新一代天气雷达观测受遮挡范围内数据插补的技术方法

新一代天气雷达的建设和使用中会不可避免地遇到地形遮挡的问题。本文以南京、连云港两部新一代天气雷达为例,探讨了一种遮挡范围内进行数据插补的技术方法,以弥补雷达产品生成中的缺陷问题,尤其是解决雷达定量测量面降雨量场的补缺问题,对其它地方的新一代天气雷达观测有一定的参考意义。     

基于高分辨率高程数据统计分析新一代天气雷达组网的地形遮挡影响

新一代天气雷达由于受到地形限制产生波束遮挡导致波束能量衰减,从而造成雷达探测回波强度偏弱、雷达定量估测降水结果失真,因此对于雷达波束遮挡情况的统计和分析是一项重要的基础研究工作。利用SRTM （Shuttle Radar Topography Mission）数字高程数据对中国目前业务运行的212部新一代天气雷达波束遮挡情况进行模拟计算分析。计算结果包括雷达单站遮蔽角、VCP21模式0.5°、1.5°、2.4°、3.4°、4.3°仰角波束遮挡率、混合扫描及分区混合扫描波束遮挡率、雷达单站探测范围覆盖情况;计算并绘制全国天气雷达组网遮挡率拼图,统计全国天气雷达组网遮挡情况;利用2019年8月广东省11部天气雷达基数据对比验证单站及组网遮挡计算结果。结果表明雷达组网探测面积覆盖率超过70%,整体覆盖效果较好,遮挡计算结果与实际数据对比验证结果高度一致,对雷达数据订正、降水估测等产品具有正贡献。      

新一代天气雷达布网设计的有效覆盖和地形遮挡分析

一般情况下,地形影响造成的雷达波束遮挡是长期保持不变的。研究雷达地形遮挡情况有助于提升雷达探测资料的有效性和可靠性。利用先进星载热发射和反射辐射仪全球数字高程模型地形数据,对我国已建成的208个新一代天气雷达站点进行地形遮挡分析,计算业务体扫模式(Volume Coverage Pattern modes, VCP)21的九个仰角下200 km范围内雷达反射率的波束阻挡系数,绘制观测仰角分别为0.5°、1. 45°、2. 4°和3. 35°时雷达有效观测区域的覆盖图,计算相应的有效覆盖面积。结果表明全国新一代天气雷达站200 km范围内0. 5°、1. 45°、2. 4°和3. 35°仰角平均遮挡比例分别为30. 7%、8. 5%、2. 5%和1.0%,平均有效覆盖面积分别为83210.5、109354.2、118170.9、121631.5 km~2,只有少数几个雷达站受邻近山脉地形遮挡影响严重,雷达站总体有效覆盖情况较好。     

广东天气雷达覆盖现状的评估

利用广东省10部天气雷达2010—2016年的观测基数据,对雷达的国土覆盖、地形遮挡现状进行评估,结果表明:珠三角地区覆盖密集,大部分区域覆盖都达到4～5部雷达重叠,海岸线连续性覆盖良好;粤东地区覆盖均匀,大部地区覆盖达到3～4部雷达重叠;粤西部覆盖较好,大部分地区达到2～3部雷达覆盖重叠;粤北等人口较少的地区雷达覆盖差、遮挡严重。     

基于SRTM地形数据的天气雷达电磁波非常规遮挡回波补偿技术研究

为解决多普勒天气雷达电磁波因人造建筑物、森林等非地形因素造成的降水观测空间不连续问题,基于精细的地形数据信息,提出一种雷达电磁波非常规遮挡回波补偿技术.首先利用SRTM地形数据信息和雷达体扫信息,计算雷达扫描最低有效混合仰角信息;其次通过长时间雷达定量降水估计(QPE)累积,识别非地形遮挡导致的降水空间不连续区域,采用...     

基于SRTM地形数据天气雷达地形遮挡分析系统开发及应用

天气雷达是目前对强对流、台风、暴雨等天气过程进行精细探测的重要手段之一,其观测数据对天气预报业务起着关键的作用.天气雷达的探测能力会受到雷达所建位置四周地形遮挡影响.因此合理的雷达选址能更大程度地发挥出雷达的探测能力.基于中国科学院计算机网络信息中心地理空间数据云平台获取的SRTM地形数据,利用MATLAB工具开发天气...     

基于SRTM数据的波束遮挡能量耗损率计算方法和效果分析

地形对波束遮挡是影响雷达观测资料质量的重要误差源之一。基于SRTM数据的雷达波束遮挡能量耗损率方法是根据雷达站地理位置及其周围一定范围内的地形信息,计算出探测目标时波束能量的耗损百分比。可以用于对雷达波束能量遮挡进行定量订正,提高雷达基数据质量控制精度。本文详细介绍了波束遮挡能量耗损率计算原理和方法,并利用晴空回波特点分析了波束遮挡对雷达回波强度的影响;提出雷达回波概率特征方法,通过建立北京CINRAD/SA雷达样本数据集,统计得到不同仰角层的概率空间分布,并与波束遮挡能量耗损率进行对比分析。结果表明:雷达波束遮挡能量耗损率与实际雷达回波资料统计的概率空间分布有很好的一致性。     

新一代天气雷达基数据的3种内插填充方法

简单介绍新一代多普勒天气雷达基数据的格式和结构，对3种从径向基数据到直角坐标图像的转换和填充绘图方法，结合龙岩气象雷达站的实际应用情况进行了比较分析。结果表明，在这3种方法中，弧线填充法在程序设计中方便实用，且实际图像效果也较好。     

基于SRTM数据的天气雷达探测环境分析研究

利用SRTM高程数据作为选址基础数据,结合天气雷达工作方式和探测方法,计算得到天气雷达在0.5°、1.0°、2.4°仰角上地物遮挡情况;利用高程格点数据获得3个仰角的地物剖面数据,提高了SRTM数据利用精度和运算速度;分析中结合地球曲率和电磁波折射影响,改进算法获得站点遮蔽角图,站点上空1 km、海拔3和6 km等射束高度图及数据,该分析结果充分体现了SRTM数据的高分辨率特点。最后将结果数据与GIS地图结合,完成了四川省天气雷达网探测环境分析,并给出了各个台站评估结果。     

基于SRTM天气雷达净空环境评估算法误差分析

采用航天飞机雷达地形测绘使命(SRTM)高程数据对天气雷达净空环境进行评估,可有效提高雷达选址评估效率。利用人工测量数据和SRTM数据进行天气雷达净空环境评估对比试验,结果表明基于该数据的天气雷达净空环境评估算法总体与人工测量方法具有较好的一致性。采用方位矫正和距离矫正算法后,基于该数据的天气雷达净空环境评估算法精度明显提高。