫米波雷达、C波段调频连续波雷达、Ku波段微雨雷达功率谱数据进行对比表明:3部雷达功率谱谱型基本一致,具有一定可靠性。米散射效应反映在功率谱上即经过某一速度后回波强度谱密度的陡降,当降水下落末速度达临界速度时,会对衰减量的计算造成影响。雷达波长越短,受衰减影响越大,衰减对功率谱的影响表现为谱的整体下移,最终导致回波强度小于真值。对于对流云降水,单纯使用经验订正公式获得的结果可能与真实值相差很大,此时需要考虑降水粒子谱分布,在功率谱层面上对订正进一步改善。     

水面蒸发量的一种气候学计算方法

用北京日射站和官厅蒸发站的辐射和蒸发资料对彭曼公式进行订正,得出修正公式 E_0=(ΔH_0+γE_α)/(Δ+γ) H_0=1/59[0.95Q_A(0.167+0.583n/N)-σT_a~4(0.32-0.26e_a~(1/2))(0.30+0.70n/N)] E_a=0.13(e_a-e_d)(1+0.77u),其中H_0是表示为蒸发量单位的辐射平衡,E_a是由风速和饱和差决定的“干燥力”。 自由水面的蒸发量E可用下式表示 E=E_0-F/L,其中F是水面向下的热通量,在升温季节为正值,在降温季节为负值。由于缺少水温梯度观测资料,F不能直接计算。本文建议,对升温或降温季节分别建立水面蒸发E倚蒸发势E_0的回归方程。得出北京地区各月蒸发量的计算公式如下 0.963 E_0-7.0 4—7月 E=0.902 E_0+26.0 9—10月 E_0 8月     

机载雷达探测数据仿真平台设计与实现

为了便于研究诸多因素对云降水雷达探测回波强度的影响,设计开发了雷达探测回波强度定量计算软件,即雷达探测数据仿真平台"SimRAD"(Simulating airborne Radar detection and Data processing),通过输入雷达发射频率,大气状态参数(高度、气压、气温、相对湿度)以及水成物相态、滴谱分布、含量等信息,使用云降水雷达观测和衰减订正理论进行计算,可以模拟出水成物的雷达回波强度以及水成物和大气衰减的垂直廓线,并且可以对雷达回波进行衰减订正。     

94/220 GHz星载雷达双波长比对非球形冰晶云参数敏感性分析

利用不同形状冰晶的散射特性,获得了非球形冰晶云的94/220 GHz测云雷达双波长比,探讨了非球形冰晶云的双波长比与云内微物理参数的关系,分析了衰减前后的星载雷达反射率因子及双波长比的垂直廓线。结果表明:（1）双波长比可以反映小到0.1 mm中值尺度的冰粒子,对粒子总数、谱的形状参数不敏感,对粒子大小、形状、云衰减较敏感。（2）雷达灵敏度一定时,星载雷达可测云厚与雷达波长、冰含水量（IWC）的垂直分布、云厚及衰减有关;没有进行衰减订正时,双波长比和衰减有关,冰含水量越大,波长越短,衰减越大,双波长比最大值与可探测云厚有关。两部雷达可探测冰含水量为0.001—0.1 g/m3、厚2 km的冰云;当云厚5 km、冰含水量垂直分布在0.001—0.2 g/m3时,云厚的94%基本可以被220 GHz云雷达探测到。（3）如果两部雷达气象方程中用水的介电因子,测量回波强度应进行介电因子的订正后再计算双波长比。      

雷达回波距离衰减的一种订正方法

由于雷达波定向向远处传播时,辐射能量分布在越来越大的面积上,使得同一强度的回波,因距离的不同而在“显示器”上有不同的功率值(通常以中频增益衰减分贝数N表示)。因此在确定回波实际强度时,必须对回波功率进行距离订正。目前一些地方采用如下方法订正。即:     

上海浦东X波段双线偏振雷达衰减订正效果分析北大核心CSCD

降水对X波段雷达电磁波的显著衰减,造成了回波弱化现象,带来了定量应用不准确的问题。为了减轻降水衰减对雷达数据的影响,用Z-K_(DP)(反射率因子-差分传播相位常数)方法对上海浦东气象局的X波段雷达反射率因子进行订正试验,具体方案为:当K_(DP)≥0.3°·km^(-1)时,用K_(DP)的值进行订正;当K_(DP)<0.3°·km^(-1)时,使用雨滴谱拟合A(衰减系数)和Z间的经验公式做衰减订正。选取对流性降水个例(2020年9月17日)和稳定性降水个例(2021年2月26日)进行衰减订正试验,经过衰减订正和系统偏差订正后,X波段雷达反射率因子与S波段雷达的反射率因子大小相当,回波形态相似,验证了该订正方法适用于对流性降水和稳定性降水的X波段雷达反射率因子的衰减订正。     

