地震雷达

利用绿色、环保的人工震源,主动向地下发射地震波,构建地震雷达,实现大范围的地下探测,是地球科学的一个前沿课题.最早,探测地球内部利用的是天然地震产生的地震波,这是因为天然地震释放的能量大,一次天然地震释放的能量相当于万吨级炸药.几千公里远处仍可以接收到信噪比大于1的地震波信号,但天然地震发生频度低和震源位置定位精度低限制了利用天然地震进行地下探测的精度;后来,利用人工源的地震勘探得到迅速的发展,探测精度明显提高,但受到人工源能量的限制,探测的空间尺度有限;今天,以小当量激发实现大尺度探测是发展地震雷达的一个关键问题,是将地震波理论和现代信息科学相结合的一个新的领域.发展人工震源的编码和接收信号的解码等理论和技术,可以从电磁波雷达在过去半个世纪所经过的道路得到许多借鉴和启发.可以预期,地震雷达的发展将会对观测地震学带来全面的影响.     

综合物探方法在堤防质量检测中的应用

在堤防质量检测中,地球物理方法能够实现快速、无损的探测,但采用单一物探方法对堤防隐患的判别易形成多解,也很难对堤防质量做出准确分类.本文中应用探地雷达、高密度电法、地震勘探等综合物探方法对大源渡堤防质量进行检测,并以龙荫港以例,通过综合三种物探方法互相参照、相互验证,互为补充,查明了堤防隐患的分布位置与埋深,为堤防质量检测提供一种新的工作方法.     

新一代天气雷达轴角盒故障的分析处理

CINRAD/SA天气雷达在PPI扫描过程中天线来回摆动,导致雷达无规律出现方位扇形范围无回波,雷达不能正常发挥其有效作用。为查找故障原因,从新一代天气雷达伺服系统信号流程入手,结合雷达基数据分析软件,分析雷达天线运行轨迹,通过信号流程中关键点参数的测量和比较,发现问题出现在轴角编码盒方位环节,导致轴角盒串行方位轴角数据输出不连续,造成雷达无规律出现方位扇形范围无回波。通过对此类故障分析思路与处理经验的总结,对台站级雷达技术保障提供借鉴。     

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。     

汛期短历时强降水过程的闪电特征

对2011年3次短历时强降水天气过程的闪电特征分析结果表明:①3次短时强降水都以负闪为主,负闪占总闪电的比例都在92﹪以上;②小时闪电频数峰值超前降雨峰值1h或同相;③5min闪电频数超前雨量峰值5~60min;④负闪电密集区主要发生在40dBZ以上的回波区,偶尔发生的正闪一般在较弱回波处;闪电大部分发生在回波顶高大于5km以上的区域;多分布在速度不均匀场附近;闪电密集区与VIL大值区对应关系不太好;⑤不同云体,闪电特征不尽相同,闪电频数高峰有的发生在强回波阶段,有的并不是回波最强阶段,而是减弱阶段。强回波前沿出现闪电密集区或前方无回波处发生闪电,预示未来强回波移动的方向;有的云体发展、成熟阶段闪电分布密集,负闪电主要集中在强回波中心附近,云体减弱阶段闪电分散,集中在单体的不同部位。     

石家庄地区反射率因子垂直廓线特征分析

利用自动雨量计数据整理成的10 min一次的雨量资料和s波段多普勒天气雷达体积扫描强度数据,对石家庄地区2004～2007年4次天气过程的实时雷达反射率因子垂直廓线的特征进行了分析.结果表明:层状云和混合性降水反射率因子垂直廓线有明显的零度层亮带;短时强降水过程的反射率因子垂直廓线不存在零度层亮带.冰雹过程中反射率凼子垂直廓线变化较大,降雹前反射率因子的极大值在中上层,降雹发生时反射率因子的极大值高度下降,降雹后反射率因子的极大值减弱.降雪过程的反射率因子垂直廓线零度层亮带不明显.在石家庄西部山区,由于零度层亮带的影响.对层状云和混合性降水回波强度和降水量估计偏高.对短时强降水过程的地面降水估计用反射率因子垂直廓线的方法比最低仰角法更加准确,在均匀性降水中可较好地改善地面雨量估算结果,有利于在山区和无雨量计的地区判断强对流天气的发生、发展和估算降水量的大小.     

