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。     

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。     

双线偏振雷达产品生成软件系统研究

该项目的目的是以我国新一代天气雷达为工作平台,开发一套利用双线偏振雷达探测物理量,高精度反演降水强度、降水总量、液态含水量和识别冰雹区、过冷水区、降雨区、降雪区、降雹降雨混合区等的软件系统。 双线偏振雷达是继多普勒雷达技术后,将在我国逐步推广的雷达探测技术。在我国新一代多普勒天气雷达系统上增加双线偏振功能后,可以直接探测到与降水粒子的微物理特征有关的差分反射率因子、退偏振因子、差相移、零延迟交叉信号的相关系数等物理量。双线偏振雷达可以改善雷达估测降水的能力,有效识别降水粒子的相态和大小,在人工影响天气、灾害性天气的监测和预警、水库和城市水源的管理、航空等领域有很大应用潜力。     

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。     

双线偏振多普勒天气雷达的双通道一致性

针对同时发射体制双线偏振多普勒天气雷达,介绍其对双通道及双通道一致性的含义,提出了双通道幅度一致性和相位一致性的基本要求,并对影响双通道一致性的因素和关键器件,以及双通道不一致对雷达测量性能(差分反射因子测量误差、差分传播相位测量误差、特定的差分传播相位测量误差)的影响,进行了研究和分析。     

双线偏振雷达的扇形扫描技术

双线偏振数字化天气雷达增加了扇形扫描功能技术后，不仅满足了双线偏振雷达应用研究的需要，而且对普通数字化天气雷达的天线运行方式设计也有一定的参考价值。     

新一代天气雷达

阐述了双偏振多普勒雷达的理论基础，以ＣＳＵ－ＣＨＩＬＬ Ｓ波段双偏振及多普勒天气雷达为例，介绍了双偏振多普勒雷达的系统结构和工作原理，并以雷达测量的数据处理和分析实例说明了双偏振多普勒雷达在气象学中的应用。     

车载X波段双线偏振多普勒天气雷达及其数据处理系统

文章介绍了车载X波段双线偏振多普勒天气雷达及其数据处理系统,并对其资料质量和应用问题进行了分析和讨论。该雷达采用的单发双收的工作机制,实现对Z_H、Z_(DR)、Φ_(DP)、K_(DP)、ρ_(HV)(0)以及L_(DR)等参数的探测。这些信息反映了云和降水粒子的范围、大小和运动变化等特征,是研究云和降水特别是灾害性天气的形成机制及其物理过程变化的有效工具。基于该雷达的数据处理系统是在利用这些测量参数的基础上,可以实现降水处理和降水粒子相态识别功能,为用户提供有效的气象服务。     

新一代天气雷达数据传输与短信值机系统

介绍了新一代天气雷达数据传输与短信值机系统,解决了目前新一代天气雷达运行观测业务中存在的一些问题。开发的数据传输子系统,整合了3类雷达数据的传输与监控,解决了目前数据传输业务中存在的问题。数据传输系统的时效性、稳定性、可靠性、安全性均进一步提高。对新一代天气雷达短信自动值机进行研究,根据其部分软故障排除经验特点设计了与其相适应的值机子系统,能够实时发送新一代天气雷达故障的监控报警,并接收短信指令按照预定义的操作步骤自动完成部分软故障排除任务,尽早恢复新一代天气雷达正常运行,提高了这些故障排除的时效性。上述系统在海口雷达站应用结果表明效果良好,能够满足目前新一代天气雷达运行观测业务需求,可以推广应用。     

多普勒天气雷达远程数据传输同步处理系统

介绍了郑州７１４ＣＤ多普勒天气雷达远程光缆三遥控及远程无实时数据传输、同步处理显示系统的技术方案。详细叙述了各功能电路的作用及解决的关键技术。该技术方案为单部多普勒雷达信息可以被多用衫时共享提供了一种先进的技术手段。     

天气雷达回波运动场估测及在降水临近预报中的应用

在常用的基于天气雷达反射率因子图像的相关方法跟踪回波运动的TREC(Tracking Radar Echo by Correlation)技术基础上,文中发展了一种基于差分图像(时间梯度图像)的相关方法追踪雷达回波运动(Difference Image-based Tracking Radar Echo by Correlations)技术,简称DITREC,并与TREC技术进行比较.个例分析表明,DITREC矢量场消除了TREC矢量场中由于回波型的迅速变化导致的一些无序矢量,使得DITREC矢量场的时间连续性和空间连续性好于TREC矢量场. 在TREC矢量场中不存在无序矢量的地方,DITREC矢量场与TREC矢量场基本一致.分别用DITREC矢量场和700 hPa风场作为回波运动估测场外推合肥CINRAD/SA雷达反射率因子复合扫描图,得到1 h外推降水场.以地面雨量计为标准,对外推降水场进行评估,结果表明,DITREC外推小时降水优于700 hPa外推小时降水,但其精度还与所采用的Z-R关系有关.     

