三.3+雷达强度场的非降水类回波分析
多普勒天气雷达回波识别及解析总结计划之降水回波
多普勒天气雷达回波辨别和剖析之降水回波1.层状云降水雷达回波特色——片状回波层状云是水平尺度远远大于垂直尺度云团，由这种云团所产生的降水称之为稳固性层状云降水。
降水区拥有水平范围较大、连续时间较长、强度比较均匀和连续时间较长等特色。
⑴回波强度特色：①在 PPI 上，层状云降水回波表现出范围比较大、呈片状、边沿零落不规则、强度不大但散布均匀、无显然的强中心等特色。
回波强度一般在 20-30dBz，最强的为45dBz。
②在 RHI 上，层状云降水回波顶部比较平坦，没有显然的对流单体崛起，底部及地，强度散布比较均匀，所以色彩差别比较小。
一个显然的特色是常常能够看到在其内部有一条与地面大概平行的相对强的回波带。
进一步的观察还发现这条亮带位于大气温度层结0 度层以下几百米处。
因为使用早起的模拟天气雷达探测时，回波较强则显示越亮，所以称之为零度层亮带。
回波高度一般在 8 公里以下，自然会跟着纬度，季节的不一样有所变化。
⑵回波径向速度特色：因为层状云降水范围较大，强度与气流相对照较均匀，所以相应其径向速度散布范围也较大，径向速度等值线散布比较稀少，切向梯度不大。
在零径向速度型双侧常散布着范围不大的正、负径向速度中心，此外还常存在着流场辐合或辐散区。
⑶零度层亮带：如前所述，在 PPI 仰角较高或许 RHI 扫面时，总能在零度层以下几百米处看到一圈亮环或许亮带回波，亮带内的回波比上下两个层面都强。
因为亮带回波老是陪伴层状云降水出现，所以是层状云降水的一个重要特色。
（零度层亮带形成的原由：冰晶、雪花着落的过程中，经过零度层时，表示开始消融，一方面介电常数增大，另一方面出现碰并聚合作用，使粒子尺寸增大，散射能力加强，所以回波强度增大。
当冰晶雪花完整消融后，快速变为球形雨滴，受雨滴破裂和下降速度的影响，回波强度减小。
这样就存在一个强回波带，说明层状云降水中存在显然的冰水变换区，也表示层状云降水中气流稳固，无显然的对流活动。
S波段多普勒天气雷达非降水气象回波识别
１ Ｂ 以下 。虽 然 回波 的 最大 强 度可 达 到 ２ Ｂ ５ｄ Ｚ ０ｄ Ｚ
本 文所 选数 据 为 北 京 Ｓ 雷达 观 测 的基 数 据 。 Ａ 为 了减小 雷达估 测 降 水 的误 差 ， 文 主要 目的是 识 本 别非 降水 回波 。非 降水 回波 的定 义是 在地 面没 有观
再 根据 这个 阈值 ， 每个格 点 回波进 行判 断 ， 对 最后 将 每个格 点 回波识 别 为 降 水 回波 或 者 是 非 降 水 回波 。 而逻辑识 别 用 的隶属 函数 是根 据 降水 回波 和非 降水 回波 的特性 差 异 得 到 的 。另 外 ， 识 别 方 法 主要 考 本 虑的是对非 降水 回波采取严 格 的识 别标 准 ， 要是 防 主 止降水 回波被误 判为非 降水 回波 ， 而造 成雷 达资 料 从
构 常数 估 算 模式 研 究 ； 鸣 等＿ 分 析 了南 京 地 区 晴 魏 ５ 空 回波 的演 变特 征 ， 为南 京 地 区 的晴 空 回波 主要 认
由布 拉格 散射 引起 。 在不 同 的 回波 分类 方 法方 面 ， ｔｉｅ 等 从 回 Ｓｅｎ ｒ
流造 成 的折 射指 数起 伏 引起 的散 射 及 气 溶胶 、 虫 昆
的 阈值设 为 ０ ５ ． 。④ 对 于 面 积 在 ２ ０ ｍ 以上 的 ００ｋ
ｔ ｒ） ｕ ｅ 温度 高 于 ２ ３Ｋ， 为该 回波 为 晴 空 回波 。经 ７ 认 过 对数 据 的分 析 ， 晴 空 时 出现 的 回波 与有 云 但 无 在 降水 时 的回波在 特 征 上 较 为相 似 ， 故将 这 两 类 回波 作 为一 类 ， 统归 为 非 降 水 气 象 回波 进 行 分 析 。本 文
雷达回波的识别技术优秀课件.ppt
(二)风速不变、风向随高度变化的各种图象
当风速随高度保持不变时，各种颜色的多普勒速度带 都收敛于显示区的中心，即雷达所在处。多普勒速度 零值带的曲率表明了风向随高度的变化，逆转风产生 一个反型S的零值带而顺转风产生一个S型的零值带。 当风向随高度先顺转后逆转时，S 型带随雷达距离的 增加（高度增加）而转变为反S带。
一、回波强度分析技术
由雷达反射率因子Z值大小即可判别回波强弱．
瑞利散射
另外，回波形态特征、回波特殊结构和形态、 回波移动特点可知回波强度
雷达回波的识别技术优秀
二、脉冲多普勒天气雷达径向速度场分析技术与方法
对多普勒径向速度场基本特征的研究，可按
•零径向速度线； •朝向雷达分量(负)、离开雷达分量(正)范围、分布及中心； •强多普勒径向速度梯度带
Perpendicular
（a）环境风场的平面图：固定风速为40海里/小时，风向在地面为 南风（图象中心），均匀地经西南风变为图象边缘处的西风。（b） 相应的单多普勒速度图象。（c）说明如何利用多普勒零值曲线来解 释水平均匀流场的风向。（a）中的箭头长度正比于风速。颜色表示 多普勒速度值：正值（红色，桔黄色）表示离开雷达，负值（绿色， 兰色）表示朝向雷达。