天线罩疏水层老化对微波辐射计观测的影响分析

地基微波辐射计因天线罩疏水层老化,在雨天探测时天线罩上易形成积水从而造成探测性能的不稳定,是影响其在科研业务中广泛应用的关键问题之一。本研究利用2017—2018年北京地区6台微波辐射计降雨期间的观测数据,分析天线罩疏水层老化对其观测亮温的影响,结果显示随着天线罩使用时间的增长,尤其是使用3个月以后,降水时亮温增大的幅度明显变大,降水结束后亮温增大的持续时间也有增长趋势。同时,在北京南郊站开展的微波辐射计天线罩淋雨试验结果表明,天线罩使用40 d以后,随着天线罩污染老化,淋雨时观测亮温增大的幅度呈跳跃式增长,且淋雨结束后亮温仍然偏高,最长时间达2 h以上。因此,为提高微波辐射计观测数据的可用性,建议在实际使用过程中每季度更换一次天线罩,对于京津冀等重污染地区可根据实际情况适当提高更换频次。     

结合风廓线雷达的毫米波衰减特性初步研究

使用中国气象局大气探测综合试验基地35 GHz毫米波云雷达和L波段风廓线雷达2016年5月1日-7月31日在降水条件下的观测数据,根据不同观测模式下两部雷达得到的数据,计算在一定高度区间内不同下落速度的降水粒子反射率因子变化量,初步分析不同下落速度的降水粒子对毫米波衰减的影响。结果表明:在持续时间较长的层状云降水且降水粒子在雷达观测范围内均匀分布条件下,毫米波衰减与降水粒子下落速度呈近似线性关系,且毫米波经过的路径长度越长,衰减越大;毫米波在经过1110~2430 m,1110~3510 m的高度区间时,下落速度处于3.5~7.5 m·s-1之间的降水粒子对毫米波的衰减作用导致毫米波云雷达所测的等效反射率因子分别减小约1~7 dB和2~11 dB。     

天气雷达定量测量中若干问题的讨论

本文总结了1972—1978年对3.2厘米天气雷达的标定工作,讨论了标定在雷达定量测量中的重要性。主要结论是: (1)雷达参数逐年有变化,必须经过标定后才能进行定量测量。雷达一经安装固定,几个对测量Ze有影响的因子中,变动较大的是Pr_(min)。对本雷达,在冰雹季节内用讯号发生器校准,Pr_(min)变动不超过3分贝。由此所得Ze值的最大变幅为±2分贝 (2)施放携带标准反射体的气球,可以直接标定出给定距离上气象目标物的雷达最小可测反射率因子Ze_(min)值,由此计算所得Ze值的最大变幅为±1分贝。此法简便、实用,并且排除了雷达高频系统变动的影响。     

大气折射率起伏对雷达波的散射

研究大气折射率起伏对雷达波的散射时,得到的主要結果有以下两点: 1.在适当的大气条件下,折射率起伏构成的后向散射波能够超出一般雷达的灵敏度之上,它的量級正好和雷达观測到的气象“仙波”相同.根据这一結果和其他事实,作者认为起伏的后向散射可能是形成气象“仙波”的重要机制。 2.推导了表示雷达波在折射率有起伏的介貭中传播时,强度随距离变化的方程式,結果发現:一般情况下,散射效应不致引起波的强度的显著变化.但是,当大气折射率起伏的尺度长較小、輻度較大、并且雷达波瓣較窄时,散射效应会引起波瓣的加寬。     

对非球形冰晶94 GHz云雷达后向散射和衰减的研究

针对94 GHz毫米波云雷达的数据处理,基于离散偶极子近似法(DDA)计算了几种非球形冰晶的后向散射及衰减效率,探讨了不同冰云模型下冰云的雷达反射率因子(Z_e)和衰减系数(k)及冰水含量(IWC,记作W)的关系。结果表明:(1)形状对冰晶的散射及衰减效率与粒子大小有关。(2)在实际的冰云中,将六角形冰晶和椭圆冰晶看做同体积的球形粒子将低估其衰减和后向散射。将聚合物冰晶看做等体积球形,将高估其后向散射及衰减,子弹花冰晶的后向散射与同体积的球形相比有减小也有增大,但是衰减比同体积球形的小。(3)冰云模型对Z_e-k、Z_e-W关系具有较大影响,假设滴谱相同的条件下,得到了具体冰云模型下对应Z_e-k、Z_e-W关系的系数。这些探讨为我国W波段云雷达的数据处理提供了参考。     

500毫巴环流指数、环流型及环流特征量

1.500毫巴月平均环流指数分亚欧地区(45—65°N、0—150°E)和亚洲地区(45—65°N、60—150°E),其计算公式, 其中φ_1、φ_2表示计算纬向环流指数Iz的纬度范围,Z_(1i)、Z_(2i)分别是在φ_1、φ_2两纬圈上第i点的500毫巴高度读数,L为分别在φ_1、φ_2纬圈上均匀取点进行高度读数的点数。计算经向环流指数Im时,先将所考虑范围分成n个小区,在m个纬圈上分别读取经度间距为Δλ的相邻两点间高度差ΔZi,然后进行计算(详见中央气象科学研究所《论文汇集》1965年9月)。这里所附的月平均环流指数值是根据上式计算的逐候平均环流指数,     

