用SA雷达测量近地面层大气折射率场

通过测量近地面层的水汽变化,可以研究中小尺度雷暴系统的初生和发展,进而可以根据水汽数据帮助作出未来中小尺度天气过程的临近预报.因此,水汽探测具有重要的研究和应用价值.研究和实验证明,目前我国大量布网的SA多谱勒天气雷达,能够开展大气折射率场的探测,并用探测到的折射率场反演水汽的变化.本文对用SA雷达实现这种探测的一些关...     

我国地基天气雷达技术系统发展介绍

回顾了我国天气雷达从常规雷达发展到单极化多普勒,再到双极化多普勒,雷达获取目标的参数信息更加丰富的过程。分析了常规、单极化多普勒、双极化多普勒雷达工作原理及其产品信息。对于我国新一代S、C和X波段的天气雷达性能进行了研究对比。阐述了毫米波段多普勒测云雷达工作原理及其产品。对新一代天气雷达网进行了分析及展望,双极化将是我国天气雷达网升级改造趋势,为弥补新一代天气雷达探测盲区,小型移动电扫描雷达也是一种辅助主雷达网可移动灵活布网的趋势。     

新一代天气雷达对局地强风暴预警的改善

介绍美国新一代天气雷达 (WSR 88D)与传统天气雷达在探测和预警局地强风暴方面的评分对比。评分系统采用命中率POD、误警率FAR和警报提前时间。这有助于了解正在布网的我国新一代天气雷达可能带来的对局地强对流风暴预警能力的改善程度。     

多普勒天气雷达在气象中的应用

引　言　　 2 0世纪 6 0年代初 ,多普勒雷达技术开始用于天气雷达的应用研究 ,国外一些大学、实验室和科研院、所先后研制出不同波长的多普勒天气雷达 ,在强对流天气探测、云雾物理研究及灾害性天气警报和短时预报试验研究方面 ,取得了大量的成果。近 2 0ａ来 ,多普勒雷达技术理论研究的进展以及微电子技术和计算机软、硬件技术的进步为多普勒天气雷达技术的发展和业务应用提供了强大的科学和技术支撑。继美国上世纪 80年代末完成ＮＥＸＲＡＤ布网之后 ,我国气象部门将在“十五”期间进行新一代天气雷达全国布网工作。目前 ,通过引进、消化…     

全国天气雷达数据处理系统

根据《全国天气雷达终端更新》和《全国天气雷达定标》项目的技术规定,研制了一套完整的雷达业务数据处理系统,实现了全国布网天气雷达数据格式统一、产品生成、产品分发和图像回显的全自动化业务,提高了我国天气雷达网的业务质量、以及数据处理和产品应用水平,收效显著。在研发过程中,充分考虑了业务条件、实际要求和探测技术的发展,系统功能丰富,算法先进,接口开放,设计精美,投入业务两年来系统运行稳定。该系统放弃了传统对话框和工具栏的设计方式,创新设计了操作面板控制。文中的研发思路,设计方法,系统特点对我国业务软件的研制具有很好的借鉴作用。     

风廓线雷达部署原则及北京地区应用分析

从风廓线雷达的探测原理以及气象、环保、航空等行业的需求出发,借鉴国外风廓线雷达布网经验,讨论了部署的一般原则,主要从地形地貌、天气系统的影响路径以及污染源监测等方面分析了北京地区风廓线雷达部署方案的优势并针对不足提出了建议,主要结论有:(1)风廓线雷达的部署应充分考虑应用目的,并针对不同天气系统的监测和使用领域的差异进行选型;(2)地形地貌、不同移动路径天气系统的权重影响以及对污染物扩散的监测等都是进行风廓线雷达部署的重要参考指标;(3)风廓线雷达局地布网应考虑与全局组网的需求接轨;(4)保持适当数量的机动式风廓线雷达,应对可能出现的异常情况。     

我国新一代天气雷达网监测系统

简要介绍了我国正在布网的雷达的特点和功能以及雷达气象产品及其气象应用软件，给出了冰雹云识别和跟踪、中尺度气旋、暴雨等产品的个例。新一代天气雷达系统具有较强的对灾害性天气监测、预警能力，对较大范围内降水(台风)进行定量估测的能力，以及获取回波信号中风场信息的能力，是综合探测、分析、预测、预警功能为一体的智能型系统。     

新一代多普勒天气雷达产品及应用

黑龙江省引进的新型雷达是华东电子工程研究所最新研制的新一代大型C波段全相参脉冲多普勒天气雷达(简称3830天气雷达)。它与常规天气雷达相比，在探测手段上上了一个新台阶。它可以探测到常规天气雷达所不能探测到的云雾、弱降水等天气目标；但不能提供直接的要素预报，即使是有一部分预报产品，也还是需要在应用中不断订正。要真正发挥它的作用，还需广大预报员在分析应用中不断积累经验和开发研究。     

