新一代天气雷达(CINRAD)体扫模式起始仰角探讨

CINRAD所采用的各种体扫模式(VCP)均以仰角0.5°为起始进行扫描,通过分析雷达发射波束宽度、地物杂波对产品影响、雷达测量低仰角回波的重要性等因素,提出了CINRAD在低仰角观测时选取低仰角的原则,以及低仰角观测时应注意的问题.     

多普勒天气雷达高速数据采集系统的设计

多普勒天气雷达需要一个高速数据采集系统,以实现大量的基数据到微机中的实时传输,同时将控制命令传送到雷达处理器中。利用FPGA器件zynq-7000具有片上系统(SOC)的结构特点,构建一个具有高速传输功能的典型信号处理系统。采用千兆以太网芯片88E1518作为数据传输接口,以内嵌的Cortex-A9处理器作为接口的配置和控制部件,通过裁剪和重构Linux操作系统运行由C语言开发的软件应用系统程序代码,实现千兆以太网接口以及数据传输与命令交互功能。有限次实验和测试结果表明,采集系统容易达到640Mbps的数据传输速率,满足雷达数据采集的需求,未出现性能不稳定现象。     

雨滴谱的变化对降水估计的影响

针对雨滴谱的变化对降水估计的影响,提出根据激光雨滴谱仪上方雷达回波的结构特征将降水过程划分为对流云降水和层状云降水交替分布5个部分,通过基于2种降水类型的第1种分类Z-R关系、基于5个部分的第Ⅱ种分类Z-R关系和基于整个降水过程的总体Z-R关系分析雨滴谱的变化对降水估计的影响.结果表明:当对流云降水向层状云降水过渡时,指数谱从无到有、多峰谱比例减小,Nw减小、μ增大、Dm变化不大;Mw与R变化相似,当Z增大时μ和Dm分别是递减和递增的;Z-R关系(Z=aRb)中a值变化范围较大、系数b在1～2波动且与层状云阶段相比,对流云阶段的a和b值较小;利用第Ⅱ种分类Z-R关系反演的雨强与基于雨滴谱仪观测数据计算的雨强最接近;雨滴谱仪在层状云阶段的反演效果明显强于对流云阶段,这与对流云降水中雨滴谱信息变化大且快等因素有关.     

一种高频雷达回波谱反演海浪的新算法

在高频地波雷达海浪谱反演问题中,广泛采用的Barrick后向散射公式属于第一类非线性Fredholm积分方程。此类积分方程的解在本质上是不适定的,加之高频雷达二阶回波信号信噪比较低,使得反演海浪谱存在解不稳定的问题。本文提出一种稳定且低复杂度的反演算法,此算法首先根据高频雷达一阶回波谱测量海浪方向,并将其引入积分方程求解过程,减少求解变量的个数,降低反演算法的复杂度。为解决反演结果不稳定的问题,使用Tikhonov正则化方法并利用广义交叉验证法(GCV)确定其正则化系数。通过在不同测试条件下对反演算法的仿真测试分析,表明此方法具有运算量小、稳定性好的特点。     

适应多型毫米波雷达数据的通用读取程序设计

云是研究大气系统的重要要素,较厘米雷达而言毫米波测云雷达波长更短,可以探测到大气中的云并获得重要参数,在探测云方面毫米波雷达表现出了更大的优势。分析毫米波雷达原始数据格式对于分析云特征是十分必要的。论文主要介绍目前比较常用且成功运行获得了大量数据的3种型号的毫米波雷达。首先针对3种型号雷达基数据文件格式特征,提出5组判据作为识别方法,实现对文件二进制信息的自动分析,能够识别3种常用的毫米波雷达基数据文件的类型;其次为便于3种毫米波雷达产品的对比分析,还针对这3种毫米波雷达产品数据格式的不同,编写了同时兼容这3种雷达数据产品(反射率强度、速度、谱宽、退极化比)和4种雷达扫描方式(垂直定点扫描、平面扫描、俯仰扫描、体积扫描)产品的显示软件,并采用相同的显示规则,结果显示:方法简单、识别准确,使软件以较小代价兼容多种雷达基数据文件且对于分析对比该3种不同型号毫米雷达产品也是十分便利的。     

2011年江苏南部两场大暴雨对比分析

利用高分辨率的加密气象自动站资料、FY2D卫星资料、多普勒雷达资料、常规观测资料以及6 h 1次的NCEP再分析资料等,对2011年6月18日和2011年7月18日江苏地区分别发生在梅雨期开始阶段和结束阶段的两场暴雨进行中尺度天气系统演变和雷达回波参数等特征的对比分析。结果表明:(1)6月18日的天气形势是典型的梅雨期降水形势,在梅雨锋附近产生了区域性暴雨。水汽输送主要是对流层中低层的西南暖湿气流。7月18日的局地暴雨则是出现在低压倒槽顶端右侧的偏东气流中。(2)两次暴雨过程强降水发生前都存在对流层低层辐合快速增强的过程。7月18日暴雨强降水发生前散度值下降则更为迅速。(3)两次暴雨过程中强降水区都出现在地面辐合系统附近的东北气流中,且随着地面辐合系统移动。(4)两次暴雨过程都出现了T_BB低于-62℃的强对流云团。(5)6月18日,与多个线性排列的"逆风区"对应的强回波中心形成了"列车效应";7月18日,对流回波带上单体不断流入,在低空急流左前端合并成团状强对流区,分别是形成两次暴雨的重要原因。     

虚拟仪器在天气雷达发射机脉冲测试中的应用

随着我国新一代天气雷达（CINRAD）的广泛布网,雷达的维修维护工作显得日益繁重。利用虚拟仪器测试系统对雷达重要参数指标测试是一种便捷有效的方式。本文从发射机射频脉冲包络以及其测量方法的介绍出发,搭建一套基于PXI(PCI eXtensions for Instrumentation)模块化仪器的虚拟仪器系统,采用LabVIEW(Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench)软件编程实现参数测试测量功能,通过实验完成了对脉冲包络的重要参数测试。虚拟仪器测试系统与传统仪器对比测量结果,验证了该测试系统的可靠性。     

雷达雨量计联合估算降水在城市内涝模型中的应用

为了满足城市暴雨内涝模型对面雨量精细化的需求,在天津城市暴雨内涝模型的基础上,将雷达估算降水产品应用到模型面雨量计算中,针对2012年7月25—26日天津的大暴雨过程,考察4种雷达估算降水产品和两种插值方法计算的内涝模型面雨量。经过对比发现,利用变分方法计算的雷达估算降水产品VAR用曲面插值方法计算内涝模型的面雨量整体效果最好。     

广东冰雹天气个例的雷达产品特征分析

对2013年发生在河源雷达探测范围内的3次大范围降雹天气过程雷达产品进行分析,发现当满足以下2到3个条件:CR产品强度≥65 d Bz、VIL值≥55 kg/m2、MEHS≥4、ET在短时间内有较大幅度的上升时,基本就能确定将会有降雹发生或者已经开始降雹;夏季相对于春季以上各阈值需要适当上调,当风暴单体距离雷达站很近时,各阈值需相应下调。另外,降雹开始前,VIL值在短时间内有一次陡降然后陡升的过程。