雷达回波识别分析共51页
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6、黄金时代是在我们的前面，而不在 我们的 后面。
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7、心急吃不了热汤圆。
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8、你可以很有个性，但某些时候请收 敛。
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9、只为成功找方法，不为失败找借口 (蹩脚 的工人 总是说 工具不 好)。
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10、只要下定决心克服恐惧，便几乎 能克服 任何恐 惧。因 为，请 记住， 除了在 脑海中 ，恐惧 无处藏 身。-- 戴ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ． 卡耐基 。
谢谢！
51、 天 下 之 事 常成 于困约 ，而败 于奢靡 。——陆 游 52、 生 命 不 等 于是呼 吸，生 命是活 动。——卢 梭
53、 伟 大 的 事 业，需 要决心 ，能力 ，组织 和责任 感。 ——易 卜 生 54、 唯 书 籍 不 朽。——乔 特
55、 为 中 华 之 崛起而 读书。 ——周 恩来
《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
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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。
雷达回波的识别与类型分析
摘要：本文讲述在雷达开机时对出现的气象回波怎样能够正确识别，同时对降水回波做到正确分析，以及辽西地区各种天气形势下的回波特点。
关键词：雷达；回波；分析中图分类号：P412文献标识码：ADOI 编号：10.14025/ki.jlny.2016.21.074姚维华，于跃，毕明林，刘志鹏（朝阳市气象局，辽宁朝阳122000）在雷达探测中，出现的回波是多种多样的，大致可分为气象回波和非气象回波两类，正确判断、分析各种回波，是雷达探测工作的主要任务之一。
能够对气象回波正确的识别不但对人工增雨、人工防雹和短期预报具有重要的意义，而且也能从中获取有关未来天气演变的信息和发展规律。
但对其他回波也要加以注意，因这些回波的出现，有时也能提供一些有用的情报。
1气象回波形成这类回波的直接因素是大气中云、降水中的水汽凝结物对电磁波的后向散射和大气中压、温、湿等气象要素剧烈变化引起的。
按其地面是否有降水，还可分为降水回波和非降水回波两部分。
1.1气象回波分类根据雷达回波结构特征和形状把降水回波分为以下几类：层状云降水、对流云降水、混合型降水回波。
1.1.1层状云连续性降水回波回波的一般特征通常在平显（PPI ）上分布成片比较均匀，面积较大，内部无明显的块体。
在高显（RHI ）上，结构比较均匀顶部比较平坦没有明显的起伏，垂直高度较低，一般在5~6公里左右但随季节的不同小有变化。
另外回波的水平尺度比垂直尺度大得多，降水持续时间较长。
通常在华北气旋、缓行冷锋系统时出现。
1.1.2对流云阵性降水回波在平显（PPI ）上由许多分散的回波单体组成，这些单体随着不同的天气系统排列成带状、条状或其他形状。
回波单体结构紧密，边缘清晰，棱角分明，回波强度强，强度梯度大，回波演变快。
在高显（RHI ）上这种回波单体呈柱状结构，回波顶常呈花菜状。
回波发展一般比较高，多数在6~7公里以上，但随季节及天气系统的不同差异会很大，最高可达13~14公里以上，对流云阵性降水包括阵雨、雷雨、冰雹等，常出现在冷锋、冷涡、地方性热对流天气系统上。
雷达回波识别与分析共83页文档
雷达回波识别与分析