相控阵天气雷达波束特性

为了缩短雷达的探测周期, 相控阵天气雷达必须采用宽波束发射, 多波束接收。该文在天线口径为均匀分布和非均匀分布情况下讨论了相位扫描天线的方向图, 对波束特性进行分析, 提出采用非均匀划分子空间方法可对相位扫描天线带来的波束展宽效应和增益减小进行补偿, 并模拟设计了一个相控阵天气雷达天线方案, 给出宽波束和多个窄波束方向图及波束参数。结果表明:海明加权方法可使副瓣电平降低到-25 dB, 能基本满足天气探测需求; 采用非均匀划分子空间能够对波束宽度和天线增益进行补偿; 文中所设计的天线方案不仅能够缩短雷达的探测周期, 还能充分利用雷达的照射能量。     

双基地多普勒天气雷达天线架设高度设计及旁瓣污染分析

在双基地多普勒天气雷达的试验和应用研究中发现, 天线的高度设计和旁瓣污染是双基地天气雷达研究中需要直接面对的两个问题。探测目标的最低高度取决于天线的架设高度, 它的设计具有实用价值, 同时发现旁瓣污染影响探测资料的质量。基于双基地雷达探测原理, 对其进行分析, 给出在一定基线长度和最大探测距离乘积条件下, 以目标探测高度为参数的雷达天线架设的最低高度设计方案; 并分析双基地多普勒天气雷达旁瓣污染的主要原因, 进一步探讨在一定假设条件下减小或消除旁瓣污染的影响, 以控制观测资料质量。     

改进新一代天气雷达低层探测能力研究

为进一步改进新一代天气雷达低层探测性能和提高风暴顶高的准确性,利用SRTM(Shuttle Radar TopographyMission)地理信息数据,研究和设计新一代天气雷达的体扫模式,主要是增加中低层仰角数和负仰角,以提高我国新一代天气雷达的低层探测能力。选取福州、龙岩两部雷达为例来计算降水模式的仰角,得出两部雷达新的观测模式VCP12。通过观测试验表明,增加低仰角或负仰角后,能够提高雷达的低层探测性能。     

新一代天气雷达晴空回波反射率因子特征分析

本文基于新一代天气雷达、地面自动站、探空资料和卫星资料,综合利用天气雷达反射率因子和气象要素等资料分析了晴空回波的特征。结果表明:我国不同地域（华北、华中、华东和华南）晴空回波具有明显的日变化和年变化特征,具体表现为每年的春秋两季天气雷达可探测到明显的晴空回波,而且晴空回波主要出现在傍晚到第2天清晨之间。进一步的分析表明雷达探测的晴空回波和折射指数的涨落关系密切,此外逆温层和高湿区的存在也与雷达是否能够探测到晴空回波存在较高的相关性。     

北京大兴国际机场相控阵雷达强对流天气监测

北京大兴国际机场相控阵雷达性能先进,可实现对灾害性飞行天气的高效监测。对比该雷达和S波段多普勒天气雷达在2020年6月18日和25日两次强对流过程探测能力表明：2020年6月18日相控阵雷达探测到雷暴清晰的外流边界等弱回波,直到弱回波触发新对流单体并加强后,S波段多普勒天气雷达才探测到该弱回波,时间上比相控阵雷达晚24 min; 2020年6月25日的强对流雹暴过程,相控阵雷达探测的径向速度涡旋结构比S波段雷达清晰,垂直气流悬垂回波及雷暴形态与强雷暴的理论模型更吻合,S波段雷达垂直结构不典型; 相控阵雷达的回波强度空间变化层次丰富,S波段雷达空间分布显得粗糙; 相控阵雷达探测的冰雹三体散射回波及旁瓣回波比S波段雷达显著。因此相控阵雷达具有时间分辨率、空间分辨率、空间覆盖率、弱回波探测能力等方面的优势,更适合监测冰雹、外流边界等中小尺度灾害性飞行天气。     

CAMS多普勒天气雷达探测能力的估算

本文根据CAMS多普勒天气雷达实测参数对雷达的探测能力进行了估算。CAMS 多普勒天气雷达对降水强度的探测能力将比国内目前应用的713、714天气雷达更强,在200公里处能探测到的最小降水强度为0.08毫米/小时。它还具有较强的晴空探测能力,在低仰角探测时,有可能探测到50公里范围内的晴空回波,从而进行风暴前的流场研究。采用 VAD 方式可获取3公里以下晴空大气的风剖面廓线,与美国强风暴实验室(NSSL)的 NRO 多普勒天气雷达的晴空探测能力相近。由系统的相位噪声估算出测速精度为0.1米/秒左右。潜在的地物对消能力达—41db。     

