天线座水平度对目标定向影响的解析分析

本文定义了在天气雷达天线座水平度数值非0条件下的“实用坐标系”,并给出了该坐标系与“理想坐标系”之间的解析关系;在此基础上通过严格数学分析,给出了天气雷达探测目标的方位、仰角在“实用坐标系”中的读数与其在“理想坐标系”中对应的方位、仰角数值之间的多元函数关系;定义了方位误差分析函数、仰角误差分析函数,并利用所定义的误差分析函数对天气雷达天线座水平度数值如何影响目标定向进行了深入的解析分析。结果表明：仰角读数在45°以下,天线座水平度引起的方向定位误差不会大于天线座水平度自身的数值;当仰角读数大于45°后,天线座水平度引起的方向定位误差将迅速增大。尤其在接近天顶的空间区域,天线座水平度引起的方向定位误差可达天线座水平度数值本身的百倍以上。     

基于地闪数据的雷电流幅值累积频率公式探讨

利用天气雷达厂商提供的雷达基数据类 CINRADPolarDat处理解析雷达基数据,对雷达基数据进行解码,实时检索新一代天气雷达体扫基数据,提取回波强度、范围大小、位置等基本信息作为报警判据,并将报警判据分为安全级、观察级、预警级和警报级四个警戒级别进行报警提示。系统通过Microsoft Visual Studio 2005开发环境采用VB60语言编程,实现了新一代天气雷达探测数据实时报警功能,自动判断警戒级别并通过发出文字、声音、手机短信及拨打电话等不同报警方式提醒业务服务人员,避免突发灾害天气遗漏,做到临近突发灾害性天气快速跟踪预警与服务。

     

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。     

新一代天气雷达退数据模糊方法探讨

根据新一代天气雷达的技术特点,对当前新一代天气雷达存在的速度模糊及距离模糊问题进行了分析,阐述了速度模糊及距离模糊产生的原因,在此基础上介绍了批处理法、双脉冲重复频率法、随机相位编码法退速度模糊和距离模糊的方法,在比较了三个新一代天气雷达厂家退距离和速度模糊方法的技术特点及存在的问题后,提出了采用交错发射双脉冲重复频率解决速度模糊和减少测速误差及采用SZ相位编码法减少速度模糊的技术方法,并指出今后需要完善的地方。     

基于雷达基数据的探测回波自动报警系统设计与实现

利用天气雷达厂商提供的雷达基数据类CINRADPolarDat处理解析雷达基数据,对雷达基数据进行解码,实时检索新一代天气雷达体扫基数据,提取回波强度、范围大小、位置等基本信息作为报警判据,并将报警判据分为安全级、观察级、预警级和警报级四个警戒级别进行报警提示。系统通过Microsoft Visual Studio 2005开发环境采用VB6.0语言编程,实现了新一代天气雷达探测数据实时报警功能,自动判断警戒级别并通过发出文字、声音、手机短信及拨打电话等不同报警方式提醒业务服务人员,避免突发灾害天气遗漏,做到临近突发灾害性天气快速跟踪预警与服务。     

基于雷达回波拼图资料的风暴单体和中尺度对流系统识别、跟踪及预报技术

以中国气象科学研究院灾害天气国家重点实验室的区域雷达组网三维数字产品作为数据输入,在雷达基数据的SCIT(The Strom Cell Identification and Tracking)算法基础上,完成了三维格点风暴单体识别、追踪和预报,用Davis发展的客观诊断评估方法识别雷达拼图资料中的中尺度对流系统,实现了雷达数据的中尺度对流系统识别、跟踪和预报,并利用这两种方法对多个强天气过程进行风暴和中尺度对流系统识别、跟踪及预报.在单雷达区域内用原SCIT和修改后的SCIT算法做了风暴单体定量识别检验.结果表明,(1)修改后的SCIT算法能够实现三维风暴的自动识别、跟踪和预报,在单雷达区域内与原算法识别风暴数量大体相当,中尺度对流系统识别方法能够实现中尺度对流系统的自动识别,并完成跟踪和预报;(2)SCIT算法预报误差较小,中尺度对流系统算法预报误差相对较大,它们的预报误差随时间延长而增大.     