雷达回波的识别技术优秀
风速随高度增加（地面为0）、风向随高度顺转的垂直风廓线（左图） 以及相应的多普勒速度图象（右图）。多普勒速度负值是朝向雷达 而正值是离开雷达，图象东部和西部边缘的颜色突变代表了己被了 混淆的更大的速度值，因为它们超出了±50海里/小时的奈科斯特速 度间隔。雷达位于图象中心。
雷达回波的识别技术优秀
雷达回波的识别技术优秀
Single Doppler Interpretation
CINRAD-SAD双偏振雷达非降水回波识别技术
CINRAD-SAD双偏振雷达非降水回波识别技术CINRAD/SAD双偏振雷达非降水回波识别技术随着气象雷达技术的不断发展，CINRAD/SAD双偏振雷达已成为一种高性能的大气观测工具。
其能够提供非常详细的气象信息，不仅可以准确地识别降水回波，还可以识别非降水回波，如辐射雾、雾霾、沙尘等气象现象。
本文将详细探讨CINRAD/SAD双偏振雷达非降水回波的识别技术。
CINRAD/SAD双偏振雷达非降水回波的识别主要基于其不同的散射特征。
传统的CINRAD/SAD双偏振雷达只能通过反射率因子来识别降水回波，但对于非降水回波的识别存在一定的局限性。
为了克服这一问题，双偏振雷达加入了偏振参数，如差分反射率、相位差等。
这些偏振参数能够提供更加详细和丰富的信息，从而实现对非降水回波的准确识别。
CINRAD/SAD双偏振雷达非降水回波的识别主要包括两个步骤：特征提取和分类判别。
特征提取是指从雷达数据中提取出有用的信息，如反射率因子、差分反射率、相位差等。
这些信息可以通过信号处理技术，如滤波器、多普勒频移校正等进行处理，提取出有意义的特征。
分类判别是指根据特征提取的结果，使用分类算法将非降水回波和降水回波进行区分。
常用的分类算法有模式识别、人工神经网络、支持向量机等。
在CINRAD/SAD双偏振雷达非降水回波识别中，差分反射率是一个非常重要的参数。
差分反射率是指垂直和水平偏振回波的反射率差值，可以很好地反映出回波颗粒的形状和大小。
通常情况下，辐射雾、雾霾等非降水回波的差分反射率较小，而沙尘等非降水回波的差分反射率较大。
通过设置合适的差分反射率阈值，可以将非降水回波与降水回波进行区分。
相位差也是CINRAD/SAD双偏振雷达非降水回波识别中的一个重要参数。
相位差是指垂直和水平方向的回波之间的相位差异。
通常情况下，辐射雾、雾霾等非降水回波的相位差较小，而沙尘等非降水回波的相位差较大。
通过设置合适的相位差阈值，可以进一步提高非降水回波的识别准确率。
多普勒雷达非降水回波在临近预报中的应用研究的开题报告
多普勒雷达非降水回波在临近预报中的应用研究的开题报告一、研究背景与意义多普勒雷达是目前应用最广泛的天气雷达之一，其在降水监测和预报方面取得了显著的进展和应用。
然而，多普勒雷达不仅可以监测降水的强度和位置，还能够检测到一些非降水回波，如低层边界层回波、微物理粒子回波、气象辐射回波等。
随着雷达技术的不断发展和改进，对非降水回波的研究和利用也越来越重要。
在临近预报中，对于准确的天气预报来说，不仅需要考虑到降水的强度和位置，还需要关注到非降水回波的影响。
特别是在强对流的天气条件下，非降水回波的影响更加显著。
因此，对多普勒雷达非降水回波的研究具有重要的意义。
二、研究内容本研究将围绕多普勒雷达非降水回波在临近预报中的应用展开研究，具体包括以下几个方面：1. 多普勒雷达非降水回波的分类和特征分析。
对多普勒雷达观测到的非降水回波进行分类和特征分析，探索其形成机制和物理意义。
2. 多普勒雷达非降水回波与强对流天气的关系研究。
分析强对流天气条件下非降水回波的变化规律，探讨雷达非降水回波与强对流天气的关系。
3. 多普勒雷达非降水回波在临近预报中的应用研究。
利用多普勒雷达非降水回波信息，结合其他观测和模式预报资料，开展临近预报研究，探讨非降水回波对天气预报的影响和作用。
三、拟采用的研究方法1. 采用雷达多普勒效应原理，并结合现有的雷达观测数据和算法，对多普勒雷达反射率进行处理和分析。
2. 根据多普勒雷达观测到的非降水回波特征，对非降水回波进行分类和特征分析，并探索其形成机制和物理意义。
3. 结合其他观测和模式预报资料，对临近预报进行研究和分析，探讨多普勒雷达非降水回波对天气预报的影响和作用。
四、预期成果1. 对多普勒雷达非降水回波进行分类和特征分析，探讨其形成机制和物理意义。
2. 探讨强对流天气条件下非降水回波的变化规律，分析雷达非降水回波与强对流天气的关系。
3. 形成一套基于多普勒雷达非降水回波的临近预报方法，提高天气预报准确性和精度。
三4+雷达强度场降水回波分析
强度和速度图的零度层亮带
PPI显示：表现为圆环或圆弧，是虚假的强降水区域。对流云或混 合云当不稳定降水转化为稳定降水时，也会出现零度层亮带。
零度层亮带
定义：层状云降水回波的主要特征，是冰水混合层， 反映层状云中有明显的冰水转化区。零度层以上降水 粒子以冰晶为主，以下全部为水滴。说明层状云气流 稳定，无明显对流活动。