基于功率谱的风廓线雷达回波强度定标方法

风廓线雷达已在我国得到大范围的业务布网应用,现有业务产品主要为风场信息。为了充分发挥风廓线雷达的作用,获取更多的天气过程信息,该文提出仅使用风廓线雷达返回信号功率谱进行数据定标（DCNP）的方法。使用雷达系统噪声功率对返回信号功率谱单位幅度进行标校计算,基于标校后的雷达探测功率谱分布数据计算回波强度功率谱密度分布、回波强度、大气折射率结构常数。利用2017年北京风廓线雷达、2016年南京风廓线雷达和2018年梅州风廓线雷达观测数据,对我国业务运行的3种主要型号风廓线雷达进行算法评估试验。定标方法的计算结果稳定,风廓线雷达不同探测模式之间的一致性较好。使用每个测站定标结果与相邻天气雷达数据进行比较,风廓线雷达回波强度定标结果与天气雷达也有较好的一致性。DCNP方法与基于信噪比（SNR）的强度计算方法进行比较,与SNR方法相比,DCNP方法定标结果更加稳定可靠。     

Nexrad:下一代天气雷达(WSR-88D)

Nexrad是正开始在美国全国布网的下一代天气雷达,能提供反射率和径向速度数据,可用于精确、及时地对强烈天气和水文测量提供警报。回波反射率大的动态范围和地物杂波抑制的极高要求是雷达设计中要着重解决的。已经确证该雷达在50km处体反射率检测能力为0.37×10~(-12)m~2/m~3(—8dBZ);天线旁瓣为—29dB,在10°之上可逐渐达到—40dB;扫描时固定地物杂波抑制为54dB;动态范围为95dB。该雷达设计成能远程自动操作,可将回波反射率、平均径向速度和频谱宽度这些基本数据传送到产品生成处理器,在其中由天气轨迹、强烈天气和降水量算法生成显示产品,并通过窄频带线路分配给多用户。     

风廓线雷达与多普勒天气雷达风矢产品对比及相关分析

利用成都地区2010年8月和北京沙河地区2011年7—8月风廓线雷达以及多普勒天气雷达的风廓线探测资料,结合对应时段的天气现象相关记录,通过对比分析得到以下结论:①弱降水条件下,在300~2100m高度内,风廓线雷达与多普勒天气雷达探测具有很好的相关性,风向相关系数平均值为0.596,风速相关系数平均值为0.736,在做预报时两者可以同时应用,互为补充;②强降水天气条件下,风廓线雷达与多普勒天气雷达探测的风向、风速变化趋势基本一致,特别是在300~2100m之间各个高度上风向、风速相关性较好,风向相关系数平均值为0.573,风速相关系数为0.508,且风廓线雷达比多普勒天气雷达探测到的各层风向、风速变化更为详细、直观;③阴天条件下风廓线雷达与多普勒天气雷达的风向、风速相关性低层比高层好;④晴天条件下,风廓线雷达更适合用于预报和监测天气。     

第八讲 天气雷达回波图

天气雷达能及时探测到较大范围内的降水分布及其变化的信息,这对作短期天气预报非常有用。尤其是一些和中、小尺度天气系统活动相伴随的灾害性天气,由于空间尺度较小,生消变化又迅速,仅用常规天气图往往难以分析和预测。然而,天气雷达却能对这些系统进行仔细的探测和追踪,并对它们的短期预报和警戒提供非常有价值的情报。所以,近年来在一些局地灾害性天气预报中,愈来愈多地应用了天气雷达探测资料。     

相控阵天气雷达与多普勒雷达的探测精度与探测能力对比研究

相控阵技术应用到大气探测领域是一项崭新的课题,国外已开展了此项研究.为了研究相控阵天气雷达在大气探测领域的探测能力和探测精度,使用美国相控阵天气雷达与多普勒天气雷达同步探测的两次强天气资料,分析比较了两部不同扫描体制雷达的径向探测精度、切向探测精度、扫描时间、灵敏度以及在探测强风暴反射率因子特征、径向速度和超级单体的演变过程.结果表明:电扫描雷达的探测精度会随着波束指向角的变化而变化,而多普勒雷达在整个扫描范围内不随扫描方向角的改变而改变.相控阵天气雷达的切向分辨率比多普勒雷达低,提出了在方位上采用窄波束、俯仰方向上采用宽波束扫描,同时在接收时采用多个窄波束覆盖发射波束的接收方法.将存在模糊的速度场恢复为连续的速度场然后再对速度数值进行调整的退模糊方法也能剔除波束多路转换扫描方式下的速度模糊现象.     

泰山713天气雷达的探测能力

根据国家气象局的站网布点规划,1983年10月底,在泰山气象站按装了一部713型天气雷达。这部雷达除通过图象传输设备将雷达回波图象无线传输到省气象台外,还将通过气象传真发射台,把这部雷达探测到的回波图片信息发射出去,使众多的气象台站直接应用该雷达的探测结果,进行天气分析预报。由于这部雷达架设在泰山顶上,占有一定的高度优势,有效探测范围比平地架设