新一代天气雷达灾害性天气警报和短时预报系统

由中国气象科学研究院主持，北京、湖北、广东、安徽和厦门等省市气象局科研人员参与的以多普勒天气雷达实时观测资料为基础的新一代天气雷达灾害性天气警报和短时预报系统于2006年底完成，建立了一整套回波特征参数定量提取技术、风场反演技术、灾害性天气自动识别技术以及自动和人机交互的0～2h暴雨、大风、冰雹的预报和0～2h降水预报技术。     

雷达遥感新技术及其在灾害性天气探测中的应用

为了推进我国雷达新技术的发展及其在灾害性天气监测和预测中的应用,分析了国内外雷达遥感新技术的发展现状,总结了我国特别是中国气象科学研究院在双多普勒雷达、双基地多普勒雷达、双线偏振雷达、相控阵雷达、激光雷达在灾害性天气的热力、动力和微物理中尺度结构探测中的应用研究所做的部分工作及其在外场试验中的应用情况。这些技术大部分是在新一代天气雷达技术上发展起来的。     

双线偏振天气雷达工作的十年总结

本文回顾了我所十年来双线偏振天气雷达工作，系统总结了双线偏振天气雷达在识别云中粒子相态、识别冰雹区、定量测量降雨强度及在水文领域应用等方面的研究成果，以供我国广大天气雷达气象工作者参考。在此基础上，对我们的工作进行了展望。     

灾害性天气研究进展

1．灾害天气国家重点实验室通过科技部组织的评估2010年4月受科技部委托,国家自然科学基金委员会组织专家对灾害天气国家重点实验室进行了评估。灾害天气国家重点实验室顺利通过科技部评估,并获得好评。评估专家对实验室的评估意见如下：灾害天气国家重点实验室紧紧围绕国家需求和学科前沿开展应用基础研究,     

省级灾害性天气报道初探

灾害性天气具有突发性、破坏性,常常成为社会关注的热点问题。近年来,随着各省级气象影视事业的不断发展,气象部门开始介入到灾害性天气报道领域。本文针对目前省级气象影视中心在灾害性天气报道中存在的主要问题,结合青海几年来的工作实际,给出了相应对策,对如何做好省级灾害性天气报道进行了初步探讨。     

新一代天气雷达资料的共享

凭借现有的2M业务宽带和Internet网络，建立一个各市、县局雷达资料共享平台，实现了广西各市气象局和桂林市各县气象局都能够实时调用桂林雷达产品。     

使用711天气雷达数据处理系统应注意的问题

渭南市各县人工影响天气办公室,可利用711数字化雷达数据处理系统调用市气象局雷达实时观测资料,提高了各县对突发性、局地性、灾害性天气的监测和防御能力,但该系统在使用时需注意以下问题。1光标定位强度在平显图(PPI)上当光标遇到定位坐标、地图等白色的点、线条、字时,就会有14.4 dB以下的定位强度,在这些点、线条、字的边缘还会出现负的定位强度,尤其是它们与云叠加到一起时,光标定位强度严重失真,人影指挥员误以为云块强度很大,使作业的用弹量增大,造成不必要的浪费。在同—点显示地图和取消地图两种方式进行操作,定位的强度却相差…     

数字化天气雷达和双线偏振雷达的标定方法初探

数字化天气雷达定量探测的精度误差与雷达标定的误差有直接关系。特别是对于双线偏振其差反射率因子ＺＤＲ的典型值又为－３－＋５ｄＢ，而不同类型降水物的ＺＤＲ值可能仅相差十分之几分贝，因此，雷达标定的精度是至关重要的。     

S波段相控阵天气雷达与新一代多普勒天气雷达定量对比方法及其初步应用

受外场试验条件的限制,相控阵天气雷达在测试过程中难以与用于对比的多普勒天气雷达保持相同位置,造成不同雷达之间的观测资料无法直接对比。为了较全面地分析该情况下相控阵天气雷达的探测能力,提出了针对不同地理位置不同分辨率的雷达反射率因子匹配方法和观测资料的定量对比方法。初步使用该方法对2010年5月21日的S波段相控阵天气雷达（S-PAR）与相距54 km的南京新一代多普勒天气雷达（CINRAD/SA）观测资料进行了结构的对比及数值的分析。结果表明：（1）S-PAR的回波结构与位置均较为合理,与CINRAD/SA相比反射率因子测量偏差很小,未受地物影响的径向速度较为接近,同时单波束发射4波束同时接收的扫描方式大大节约了扫描时间;（2）S-PAR受宽波束的影响,100 km外的回波出现了明显的平滑现象,难以探测到细微结构;（3）S-PAR的灵敏度比CINRAD/SA差,100 km处的最小可测反射率因子偏高16 dBz,通过相同灵敏度的模拟后发现S-PAR较差的灵敏度是造成回波结构差异的主要原因;（4）提出的经纬度匹配方法较好地将不同位置下的雷达资料对应起来,经纬度匹配后在垂直方向的不同处理方式得到的结果存在细微差异,基于采样体积的平均方法取得的效果最佳。     

713雷达灾害性天气监测预报系统

利用１９８４ ～１９９７ 年４ ～９ 月驻马店地区雷达探测资料,结合同期高空图、传真图、卫星云图资料,根据不同天气系统下雷达回波的移动规律,采用 Ｆｏｘ Ｂ Ａ Ｓ Ｅ＋ ２ ．１０ 语言在计算机上开发建立了７１３ 雷达灾害性天气监测预报系统。该系统可将实时的雷达回波资料处理后,通过地县计算机网络下传雷达回波信息与短时预报。     

灾害性天气实况预警业务系统

探讨了一种以自动气象站探测实况资料为基础,采用数据库编程等技术,对降水、气温、风速等气象要素进行监控,实现通过电脑语音、字幕、电话振玲、电话语音等方式对灾害性天气发出警报的方法.并据此采用C++Builder开发了一套灾害性天气实况预警业务系统.     