五台山站历史气候资料的均一性分析

介绍了新一代天气雷达实时监测系统的结构模式和功能,通过TCP/IP通信协议的论述、天气雷达信息量和占用信道带宽的估算,证明基于宽带网络系统通信设计的可行性.同时详细分析了CINRAD/SA天气雷达实时监测信息的结构和存放特点,系统地描述天气雷达监测信息获取、传送和入库的方法,并重点介绍如何编制传输和入库软件,利用TCP/IP两种基本协议(TCP和UDP)以及ADO数据库编程技术,在现有的宽带网络基础上,对天气雷达运行状况实现远程实时监测.     

边界层风廓线雷达资料在北京夏季强降水天气分析中的应用

利用北京城区及周围3个站的Airda 3000边界层风廓线雷达提供的风廓线资料,详细分析了北京2005年8月3日的一次强降水天气过程.分析表明,降水前十几小时出现双层低空急流,急流层内结构复杂,呈现多中心结构.风廓线观测揭示,南高空槽和弱冷空气共同诱发产生的切变线低涡是产生此次暴雨天气的主要中尺度系统,暴雨系统有很复杂的垂直结构.强降水开始前数小时(夜间)城区地面风场辐合,在临近降水和降水开始时辐合(或切变)层向上发展,这一过程有利于降水的发展.     

基于双偏振雷达和降水现象仪的郑州“7·20”极端强降水微物理特征分析

利用降水现象仪、双偏振雷达、常规气象观测资料和再分析数据,分析了郑州“7·20”极端强降水过程的微物理特征。此次过程受多尺度天气系统的共同影响,为复杂多变的降水微物理特征提供了有利的环境条件。结果表明,此次过程地面雨滴谱分布随时间存在明显变化,雨滴谱参数分布较广,覆盖了从大陆性对流降水至海洋性对流降水的分布区域。20日16—17时最强降水时段,小粒子数密度显著高于东亚地区普通对流性降水的统计结果和华南地区夏季平均值,且存在大量大粒子,保证了极高的降水效率。双偏振雷达参量的垂直结构反演结果显示,对流系统质心低,具有典型的暖云特征;0 ℃层以上冰相过程相对活跃,0 ℃层以下强烈的暖雨过程,大量的冰相粒子落下并融化和低层高效率的雨滴碰并增长过程,导致各尺度高浓度雨滴的生成,最终形成地面的极端强降水。     

GPM卫星和地面雷达对江苏盐城龙卷风强降水估测的对比

为综合评估卫星和天气雷达在2016年6月23日盐城龙卷风期间的强降水过程的降水估测精度,以国家级雨量站观测数据为基准,结合相关系数(CC)、相对误差(RB)、均方根误差(RMSE)以及分级评分指标,利用S波段的天气雷达定量降雨估测产品(RQPE)和全球降水观测计划多卫星融合产品(IMERG_FRCal,IMERG_FRUncal,IMERG_ERCal)进行比较。结果表明,雷达和卫星的累积降水量与雨量站的空间相关性很强(相关系数大于0.9),基本上能捕捉到整个降水过程的空间分布。降水主要分布在江苏省北部,但卫星高估了江苏省东北部强降水中心的降水量;对于小时时序区域平均降水,卫星高估了降水,而雷达低估了累积降水量。综合降水中心区域分析,IMERG的强降水区域降水量与雨量站的时间序列的偏差显著;RQPE在降水峰值达到之前及峰值之后与地面雨量站的变化趋势基本一致,但对降雨量峰值有明显的偏低。RQPE能较为准确地在时间上捕捉到降雨强度的变化趋势,但对于大雨及暴雨的估测能力不佳;RQPE的POD、SCI值都远远高于IMERG, FAR也较小。IMERG几乎未能监测到强降水的发生。总体上,RQPE对此次龙卷风强降水量的估测表现优于3种IMERG产品,特别是在捕捉强降水区域的空间分布方面,但对于强降水的估测能力仍需进一步改善。