双线偏振雷达在水文预报领域的应用——实时水文预报系统的研制

根据１９８０—１９８７年巴家咀水库流域各水文站及雨量站的流量和降雨强度资料，建立了一个利用中国科学院兰州高原大气物理研究所平凉雷达站的双线偏振雷达实时遥测降雨的雷达回波资料进行实时水文预报的模式。当接收到以无线电方式传输来的雷达资料后，该模式可进行包括各子流域的降雨总量、径流、汇流及到达水库的流量、洪峰流量和时间等水文参量的预报，并在计算机监视器上显示，在打印机上打印并存盘。这一方法与普通水文预报方法相比具有及时并能了解云发展趋势等优点。这一模式的建立及应用为防汛指挥、水库的调度提供了可靠、直观的依据，它将气象部门的高科技成果用于水文领域，开拓了气象雷达的应用范围，使雷达在暴洪监测中更好地发挥作用     

运用天气雷达识别强对流天气的人工神经网络方法

选取对强对流天气反应较好的雷达回波参数和天气因子作为输入信息单元，应用Ｂ－Ｐ神经网络方法可对强对流天气和雷雨天气非常理想又迅捷地识别出来。     

双线偏振雷达测雨公式的对比分析

以滴谱理论为基础,用模拟雨滴谱分布的方法,讨论了雨滴主普变化以及降水强度变化对双线偏振雷达测雨式的影响,分析了双线偏振雷达测雨式优于普通雷达的原因,进而对回归所得双线偏振雷达各测雨式的测雨精度进行了对比分析,提出子双线偏振雷达各测雨式中的最佳测雨式。     

单多普勒雷达在山区火箭人工增雨中的应用

利用单多普勒雷达资料产品对2003年8月3日和8月9日鄂西山区两次火箭增雨的作业条件和效果进行分析。分析表明:依据多普勒雷达资料,利用山区迎风坡地形对云系的抬升作用,适时开展火箭作业进行人工催化,可以达到显著的增雨效果。     

天气多普勒雷达资料实时处理系统

介绍一种天气多普勒雷达实时处理系统，在４８６计算机上可以实时采集，显示和存贮雷达资料，为用户提供各种天线扫描方式下的回波强度，回波径向速度和速度谱谱宽资料，以及线性和对数通道回波信号的Ｉ，Ｑ，Ｚ值。整个系统在参数设置具有较高的灵活性，用户可以修改几乎所有雷达参数；在实时操作时，由菜单动，简单便捷。     

713雷达的双线偏振改装

本文介绍了将713天气雷达改为双线偏振雷达的方法。即在713雷达上增加一只大功率微波开关,将天线馈源改为双通道,提高雷达发射机的脉冲重复频率和加设必要的数据处理系统后,使713雷达具有双线偏振探测能力。文中对各主要部件的技术指标亦作了介绍。     

双线偏振雷达探测的云和地物回波的特性及其识别方法

双线偏振雷达在定量测量降雨量的过程中，经常受到地物回波的干扰和影响。研究云和地物回波的反射率因子ＺＨ、差反射率因子ＺＤＲ的取值大小及两者的关系、空间变化梯度的结果表明：云的ＺＤＲ大于零，且有明显的随ＺＤＲ大于零、且有明显的随ＺＨ增加而增大的趋势，这反映了在强降雨回波中大粒子占的比例较大；而地物回波的ＺＨ和ＺＤＲ无明显变化规律，ＺＤＲ可正可负；云回波的空间变化率也明显小于地物回波。     

双线偏振雷达降雨估测分析

本文提出排序配对逼近法来拟合１９９３—１９９４年１３１４次雷达和雨量计的取样资料，这样既弥补了线性回归法的不足，又提高了区域降水估测的精度。由误差分析知道：估测１０００ｋｍ２以上区域的降水时，对双线偏振雷达而言，其估测精度将极有可能降低到１０％以下且比常规雷达有明显改善；双线偏振雷达的两种估测公式之间差异不大；按降水强弱分型处理可提高常规雷达估测精度，但对双线偏振雷达估测无有利影响