人工影响天气中雷达回波跟踪方法及其应用

基于最大相关系数的雷达回波跟踪方法(TREC),实现了对选定雷达回波区的连续跟踪,使用阳江、深圳、广州、梅州、韶关几部雷达站点的拼图CAPPI格点数据资料,对该连续跟踪方法进行跟踪效果分析。结果表明:对于一般的积层混合云,在一定时间内,利用TREC方法连续跟踪效果较好,随着时间推移,跟踪速度稳定性变差,导致效果逐渐变差。将该连续跟踪方法应用于北京的一次人工影响天气作业过程,使用雷达CAPPI格点数据资料对人工影响天气作业区的回波进行跟踪,从而可以确定不同时刻人工影响天气作业云区所在的位置,同时计算了跟踪到的区域内大于不同给定反射率因子阈值的像素点面积和VIL总量,为此次人工影响天气作业效果评估提供了依据。     

激光雷达和探空反演的混合层高度对比分析

本文利用2016年12月至2017年11月期间晴朗少云天气下的成都微脉冲激光雷达观测数据反演的混合层高度,与温江探空资料确定的混合层高度进行了对比和误差分析,结果表明:基于探空资料和激光雷达数据反演的混合层高度具有较好的一致性,两者相关系数达0.75,激光雷达反演的混合层高度略低于基于探空资料确定的值,在混合层高度为1000～2000m时,两种方法计算所得的值偏差幅度最小,约为20%;在1000m以内和2000m以上,偏差幅度略有增大,为26%;两种方法反演的混合层高度变化趋势较为一致,均呈现出12月、1月较低,4月、5月较高的特点;混合层高度具有明显的日变化特征:上午混合层高度迅速增高,午后增长速度减慢并发展到最大高度,日落后迅速降低;混合层内相对湿度的增加、残留层的存在是导致激光雷达反演混合层高度时产生较大误差的原因之一。     

准噶尔盆地南缘一次强对流风暴雷达回波演变特征

利用Doppler雷达产品、结合常规观测资料对2008年7月25日中国准噶尔盆地南缘冰雹、强降水的雷达回波结构演变特征进行分析。结果表明：此次冰雹、强降水天气过程发生在西伯利亚至巴尔喀什湖冷槽东南象限的对流不稳定层结中,近低层至地面有中尺度辐合切变线。该强风暴的演变可归结为“逗点回波-“人”字形回波-螺旋形回波”三个阶段,相应径向速度图上出现“逆风区”、中气旋和辐合区;冰雹的雷达回波强度中心值超过65dBz,60dBz回波顶高为5.5km、65dBz回波顶高为3km,垂直累积液态含水量由10kg•m^-2跃增到70kg•m^-2;强降水的雷达回波强度中心值达60dBz、55dBz回波顶高为3.7km、60dBz回波顶高为2.2km、垂直累积液态含水量由15kg•m^-2增加到55kg•m^-2。Doppler雷达产品对冰雹、强降水天气监测预警具有重要的指示意义。     

新一代天气雷达（CINRAD/CD）几种故障分析和排除过程

根据使用CINRAD／CD新一代天气雷达过程中发现的雷达设备硬件和软件故障及维修实践,分析了发射系统人工线故障、雷达系统监控软件在网络正常运行情况下上传监控信息丢失字节、雷达回波同周围雷达相比回波强度存在明显误差及接收系统电源故障等问题的原因,并提出了快速准确的解决方法。     