C波段偏振雷达数据预处理及在降水估计中的应用

利用移动式C波段双线偏振雷达(PCDJ)观测资料,对安徽定远2013年6—7月3次降水过程进行数据处理方法和降水估计效果的分析,提出了优化的C波段双偏振雷达数据处理方案,在优化的R(Z_H)关系条件下,分析了降水估测的效果。对比分析中值滤波和小波分析方法对差传播相移Φ_(DP)数据处理的效果,发现小波分析方法对Φ_(DP)数据处理具有明显的改善作用;采用变距离法对小波分析处理后的Φ_(DP)数据进行拟合得到的K_(DP),数据的连续性和平滑度较好,且应用于降水估计的精度更高;利用较好的数据处理方法(小波分析)拟合得到的K_(DP)对水平反射率因子Z_H进行雨区衰减校正;以及利用SA雷达与PCDJ雷达衰减校正后的数据进行对比观测,表明PCDJ雷达回波强度比SA雷达偏弱。对两部雷达进行定量降水估计,并与地面雨量计小时降水量资料进行对比分析,结果表明:当降水强度5 mm·h~(-1)时,PCDJ雷达利用R(Z_H,K_(DP))关系估测降水的精度比R(Z_H)关系高,当降水强度5 mm·h~(-1)时,则相反;SA雷达与PCDJ雷达均基于反射率因子估测降水,SA雷达的效果更好;但在降水强度5 mm·h~(-1)时,PCDJ雷达基于R(Z_H,K_(DP))关系估测降水较SA雷达基于R(Z)关系方法具有更明显的优势。     

牡丹江新一代天气雷达故障分析与排除

正1故障分析与故障排除新一代天气雷达故障主要包括两个方面:硬件故障和软件故障。硬件故障表现为雷达系统中各个部件引发的故障,软件故障表现在雷达终端系统中监控软件、生成雷达产品软件(RPG)、显示雷达产品软件(PUP)以及计算机系统引发的故障。1.1硬件故障(1)天线故障。由于天线转动比较频繁,故障发生率高,天线正常转动发现异响,将天线罩打开,推动雷达运转,发现汇流环的紧固件松动,将紧固件重     

“7·20”气旋大暴雨中多尺度配置与MγCS发展的关系

受北上气旋影响,2016年7月20日京津冀地区出现了历史罕见的大暴雨,三地日平均降雨量均创50年来历史极值。利用风云二号F星(6min时间间隔,水平分辨率5km)和自动气象站的加密资料、雷达图像及拼图数据资料,结合NCEP1°×1°再分析资料,采用叠加分析、TBB梯度计算、雷达低空风场反演等方法,分析了北方气旋类暴雨的云图特征和多尺度(包括天气尺度和α、β、γ中尺度)组织、热力、动力的结构配置;并且针对造成北京、天津城区短时强降水的两个MγCS,分析了影响它们发生发展的多尺度环境。结果表明:(1)逗点云系中不同部位的热力、动力及水汽配置是:涡旋中心(文中D区)与气旋环流中心重合而且是700hPa假相当位温θ_(se)的低值区;在云系尾部云带(C区),低空急流带和θ_(se)高值区重合,云带西侧是干冷无云区,云带边缘的光滑地带对应着能量锋区;云系头部(A区和B区)与700 hPa θ_(se)高能区、850hPa急流核对应(A区和B区分别对应东北气流和东南气流急流)。急流带内700hPa的θ_(se)高达78℃,850hPa的比湿最大值为18g·kg-1,最大急流核风速达30m·s-1,整层可降水量是70mm。(2)逗点云系头部嵌着两个MαCS、一个MβCS,它们造成降雨的强度为20～30mm·h~(-1);而两个MγCS的雨强却达40～70mm·h~(-1)。北京MγCS-BJ和天津MγCS-TJ发展维持的背景不同:(a)MγCS-BJ位于涡旋中心——低空急流左前方的对流不稳定区内偏北风与东风形成的地面辐合线上,此辐合线的形成超前于对流系统约1.5h。(b)MγCS-TJ位于云头与涡旋中心之间边缘地带——θ_(se)高梯度的能量锋区中,东风风速形成的地面辐合线上。(3)MγCS-TJ的发展与MβCS边缘TBB梯度大值区的关系密切,MγCS-TJ内部具有深厚的中气旋(轴心随高度向西北倾斜),在旋转速度最强的时刻,其造成的雨强也最大。     

二连浩特701C型雷达疑难故障分析

2005年4月二连浩特站701C雷达持续出现现象相似的故障,经过分析检查,排除了由多种原因引起的混合故障。现将此过程呈现给机务同行,希望大家提出宝贵意见。1故障现象抓球困难,跟球过程中测角四条亮线变化异常,有时出现两两等高现象。2原理分析701C型雷达是根据天线波瓣偏扫的原理,用等信号法进行测角的。雷达天线具有很强的方向性,只有一个方向上辐射(接收)的无线电波最强,偏离这个方向则逐渐减弱到零。701C型雷达有上、下、左、右四组天线,由换相环控制按上、右、下、左顺序偏扫。利用垂直面上的波瓣可以测仰角,利用水平面上的波瓣可以测…