生命史：每一对流单体均对应一强中心，一个 单体的生命期约20~30 min，具体与强度和尺度 有关。
积云降水回波强度特征
PPI：表现为几km到几十km不规则分散、孤 立“块状”。回波通常由单个或多个对流单体形成 的回波组成。回波尺度小，结构密实，边缘清晰， 强度较强（35dBz以上），持续时间变化大。强 中心到外围的强度梯度较大。
对流云降水回波的速度图
1.0度 3.0度
5.0度
• 成熟对流云强度回波，可以清楚地看到 低层辐合，高层辐散的垂直结构。
成熟对流云降水回波
回波较强处，速度等值线密集
速度场RHI：呈柱状，砧状，纺缍状等，不同高度
有环境风切变。有时出现正负速度紧挨着，说明该处有 辐合或辐散场。回波底有时的正速度表明有上升气流。
回波形状：呈离散的块状，或随不同天气过 程排列成带状、条状、离散状，涡旋状等，有强 回波中心。
对流云降水的回波强度
通常有密 实的结构， R的空间 梯度比较 大，强中 心的反射 率因子通 常在35dBz 以上。
30
对流云降水回波
回波经常由许多分散的回三.4雷达的降水回波分析 ζ10.5
大气科学学院
降水类回波的形成原因
形成降水回波的粒子是大气中云、降水 等气象目标物，及各种水汽凝结物对电磁 波的后向散射，雷达接收到散射能量，形 成回波。
《雷达回波识别分析》课件
03
雷达回波分析应用
天气预报
天气预报是雷达回波分析的重要应用领域之一。通过分析雷 达回波数据，气象学家可以监测和预测天气系统的移动、发 展和消亡，从而为公众提供准确的天气预报和预警信息。
雷达回波分析可以帮助气象学家识别降水系统，如暴雨、冰 雹、龙卷风等，并预测其可能的影响范围和强度。这有助于 提前采取措施，减少灾害损失。
，需要深入研究其传播规律和特性。
多模式、多频段雷达数据融合算法
02
多模式、多频段雷达数据的融合需要发展高效、可靠的算法和
技术，以提高数据融合的准确性和实时性。
雷达回波信号处理和目标识别技术
03
雷达回波信号处理和目标识别技术是雷达回波技术的核心，需
要不断研究和改进，以提高其准确性和可靠性。
雷达回波技术未来发展方向
带宽和存储空间。
03
复原处理
对失真或损坏的回波信号进行 复原，提高信号的可识别性。
雷达回波特征提取
03
幅度特征
频率特征
波形特征
提取回波信号的幅度信息，如峰值、平均 值、方差等，用于描述目标的大小和强度 。
分析回波信号的频率成分，提取出与目标 特性相关的频率特征，如多普勒频移。
描述回波信号的波形形状，如周期、相位 、波形变化等，用于区分不同类型目标。
雷达回波模式识别算法
01
02
03
统计模式识别
基于统计学原理，对提取 的特征进行分类和识别， 如支持向量机、朴素贝叶 斯等。
神经网络模式识别
利用神经网络的自学习能 力，对回波信号进行分类 和识别，如卷积神经网络 、循环神经网络等。
模糊模式识别
利用模糊逻辑和模糊集合 理论，对回波信号进行分 类和识别，如模糊K近邻 、模糊聚类等。
关于雷达使用及回波判读的一点体会.
关于雷达使用及回波判读的一点体会我们在夏天飞行常常会碰到雷雨等强对流天气。
在雷雨中飞行往往会遇到雷击、强烈颠簸、冰雹、强降水、低空风切变等多种危害飞行安全的恶劣情况。
机载气象雷达是为了帮助我们在飞行过程中更好的观测雷雨云情况、判断雷雨云性质、决定飞行路线或方法的重要机载设备。
但是飞机使用手册上对雷达使用的介绍几乎没有，为了大家更好的使用气象雷达，我收集了一些气象雷达原理及各位教员与前辈在雷达使用上的经验，供大家参考。
一、雷达原理简介：我们飞机上使用的气象雷达发射的雷达辐射波在遇到水的时候产生反射，被我们的接收机接收后在雷达显示屏上产生影像，水滴越大，越密集，则回波越强。
在雷达屏幕上通过不同颜色代表接收到的回波强弱，用以反映探测区域内的水气含量。
绿色代表轻微，降水量为0.76—3.81毫米/小时；黄色为中度，降水量为3.81—12.7毫米/小时；红色为强度和非常强，降水量为12.7毫米/小时以上；紫色为颠簸区域，代表雷达探测到该区域有5米/秒以上的风速变化。
于是我们知道，机载气象雷达是通过探测降雨雨滴的大小和密集程度来判定前方天气的。
我们在雷达屏幕上看到的图像是降水的回波影像，反映出探测到的雷雨的饱和度、形成强度及危害程度。
气象雷达向前方发射出一条波束厚度角为3.5°的雷达波来探测前方180°范围的天气情况，它只能对某一高度范围内的天气进行探测，并以将这一区域横切为片状的形式来进行。
有个近似的雷达波束厚度范围公式：波束厚度（英尺）=距离（海里）×100×3.5320nm112000ft如果现在飞行在33500英尺的高度，雷达探测距离调定为160NM，那么雷达波束的厚度在160海里处即为160×100×3.5=56000英尺，这时把雷达波束往下调节一点就会将波束接触到地面，那么观测天气可能就会有误差，因为这时的雷达影像上不光是气象回波，还有地面地形的回波了。
雷达回波三维特征
雷达回波三维特征一、引言雷达是一种常见的探测和测量设备，广泛应用于军事、民用和科学研究等领域。
雷达回波是指雷达向目标发送信号后，目标反射回来的电磁波信号。