名山站探空资料与风廓线雷达资料的对比分析

应用四川省名山站2015~2017年6月21日~7月31日每日四个时次的西南涡加密探空资料与风廓线雷达资料,对比分析了在对流层低层风探测上两种资料的差异。结果表明：名山站风廓线雷达资料有效探测高度约为4200m;风廓线雷达和探空测得的风场廓线形状总体接近,两者的风速偏差较小,仅在个别层次和时次偏差大,风速的偏差大小与风廓线风速大小存在正相关关系,除少数情况外风廓线雷达测得的风速均大于探空;两者风向差值随高度的变化规律与风速相反,在中高层较小,低层较大;除01:15时次的500m高度外,其余时次自低层到高层两者观测到的主风向均由偏东北风变为偏西南风,一致性较好;U风和V风散点分布主要沿对角线呈棒槌型,V风质量优于U风,19:15这一时次的风廓线雷达探测U风相对探空资料存在明显系统性正偏差;风廓线雷达探测高度受降水影响较大,在07:15和13:15时次有降水时其探测高度明显高于无降水时。     

系留气艇探测风速的误差订正及其应用评估

使用系留气艇探空系统在常州、苏州、南京市区对边界层风速、温度、湿度廓线进行了观测,原始数据表明探测结果存在明显的系统误差。本文主要讨论风速订正问题,分析发现风速误差与高度和风速有关,据此提出了依据高度和依据风速的两种订正方案。对比结果表明:两种方案都能有效修正系留气艇测量风速的系统误差,高度订正方案表现更好。本文还用订正后的系留气艇探测结果与苏州市气象局的风廓线雷达资料进行对比,结果显示风廓线雷达探测结果在500 m以下系统偏小。     

L波段雷达探空高度评估及其质量标识

以美国NCEP FNL分析数据和我国GRAPES_GFS预报数据为背景场,对2016年7月1日-2017年6月30日北京探空站的L波段秒级探空位势高度（探空高度）从观测余差、平均偏差、标准偏差、概率密度分布、峰度系数、偏度系数、相关系数和均方根误差等参数进行误差分析。根据分析结果对探空高度进行质量标识,并根据质量标识的结果再次求解参数,评估质量标识效果。结果表明:探空高度质量较好,无论是基于NCEP FNL还是GRA-PES_GFS,探空高度的误差基本在±5 dagpm以内。探测高层的观测余差平均偏差和标准偏差表明基于GRAPES_GFS的评估优于NCEP FNL的评估。单一个例选取的可疑点和错误点阈值具有误差特征、自适应的特点。     

风暴分类识别技术在人工防雹中的应用

利用新一代多普勒天气雷达资料,在风暴跟踪识别算法的基础上,发展了风暴分类技术,以提高人工防雹作业指挥的效率。首先以SCIT算法为基础,结合风暴的结构特征,综合利用雷达、探空资料,自动提取风暴结构特征指数;其次采用基于决策树模型的风暴自动分类技术,将风暴按强度分为雷雨云、单体风暴、多单体风暴和强风暴;最后根据风暴强度、高度和位置等属性,对有可能产生冰雹的单体,结合GIS,自动对下游方向或附近作业点进行预警或输出作业参数。通过对2006—2014年期间重庆、辽宁大连和河南三门峡三地发生的较为典型的31次冰雹天气过程、182站次冰雹样本的检验来看:该方法通过对风暴按强度、垂直结构等综合属性进行分类,能有效提高冰雹识别的命中率、降低空报率,其中强风暴的命中率能达到100%,空报率仅为11.4%。能有效提高人工防雹作业的自动化程度,对防雹作业的科学决策有着重要参考作用。     

风廓线雷达测量性能分析

从雷达探测理论出发,结合工作实践,从理论上计算了对流层风廓线雷达的探测高度范围、时空分辨率和测量误差,对数据获取率等方面的测量性能进行了分析.结果表明:通过对风廓线雷达的工作波形和工作模式进行恰当设计,对流层风廓线雷达的测量性能可以达到:最大探测高度12 km以上,最小探测高度150 m,高度分辨率75 m,时间分辨率...     