1、合法而稳定的权厚善良的美 德。— —伯克
3、最大限度地行使权力总是令人反感 ；权力 不易确 定之处 始终存 在着危 险。— —塞·约翰逊 4、权力会奴化一切。——塔西佗
5、虽然权力是一头固执的熊，可是金 子可以 拉着它 的鼻子 走。— —莎士 比
31、只有永远躺在泥坑里的人，才不会再掉进坑里。——黑格尔 32、希望的灯一旦熄灭，生活刹那间变成了一片黑暗。——普列姆昌德 33、希望是人生的乳母。——科策布 34、形成天才的决定因素应该是勤奋。——郭沫若 35、学到很多东西的诀窍，就是一下子不要学很多。——洛克
雷达回波的判断与分析
雷达回波的判断与分析作者：黄强张金凤张会贞来源：《农业与技术》2019年第11期摘要：本文针对不同回波特征进行分析，探讨不同降水系统下雷达回波特征，区分气象回波和非气象回波的差异，以精确分析判断气象雷达回波，为夏季灾害性天气和短视天气预报提供可靠数据资料。
关键词：雷达回波;降水系统;判断分析中图分类号：S163文献标识码：ADOI：10.19754/j.nyyjs.201906150631不同回波特征分析1.1层状云回波在平显上通常要适当抬高仰角才看得到层状云回波，呈均匀片状，回波暗淡、强度弱、边缘模糊犹如薄纱，探测距离约几十公里。
在高显上看回波呈一水平带，底部较平整、不接地，高度为1.4～8.7km（常反映阴天无降水）。
1.2层（波）状云降水回波在平显上，层（波）状云降水回波呈均匀片状，强度弱到中等，范围大，内部没有明显块体结构，边缘发毛，破碎模糊。
在高显上回波顶部平坦，且较均匀常看到0℃层300～1000m 的亮带，高度为3.6～8km（常反映大范围稳定性持续降水）。
1.3对流云回波在平显上回波呈小块状，有时零散孤立，有时排列成带状和不规则形状。
高显上常呈柱状、针状，底部不接地，强度为中等，高度为2.2～4.9km（为无降水）。
1.4阵雨回波在平显上回波呈孤立分散的小块单体或回波群，结构较松，边缘不清晰，单体水平尺度在10km以下，强度中等。
高显上回波呈针状顶部发毛，结构松散，回波高度在7～8km以下，回波底部接地（常反映短阵雨）。
1.5雷雨回波在平显上回波块体结识、肥大、紧密、轮廓清晰、边缘多折，单体水平尺度在10km以上，强度特强，很明亮。
在高显上呈柱状，低的仅5～6km，高的可达17～18km（常反映短暂雷雨）。
1.6雹云回波在平显上块体较大，结构紧密，发展急剧、多棱角、突起或小切口，移动迅速，强度特强，回波单块体范围小于10km。
在高显上强度最大值常出现在高于0℃等温线2～3km以上，云顶很高常在12～13km以上.通常呈针状接地的是阵雨回波，不接地的是对流云回波，平显上看单块体回波范围>10km、高显呈柱状，此回波可判定为雷雨回波。
雷达气象学 第六章 多普勒天气雷达回波的识别和分析
单位、地点 （2）检查的方法：
①对比法 ②理论分析法 ③经验判断法 ④实况资料验证法 （3）可能存在的问题： ①回波强度值偏弱。 ②回波强度值偏高。 ③近处回波强度值偏高，远处回波强度值偏弱。 ④回波高度值偏高或偏低。 ⑤多普勒径向速度场资料出现速度突变折叠区。 ⑥回波面积缩小。 ⑦回波分布位置不对。 ⑧显示参数错误。
回波强度的共同特征：
PPI上由许多分散的回波单体所组成，排列成带状、条 状，离散状或其它形状。回波单体结构紧密，边界清晰， 棱角分明，回波强度强，持续时间变化大。单体尺度较小， 从几公里到几十公里。
RHI上回波单体呈柱状、砧状、花菜状、纺锤状，一 般发展得比较高，多数在6-7km以上，但随地区、季节和大 气系统不同差异很大，最高可达对流层顶高度。
下融化成水滴的过程中，由于融化作用、碰并聚合效应、速度效 应和粒子形状的作用，以及他们的综合作用形成的。
研究零度层亮带的意义：