通过对雷达回波的分析，可以获取目标的位置、速度、形状等信息。
本文将介绍雷达回波的三维特征。
二、雷达回波基础知识1. 雷达回波分类根据目标反射能力不同，雷达回波可以分为强回波和弱回波。
强回波通常表示目标较大或反射能力较强，而弱回波则表示目标较小或反射能力较弱。
2. 雷达方程雷达方程描述了雷达系统中发射功率、接收信号功率和距离之间的关系。
它包括以下几个参数：发射功率、接收天线增益、目标散射截面积、距离和大气衰减等。
3. 雷达图像化处理为了更好地理解和分析雷达数据，需要将其图像化处理。
常见的处理方法包括：平面图像化处理、立体图像化处理和三维图像化处理。
其中，三维图像化处理可以更直观地展示雷达回波的特征。
三、雷达回波三维特征1. 目标形状通过对雷达回波的三维可视化处理，可以直观地观察目标的形状。
例如，球形目标在雷达图像中呈现出圆形，而长方体目标则呈现出矩形。
2. 目标大小通过对雷达回波强度的分析，可以判断目标的大小。
通常情况下，反射能力强的目标会产生强回波，而反射能力弱的目标则会产生弱回波。
3. 目标速度通过比较不同时刻的雷达回波数据，可以计算出目标的速度。
例如，在航空领域中，飞机在飞行时会产生多个雷达回波信号，在比较这些信号之间的时间差时就可以计算出飞机的速度。
4. 目标位置通过测量雷达发射信号和接收信号之间的时间差，并根据雷达方程计算距离，可以确定目标在空间中的位置。
5. 目标材质不同材质的物体对电磁波有不同程度的反射和吸收，因此可以通过分析雷达回波的强度和形状来判断目标的材质。
例如，金属表面通常会产生反射信号，而木材表面则会产生吸收信号。
四、应用案例1. 航空领域在航空领域中，雷达回波三维特征广泛应用于飞机的导航、飞行控制和防撞预警等方面。
通过分析飞机的位置、速度和形状等信息，可以帮助飞行员更好地掌握飞机的状态，并及时做出相应的调整。
雷达回波分析规范
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雷达回波分析规范
分析说明
✓ 入流急流：1.5°（或2.4°）速度图产品，最大径向风速大
于20m.s-1。入流急流与弓状回波后部下沉气流强度有关
，间接反映了雷雨大风强度。
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雷达回波分析规范
分析说明
✓ 弓状回波：雷达反射率因子图像上，强回波水平分布为 弓形，与冰雹、下击暴流、雷雨大风密切相关。
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雷达回波分析规范
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雷达回波分析规范
分析说明
✓ பைடு நூலகம்状回波：强单体右后侧有钩型或强单体呈鸟型等特征 ，是判断超级单体风暴的一个重要特征。
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雷达回波分析规范
分析说明
✓ 飑线回波：由对流回波带、弱层状云降水回波组成。对 流回波带有多个强单体排列、强度强、梯度大的特征， 与冰雹、下击暴流、雷雨大风密切相关。
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雷达回波分析规范
分析说明
✓ 阵风锋回波：雷暴单体移动的前方或周围，呈弧状分布， 回波强度10～35dBz，远离雷暴移动。与老雷暴的衰亡、 新雷暴的形成有密切关系。
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雷达回波分析规范
分析说明
✓ 涡旋回波：混合性降水，多条对流回波带气旋式卷入 到涡旋中心。
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2.4 雷达回波分析规范
分析说明
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雷达回波分析规范
分析说明
✓ 垂直液态含水量（VIL）：值大于10kg/m2、25kg/m2 、45kg/m2分别是暴雨、大风和冰雹不同强天气的阈 值。
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雷达回波分析规范
新一代天气雷达非降水回波的识别与应用
新一代天气雷达非降水回波的识别与应用吴迎旭，张礼宝，石慕真（黑龙江省人工影响天气中心，黑龙江哈尔滨 150030）摘要：通过对2002-2004年哈尔滨新一代天气雷达资料的整理分析，总结出各种非降水回波的特征，并着重讨论了其识别方法及其在回波分析中的意义，分析说明了非降水回波在实际天气预报中的应用。
关键词：新一代天气雷达；非降水回波1、引言非降水回波是指还没有产生降水的云、雾、晴空大气、地物或是虚假的旁瓣、超折射等雷达回波。
随着新一代天气雷达的广泛应用，回波分析在天气预报、人工影响天气等气象业务上的应用显得越来越重要。