四川盆地及周边地区夏季0℃层高度时空分布特征

对雷达覆盖能力的准确评估是保证新一代天气雷达观测数据质量的重要基础,0℃层高度则是影响雷达覆盖能力最重要的因素之一。四川盆地及其周边地区地形复杂,下垫面特征多样,0℃层高度分布复杂多变。本文基于西南低涡加密观测实验的探空数据,通过统计方法研究分析了该地区0℃层高度的时空分布特征,为雷达数据的准确运用奠定理论基础。结果表明：盆地及其周边地区0℃层平均高度均超过5000m,但各探空站点0℃层高度的极大值和极小值差异巨大,最大离差达到了2353m。均方差值也表明各站0℃层高度离散程度存在明显差异,纬度较高的站点均方差值也明显较大。0℃层高度存在一定的日变化特征,其中高原向盆地的过渡地带是日变化的敏感区域。不同的天气状也会影响0℃层高度,大多数站点的0℃层高度会随着天空云量的增加而升高。     

风廓线雷达资料在重庆暴雨过程中应用分析

本文首先利用2013年沙坪坝探空站资料与沙坪坝风廓线雷达资料进行对比分析,计算出逐月不同高度上两种资料中风速、风向均方根偏差,验证风廓线雷达资料的可用性。计算结果表明,风廓线雷达资料与探空资料风速、风向的均方根偏差在500hPa以下层次较小,资料具有较高的可用性。但随着高度继续增加,两者风速、风向偏差均增大,资料可用性降低。在此基础上,选取2013年6月8～9日重庆一次暴雨天气过程,对比分析中低层影响系统在探空观测和风廓线雷达观测中的演变,结果表明,降水过程前后,探空资料可显示有低槽、切变线、冷锋过境,但受时间分辨率限制,无法揭示具体过境时间和演变细节。而风廓线雷达资料能更为细致的显示低槽、切变线、锋面具体过境时间以及西南气流强度变化,为降水预报提供更多可参考信息。     

风廓线雷达大气风场观测误差分析

依据风廓线雷达工作原理和风的计算公式,分析影响大气风场观测误差的主要因素,重点分析了雷达回波SNR对风的观测精度影响和GPS探空对比试验。结果表明:①风速观测精度主要取决于波束倾角、雷达技术参数和大气折射率结构常数C2n的垂直分布;风速及风速观测精度越大,风向观测精度越大。②在同种观测模式下,波束倾角与C2n越大,风场观测精度越高。③同一观测模式的SNR越大,风速观测误差越小;不同模式间的大气风场观测精度相差较大。④对比试验的风速风向相关性较好,但相对偏差较大,尤其低空更为明显。     

云对地基微波辐射计反演湿度廓线的影响

利用中国气象局大气探测试验基地的L波段探空数据和微波辐射计观测数据,采用MonoRTM辐射传输模型作为正演亮温模型,BP (back propagation) 神经网络作为反演工具,在由亮温反演大气湿度廓线的过程中,添加与样本匹配的云底高度和云厚度信息,建立新的反演模型,使新反演模型得到的反演湿度廓线和未添加云信息的反演湿度廓线分别与探空数据进行对比,获取两种反演方法各高度层的均方根误差,分析云信息对反演大气湿度廓线的影响。对比结果表明:未添加云信息时,测试样本的反演湿度廓线与探空廓线的相关系数平均值为0.685,而添加云信息后,相关系数平均值为0.805。相比未添加云信息的反演廓线,添加云信息之后多数高度层的均方根误差均有不同程度减小,而在有云以上高度层表现尤为明显。     

TK-2GPS人影探空火箭与L波段探空数据差异性分析

开展TK-2GPS人影探空火箭探测数据的分析检验,对于了解试验仪器的适用性和数据可靠性及其在人影中的应用前景非常重要.利用TK-2GPS人影探空火箭和L波段探空资料,采用平均偏差、均方根误差和相关系数等分析方法,对两种探空的温度、相对湿度、风向及风速等要素的差异性和变化特征进行了对比分析,并对可能造成差异的原因进行了探...