移动X波段双线偏振多普勒天气雷达差分相位数据质量控制

针对移动X波段双线偏振多普勒天气雷达,提出了一套差分相位数据质量控制算法,包括地物杂波抑制、退折叠、初始差分相位调整和滤波等,然后利用2个个例分析了这种差分相位数据质量控制算法的效果。结果表明,该算法能有效地识别和消除差分相位数据中的地物杂波、退掉折叠的相位和滤除正常的随机差分相位波动。     

基于相态识别的S波段双线偏振雷达最优化定量降水估测方法研究

为了提高雷达定量降水估测的精度,本文利用雨滴谱数据、实际雨量以及不同偏振参量建立起的降水估测公式,参考CSU-ICE算法降水估测模型,建立了一种基于相态识别的S波段双线偏振雷达最优化定量降水估测算法(简称HCALIQ)。利用广东珠海S波段双线偏振雷达数据和华南密集的地面自动站网的雨量,以两次华南夏季典型的降水过程为例,对该最优化算法的估测效果进行了统计分析,并进一步与CSU-ICE方法、传统的R(Z_H)方法进行了比较。结果表明:以地面雨量计为标准,HCA-LIQ最优化算法表现出与雨量计较强的相关性且有着较好的稳定性。雷达相对地面雨量计小时雨量估测的偏差分布与离雷达的距离关系不大。按过程分类的结果显示,强对流云降水时,两种最优化算法要明显优于传统的R(Z_H)方法;混合云降水时,最优化算法的效果并不比R(Z_H)方法好;HCA-LIQ最优化算法比CSU-ICE算法效果更佳。按雨强分类统计时发现,与传统的R(Z_H)方法相比,HCA-LIQ最优化算法对小雨的估测偏差降低了23%,对中雨的估测偏差相当,对大雨、暴雨的估测偏差分别降低了71%、68%。     

基于线性规划方法处理C波段双线偏振多普勒天气雷达差分相位φ_C数据

高质量的差分相位数据能够有效地提高雷达识别粒子、估测降水的能力。本研究针对南京信息工程大学C波段双线偏振多普勒天气雷达(NUIST-CDP),提出一套差分相位φ_C数据的质量控制算法。其中将雷达观测到的差分相位φ_C分为5个部分:差分传播相位φ_(DP)、后向散射差分相位δ、非降水回波的波动ε_(NP)、系统误差ε_S以及电磁波信号的随机扰动ε_R。在线性规划方法的基础上,采用模糊逻辑法、小波分析法与迭代滤波法分别将差分相位φ_C数据中的ε_(NP)、ε_R和δ剔除,然后依据滤波后的数据,将各径向中第一个降水回波的值作为该径向的系统误差ε_S。结果表明,该算法能够有效地平滑由非降水回波引起的大振幅波动以及因电磁波信号造成的小振幅扰动,且可以剔除差分相位φ_C数据中存在的δ。此外,处理后的数据满足随径向距离递增的条件。     

新一代天气雷达资料的共享

凭借现有的2M业务宽带和In ternet网络,建立一个各市、县局雷达资料共享平台,实现了广西各市气象局和桂林市各县气象局都能够实时调用桂林雷达产品。     

新一代天气雷达及其遥感新技术应用研究

围绕气象业务需求和雷达气象的国际前沿，新一代天气雷达建设及雷达新技术以在灾害性天气监测和预测中的应用为主要目标，开展了新一代天气雷达资料质量控制、风场反演、三维数字组网等工作。双多普勒雷达和双多基地多普勒雷达在暴雨和对流系统三维探测、反演、中尺度动力和热力结构分析中发挥了重要作用。与业务单位和雷达生产厂家开展了广泛的合作，在暴雨和新疆对流过程风场中尺度结构分析等方面形成了有创新性的科研成果。在新一代天气雷达应用方面形成了有业务应用前景的成果。     

成都新一代天气雷达资料整编程序开发

作者利用Visual Basic 6.0作为编程工具开发的程序,对成都站新一代天气雷达资料进行整编,既能满足国家局对雷达资料共享的部分要求,又有利于日常资料的保存和使用。使用该程序可以提高资料整编效率,给雷达资料的保存带来了方便。     

X波段双线偏振天气雷达双通道一致性测试及分析

对房山X波段双线偏振天气雷达的天线性能、接收动态范围、噪声系数、系统定标能力以及接收双通道一致性进行测试分析,结果表明:天线增益和交叉极化隔离度最小值分别为44.73dB和36.1dB、双通道差分反射率ZDR和差分传播相位ΦDP标准差分别为0.02dB和0.26°、双通道的噪声系数最大平均值为2.02dB,均满足该雷达系统相应的指标设计要求;双通道的动态曲线特征和回波强度定标性能一致性存在差异,会对雷达系统探测数据质量造成不利影响。同时对该雷达系统的差分反射率ZDR标定方法进行了探讨,对雷达探测降水个例数据进行了分析。     

成都新一代天气雷达资料整编程序开发

作者利用Visual Basic 6.0作为编程工具开发的程序,对成都站新一代天气雷达资料进行整编,既能满足国家局对雷达资料共享的部分要求,又有利于日常资料的保存和使用.使用该程序可以提高资料整编效率,给雷达资料的保存带来了方便.