人们在雷达回波分析过程中往往只注重对降水回波的分析，而忽略了对非降水回波分析，这样有时就会混淆降水回波与非降水回波，甚至有时候将非降水回波识别为降水回波，影响对降水回波的判断，从而影响预报的准确性，另外某些非降水回波还对天气具有重要的指导作用，忽略了对它的分析，会使我们失去准确快捷的预报工具。
本文从这个意义出发分析和讨论非降水回波，从而能够对其有个准确的认识。
2、地物回波由地表及其上的各种建筑物等对电磁波的反射产生的回波，统称为地物回波。
这些回波和地形、地物显得比较一致，强度图上（图1a）回波表现为边缘清晰，固定不变，速度图上（图1b）回波表现为白色，即速度为零。
识别地物回波最常用的方法就是抬高仰角，因为地物回波的高度比较低，随着仰角的抬高回波会消失；此外，地物回波在速度场上表现为零速度，观测中容易与其它回波区分开。
（a）（b）图1 地物回波（a）强度图（b）速度图3、晴空回波云体很稀薄或没有云雨的晴空大气里，或在由很小粒子所组成的云区内能探测到的回波，称为晴空回波，由于早期没有寻出其形成原因，也称做“神仙波”[1]。
现在，人们发现产生这种回波的气象条件有二种：一是大气中存在折射指数不均匀的区域，即湍流大气造成了对雷达波的散射；二是分层大气中存在折射指数垂直梯度很大的区域，即大气对雷达波造成了镜式反射[1]。
雷达回波识别分析
在一般情况下，对流云降水回波中看不到零度层亮带， 这表明对流云降水与层状云降水在机制上是不相同的 （在雷雨消亡阶段，气流较稳定，有时也可观测到亮 带），由于雷暴、冰雹、龙卷等剧烈的天气现象都出 现在对流云降水的情况下，所以对对流云回波的观测
应特别重视，从高度、强度、外形等方面综合分析，
判断是否会出现灾害性天气。
单块回波和整个回波体的移速往往不一 致，观测时主要取回波区的移动。对一 些特殊服务要求和中、小尺度天气系统 的观测，除了需要回波区的移动外，还 要注意单块回波的移动情况，观测时要 特别注意。
由于气象目标物时刻都在变化，象局地 热雷雨生消很快，几十分钟可以是面貌 全非，所以，确定回波单体移动时，要 注意回波生消跳变的现象，以免发生判 断上的错误。 另外，回波在减弱消散过程中，往往会 产生回波范围缩小的现象，观测中不应 把边缘缩小误认为移动。
当降水回波和地物回波混杂在一起，不 容易区分，新一代天气雷达（抬高仰角） 与气象回波混在一起不好区分。
非气象回波
超折射回波
非气象回波
奇异回波：
层状奇异回波 点状奇异回波 窄带状奇异回波 蜂窝状奇异回波 波状奇异回波
层状奇异回波
现象：出现高度在摩擦层内几百米－1千 米回波很弱，有时出现多层结构。 成因：大气中折射指数的突变，湍流混合 强烈的地方，逆温层的存在等原因。
连续性降水回波
形成0℃层亮带的原因：
1、由雪花、冰晶转化成水滴时，介电常数增大，对电磁的反射作 用约强了五倍； 2、冰晶、雪花在转化的过程中，碰并的机会增加，形成大的颗粒， 增强了反射作用； 3、雪花、冰晶转化成水滴时，外形由不规则形状变成了近似球形， 反射作用增加； 4、水滴的下降末速度要比雪花、冰晶大得多，在雪花、冰晶完全 变成水滴后，由于速度增加，反射作用又迅速的减小，造成亮 带以下回波变弱。 这四种原因综合的结果，在0℃附近的回波比上面和下面都强， 形成了亮带。
雷达假回波分类
雷达假回波分类雷达假回波是指雷达系统接收到的信号中，由于某些原因而产生的虚假回波信号。
这些虚假回波信号可能来自于各种各样的物体，如大气中的水滴、冰晶、飞鸟、昆虫等，它们会对雷达系统的探测和识别造成干扰，影响雷达系统的性能和可靠性。
因此，对雷达假回波进行分类和识别是非常重要的。
雷达假回波分类主要有以下几种：1. 雷达地面回波：雷达地面回波是指雷达系统发射的信号在地面上反射后返回的信号。
这种回波信号通常是稳定的，而且强度较大。
在雷达系统中，可以通过滤波器等技术将地面回波信号滤除，从而提高雷达系统的性能。
2. 雷达天空回波：雷达天空回波是指雷达系统接收到的来自天空的回波信号。
这种回波信号通常是非常弱的，而且容易受到大气条件的影响。
在雷达系统中，可以通过信号处理技术来提高天空回波信号的信噪比，从而减少对雷达系统的干扰。
3. 雷达气象回波：雷达气象回波是指雷达系统接收到的来自大气中的水滴、冰晶等物体的回波信号。
这种回波信号通常是比较强的，而且容易产生多普勒频移。
在雷达系统中，可以通过多普勒滤波器等技术来识别和分类气象回波信号，从而提高雷达系统的性能。
4. 雷达杂波回波：雷达杂波回波是指雷达系统接收到的来自各种杂波源的回波信号。
这种回波信号通常是非常弱的，而且容易受到外界干扰。
在雷达系统中，可以通过杂波滤波器等技术来滤除杂波回波信号，从而提高雷达系统的性能。
5. 雷达目标回波：雷达目标回波是指雷达系统接收到的来自目标物体的回波信号。
这种回波信号通常是比较强的，而且具有一定的特征。
在雷达系统中，可以通过目标识别技术来识别和分类目标回波信号，从而实现雷达系统的目标跟踪和识别功能。
总之，雷达假回波分类是雷达系统中非常重要的一部分，它可以帮助雷达系统减少干扰和误判，提高雷达系统的性能和可靠性。
天气雷达回波的分类与识别
回波：雷达发射的电磁波，在传播过程中遇到目标物以后目标物对电磁 波产生反射、散射，通过雷达屏幕显示的雷达接收机能接收到的那部分 反射、散射能量。天气雷达探测时，只要接收到的回波信号功率大于雷 达接收机的最小可测功率，则雷达都会在天线指向方向的相应距离处显 示出回波。
非气象回波
气象回波
降水回波 非降水回波
非气象回波
• 地物回波 • 海浪回波 • 同波长干扰回波 • 昆虫和鸟兽的回波
地物回波：当雷达探测的仰角比较低时，雷达站周围的山脉、 高大建筑物都可能反射雷达电磁波，形成地物回波
• 现代气象雷达通过设计硬件或软件消除地物回波， 但常常很难处理干净。地物回波受地理位置影响， 位置固定不变，故需要熟知本站在各种探测状态、 各种天气条件下的地物回波
• 在RHI图上云顶高度比较平整，也有一条强 度特别大的窄带呈水平分布（即零度层亮 带）。
零度层亮带：层状云降水的重要特 征
• 当冰晶下落通过溶化层时，它们的外表面 开始溶化。正好位于溶化层（0°层面）下 面，这些包着水外衣的冰晶反射率因子是 高的，产生增强的雷达信号，在PPI上象弧 形结构，在常规天气雷达上叫做“亮带”， 亮带会造成降水率的过高估计
对流云降水回波：对流云发展到一定程度时，云中粒子在对 流运动中不断增强，知道已不能被上升气流所托住而降落形 成的
• 范围小、强度大、分布不均、生命史短、随时间变化快。
• 在PPI上特征为：对流云降水回波呈块状，尺度较小（从 几公里到几十公里），对流辐合体也可达几百公里，内部 结构密实，边缘清晰。
• 在RHI上特征为：对流云降水回波呈柱状，近处降水时底 部及地，云顶高度较高一般都在6-7km以上，随地区和季 节差异很大。
雷达回波的分析
生活中的多普勒效应
多普勒雷达的探测显示
4.机载气象雷达
• 机载气象雷达是供飞行人员在飞行 中探测航线上的积雨云、雷暴等危 险天气的雷达 • 能有效探测的仅仅是 “湿性”气 象目标 • 气象目标回波在显示器上以多种色 彩显示
机载气象雷达的探测
机载气象雷达的显示
(三)天气雷达对气象目标的探测
一般的云、雾中虽含有大量的微细水珠， 但因其直径过于微小，也不能在天气雷达 上产生回波，因而不能被有效检测。
(四)雷达的显示
1.目标距离的测定: 时间以微秒为单位， C=3×100000千米/秒， L＝0.15△t(千米)
2.目标方位角和仰角的测定
雷达天线的方位角和仰角，就是 目标相对于雷达的方位角和仰角
1.对降水区的探测
2.对湍流的探测 3.一般的云、雾不能被有效检测
对降水区的探测
• 雷达能透过近距离目标的遮挡发现较 远的目标 • 雨滴的直径越大，产生的回波就越强 湿雪和湿冰雹，能形成很强的回波。 • 干雪和干冰雹对雷达波的反射能力很 差。
不同气象目标的反射特性
对湍流的探测
通过夹杂在湍流中的水滴反射雷达波时的 多普勒效应来检测湍流 天气雷达不能直接深测晴空湍流区
1.天气雷达
• 用于探测降水的发生、发展和移动， 并以此来跟踪降水系统的天气雷达
• 工作波长为3～5cm，它能探测200～ 400• 千米
雷达工作过程示意图
2.测云雷达
• 主要用以探测未形成降水的云层高度、 厚度以及云中物理特性的雷达 • 测云雷达选用比较短的波长
3.多普勒气象雷达
• 利用多普勒效应来测量云和降水粒 子相对于雷达的径向运动速度的气 象雷达 除具有一般天气雷达的功能外，还 可以测出各高度上的风向风速
雷达气象学课件：3非气象回波
天线旁瓣虚假回波(PPI) 真实回波
旁瓣出，强中心为46.2dBZ，此处有强降水 产生。强中心上面的旁瓣回波顶高为7.9公里，但 实际尖顶为虚假的回波，真正的回波顶高是5.7公 里。
同波长干扰回波
当近距离内有两部以上波长相同的雷达同 时进行工作时，就会产生干扰并显示出单 条或多条线状且 从中心以相等的 间隔呈螺旋状向 四周放射．
飞机、船只等回波特点
PPI：回波呈点状或“-”字形、船只 低
仰角、移动速度较快
海浪回波特点
海浪回波是海水及其浪花对电磁波的反射引起的（沿 海地区地物回波） PPI：由许多分散的针状的回波体组成，呈扇形
非气象回波
非气象回波——主要是地物、飞机等非气象目标物对雷达电磁波的 散射或反射而引起的，或者是由于雷达的性能引起的虚假回波。
非气象回波包括：
●地物回波； ●超折射回波； ●同波长干扰回波； ●飞机、船只等回波； ●海浪回波； ●由天线辐射特性造成的虚假回波。
地物回波及其特征
定义：地表面及其上各种建筑物等对电
实质：地物回波
三层图:近地面较薄的一层非超折射层,之 上一层超折射层,再往上又为非超折射层.
现象：PPI上平时无地物回波的距离上出 现地物回波； 地物回波范围扩大, 数量增加
超折射回波
分析：辐射超折射回波(定义见P107)，近地层为地物回 波，测站南部和北部为辐射超折射回波。测站周围无云， 地面平均温度露点差不足5℃，近地面出现逆温层。超 折射回波在速度图上为白色。
磁波的反射产生的回波,称地物回波.
地物回波图及特征
PPI: 地物回波的形状与实物相一致, 边缘清晰,位置不随时间而改变. RHI:地物回波呈小的柱状,两头 尖,高度较低.
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消除地物回波的方法
1、抬高仰角：抬高仰角地物回波的范围迅速减 小。当天线抬高到一定仰角后（仰角>=地物的最 大挡角），地物回波将消失。
2、根据晴天接收到的回波制成地物回波，在雨 天观测时可以去掉杂波区的测值，利用周围区域 的资料内插。
使用雷达可以从移动的雨区中剔除静物杂波(通 常称为抑制)，产生抑制和无抑制回波。
晴空回波中的特殊信息对某些强对流天气，尤 其是近地面的大风、雷暴和飑线等的警报有着至 关重要的作用。
5、同波长干扰回波
当近距离上有多部波长相同的雷达同时工作时， 相互之间会产生干扰。出现同波长干扰时，不论雷 达发射机是否工作，只要接收机工作，荧光屏上就 会出现干扰回波。同波长干扰回波通常呈单条或多 条线状，从中心以相等的间隔呈螺旋状向四周放射 出来，易于识别，并且也不影响雷达对其它目标体 的探测。
③雷暴消散期，其底部下沉气流造成近地面层几 百米高度处逆温，形成超折射－－雷暴超折射
超折射的回波图像
当大气出现超折射现象时，地物回波明显增多。
7、旁瓣假回波
雷达沿主波瓣传输能量，主波瓣的波束宽度 为1º。但有很少的能量沿偏离主波瓣中心线的旁 瓣传输。
一般情况下，旁瓣产生的回波太弱，以至于 分辨不出来。但是当遇上散射能力极高的目标物， 如积雨云中柱状的冰雹和暴雨时，就能够出现旁 瓣回波。
干扰回波的PPI
同波长干扰的RHI显示
6、超折射回波
超折射回波：当大气呈超折射时，在雷达回波上出现 平常探测不到的远距离地物回波。
超折射回波与降水回波的区别： PPI：回波呈辐辏状排列的短线。当超折射回波较强时， 这些短线的回波弥合成片状。有时超折射回波与地形地物 十分一致，显示出平时看不到的山脉和河流。超折射回波 易出现在某些方位和距离上，是由于在同样的天气背景下， 那里的局地更有利于形成超折射的缘故。 RHI：与通常的地物回波相似，呈短而窄的柱状，两 头尖，高度较低，只是数量更多些，排列更紧密些。
雷达探测的地物回波
地物回波图像
强度R
速度V
回波分类
地物回波强度：10-15dBz，径向速度：0m/s左右
地物回波的小结
识别：PPI-离散的点状，边缘清晰，位置固 定，强度少变。RHI-呈小柱状，高度低。
特点： • 1、和地形有关，位置固定，强度变化不大； • 2、径向速度为零或很小； • 4、回波强度弱，20dBz以下，梯度大。
无抑制图形
抑制后的图形
2、云的回波
云的回波是位于地面上空的那些回波，而降水 回波是回波与地面相接的回波。
云滴尺度较小，对电磁波的散射能力弱，最好 用波长较短的雷达（0.86cm或1.25cm）才能探测 到。当云中含有较大的降水粒子时天气雷达在较 近的距离上，有时也能观测到云的回波。
回波特征：强度弱，回波范围较小，在RHI上 回波底部不及地。不同类型的云，回波又有差别。
2、云的回波-非降水
特征： 1、RHI:不接地； 2、PPI:回波强度弱，几 个dBz，成片；
云的回波
非降水云的回波
降水云和非降水云回波对比
3、海浪回波
海浪回波：指海水及其浪花对电磁波的散射而产生的 回波，是沿海雷达探测到的特殊回波。
PPI：由许多分散的针状回波组成，呈扇形向外辐散， 强度较弱且均匀。海浪回波高度较低，通常只有在天 线仰角为0º或0º以下时才能探测到。
雷达回波分类
一、降水类回波：降水粒子直接形成的回波。
二、非降水回波：指没有产生降水的云、雾、晴 空大气、地物等目标物对电磁波的散射所产生的 雷达回波。
分类：根据目标物的类型，将非降水类回波分 为：①地物回波、海浪回波、同波长干扰回波等， 与气象无关的干扰回波。②晴空回波、超折射回 波、三体散射和旁瓣回波等。这些回波可能与特 殊的天气类型有关。
雨后天晴时由于地表水汽蒸发，空气湿度增加， 悬浮于近地面层的大量水滴对电磁波产生散射形 成的。表现为弱的回波带。
形成原因：由晴空大气中折射指数不连续而形 成的。由多种原因形成，产生回波也各不相同。
意义：晴空回波中的信息对某些天气，特别是 强对流大风、雷暴的警报有着至关重要的作用。
晴空回波的分类
①热对流运动：对流天气内部与周围大气之间的气象 要素有较大的差异，形成折射指数的不连续。—一般在 PPI上为细胞状结构。
三 体 散 射
三体散射PPI：半径延长线
三体散射（耀斑）： 对流单体的半径延 长线上。 强度弱：10dBz左 右。
三体散射RHI
课后习题
1、什么是非降水类回波，主要包括哪些类型？ 2、什么是地物回波，地物回波对雷达探测有哪些影响？ 3、大气中的云产生的回波有哪些特征？ 4、什么是超折射回波，在PPI和RHI上怎样识别超折射
海浪的高低取决于海上的风力，海浪回波的范围 可以反映海浪的高低或海上风力的大小。一般随着风 力的增大，引起海浪增高，海浪回波范围也相应增大， 回波的强度增强。
东山1963年7月0度仰角，距离圈4km
4、晴空回波
晴空回波：云体稀薄或没有云的晴空大气，或 在不可能被探测到的小粒子所组成的云区内探测 到的回波。
回波？ 5、什么是晴空回波？晴空回波怎样形成的，它的出现
与强对流天气有哪些关系？ 6、什么是三体散射和旁瓣回波，分别是怎样形成的？
它们的出现说明大气中的哪些天气现象？
2、RHI识别：地物回波的高度比气象目标 物的高度低很多，RHI呈矮小的柱状，两 头尖。
回波高度可作为识别地物回波的依据。
地物回波的特征
反射率因子值 很低，通常在 20dBz以下， 呈点状分布， 离雷达站较近。
降水云回波： >15dBz。
地物回波的特征
当大气出现超折射现象时，地物回波明显增多。
特征：窄方向的前方。
飑线前的晴空回波-阵风锋
窄带回波：20dBz左右，呈明显的带状，位于强降水回波的前部。
超级单体的阵风锋和窄带回波
（3）晴空回波-边界层辐合线
晴空窄带回波-大风天气
线对流前方的晴空回波
晴空回波的意义
形成原因：由晴空大气中折射指数不连续而形 成的。由多种原因形成，产生回波也各不相同。
旁瓣回波可以作为强对流的冰雹天气的判别依 据。
旁瓣回波的PPI和RHI
旁瓣回波的特征： 回波强度弱：10dBZ左右。 PPI：对流单体的旁边。 RHI：对流单体的顶部。
旁瓣回波PPI：强回波区侧面
旁瓣回波PPI
旁瓣回波
旁瓣回波RHI：强回波顶上
旁瓣回波RHI显示
8、三体散射
三体散射：雷达发射的电磁波在强降水中心和地面之间 经过多次散射后，返回雷达。雷达在强回波区的半径延长 线上定出一个弱回波区。可作为冰雹和强天气的标志
超折射形成的气象条件
逆温显著；水汽压随高度迅速减少，大气折射指 数m随高度迅速减小。－“暖干盖”的大气层结。
①大陆上晴朗夜晚，地面辐射降温强烈而形成辐 射逆温。尤其是地面潮湿，逆温使水汽不能向上输 送，形成水汽压随高度急剧减少－辐射超折射
②当暖而干的较干空气移到冷水面时使低层空气 冷却，温度有所增加。－－平流超折射
三、3 非降水回波的图像分析 （ζ10.4）
大气科学学院 白爱娟
识别雷达回波信号
气象雷达探测最终目的是将探测获取的回波 信号应用于实际预报业务和天气学研究中，但由 于接收到的目标千差万别，产生的回波在形态上 也各不相同。
正确识别雷达回波对应的目标物性质和类型， 不仅是分析和运用气象雷达回波资料的基础，也 是雷达探测业务的重点。
雷达回波的分类
非 气 象 回 波
三体散射、旁瓣回波、二次回波 气象回波
1、地物回波
由山地及各种建筑物等对电磁波的散射而产 生的回波。地物回波的目标物有两类：
(1) 地表：山脉，丘陵，岛屿，海岸线等。 (2) 地表上的人工建筑物。
地物回波的PPI识别
地物回波的识别
1、PPI：回波形状与地形一致，边缘清晰，位置
雷达探测到的非降水回波
雷达探测的非降水回波包括：
①非气象类回波：雷达探测到除云和降水等气象 目标物散射电磁波能量外，一些非气象目标物：山 地，建筑物，飞机，飞鸟，昆虫，船舶，海浪等， 也能散射电磁波能量，形成回波信息。
②气象类回波：由于晴空大气的特殊折射，以及 雷达本身性能的原因，探测到一些与气象因素有关 的虚假回波：三体散射、旁瓣回波、窄带回波、超 折射回波、二次回波等。
地物回波对雷达探测的影响
1）阻挡作用：当雷达仰角较低时出现地物回波， 将无法探测到地物远离雷达一侧的目标，形成探测 盲区。一定仰角下，当气象回波从远处向测站移来， 越过地物后，回波范围将增大，强度将增强，形成 虚假的回波增强现象。
2）若地物回波离测站较近时，有可能降水回波和 地物回波连成一片，影响降水回波的强度，且不易 确定气象回波的边界。
2003/07/25 成都 地区出现强热 对流天气。上 午成都大部分 地区天气晴好， 少云，但在成 都南面出现晴 空回波。
雷达站在188º的南部出现了晴空回波，强度低于8dBz。
（3）晴空窄带回波
形成：由雷雨云前进方向上倾斜上升的辐合气流与雷 雨云的下沉气流造成的不连续面形成的。
形状：细长的带状或圆弧状，宽：1～2km，高度：1k m。一般距雷雨带30～40km。在单体雷雨或雷暴群 周围的窄带回波通常紧贴雷雨回波的周围。
固定，不随时间变化。正常折射情况下，相同仰角 下地物回波的范围、数量一般不会变化。熟记地形， 或抬高仰角地物回波就会消失。
相同仰角下地物回波的多少和强弱，取决于： ①雷达技术参数，工作状态和地形条件； ②大气 折射状况。对雷达站正常大气情况下，地物回波的 数量和范围是固定的。但是当出现负折射（向上弯 曲）时，地物回波明显减少。出现超折射时，地物 回波将增多。