①在雷暴消散阶段探测到亮带，说明对流已经减弱，降 水性质已经从对流性质逐步转化为层状云连续性降水. ②研究亮带形成的微观物理机制，对于探讨降水机制和 人工影响局部天气均有意义 ③亮带的存在，表明亮带上面是雪花和冰晶，而不是过 冷水滴。 ④亮带的存在，表明大气中不存在强烈的对流和湍流活 动。对飞行活动是一个指标。 ⑤从亮带出现的位置可以大致确定零度等温线位置。在 混合性降水过程中，亮带的出现，可以作为识别雹云的 指标之一。 ⑥从雷达探测得到的零度层亮带和探空资料得到的零度 层亮带比较，可以判断雷达仰角标定是否正确，以及所 测得的回波高度是否准确。
5第五章雷达回波的识别技术
一、几种典型流场的PPI多普勒径向速度模式
雷达作低仰角探测：
取径向速度Vr(r)为常数c:
天线 方位
风向
(一)风向不变,风速随高度变化的各种图象
风向若在所有高度上保持一致，那么其多普勒速度图象中就总有一条直 的零值带，图象的其他部分就反映了风速的垂直廓线。 风速若不随高度变化，是个非零常数，那么多普勒速度的极值便由 显示区边缘向内延伸到中心雷达位置（地面），因此，表示所有其他多 普勒速度值的颜色必须收敛于中心点. 当地面风速小于最大（但仍大于 零）时，那么相应于小于或等于地面风速值的风速的颜色则会聚在 图象的中心，那些相应与较大速度的颜色则向中心会聚但并不到达中心。 当地面风速为零时，只有相应与零值速度的颜色穿过中心。 当在显示区高度内存在一个风速的最大值时，那么在图象上就会出现 一对近似椭圆的牛眼，牛眼中心位于雷达的上风向（负值 ）和下风向 （正值 ）处，正对应着风速极大值所在高度的斜距上。
一对数值相同的正负多普 勒径向速度，趋向雷达的 分量在左，离开雷达的分 量在右侧。
•中尺度气旋
中尺度气旋的多普勒 径向速度的特征是： 零值线与雷达扫描径 向一致，从雷达中心 向外看，其正极值中 心在右，负极值中心 在左。
理想垂直轴对称涡旋环流模型——蓝金模式
蓝金模式的速度分布示意图 （摘自《多普勒天气雷达资料分析与应用》）
在显示距离的1/2处的高度上有一风速极大值 （60海里/小时）。由于风速超出了奈科斯特 速度间隔，牛眼也明显出现了混淆效应。
二、几种典型天气系统、流场层结情况下PPI多 普勒径向速度模式
(一)基本气流的判别
•低空基本气流
•基本气流垂直廓线和温度平流
(二)锋面和切变线系统
•冷锋或冷锋式切变线的识别
雷达回讲义波识别分析
连续性降水回波
0 ℃层亮带对天气有一定的指示意义：
如果在对流云产生强雷雨时，出现 0 ℃ 层亮带，说明雷雨将要结束，变为 稳定性降水。
对流云降水
对流云降水回波和层状云降水有着不同 的特征。
回波强度较强，水平尺度可由几公里及 到 几十公里，发展的高度一般在6～7公里以上， 随着地区，季节和天气过程的不同，回波顶 高的差异很大，观测到最高的顶高有20公里 左右。单体生消过程也较快。
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。
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。
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。
天气雷达回波的分类与识别
气象回波-非降水回波
• 云的回波 • 雾的回波 • 晴空回波
• 云的回波：对于一些还未形成降水的云， 云滴粒子较小，含水量少，必须用波长很 短的0.86cm雷达对其探测研究，但有时云 中含水量较大，云滴增长到足够大时，3cm 和5cm的雷达也可能检测到回波。在反射率 因子的RHI（距离高度显示器)显示中，层 状云回波一般平铺成一条长带，而积状云 的回波一般呈小柱状。在反射率PPI(平面位 置显示器)显示中，层状云只有在适当的天 线仰角才能检测到，而积状云通常表现为 零散孤立的小块状结构。
• 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
• 雾的回波：雾滴和云滴一样，粒子较小， 回波很弱。在反射率因子的PPI显示中，雾 的回波呈均匀分布，一般没有明显的强度 梯度。在RHI显示中可以看到雾的垂直厚度， 一般1km左右。
• 晴空回波：天空中没有云和降水的时候， 使用较高灵敏度的雷达仍可能探测到晴空 大气的回波。按形态大致分为点状、线状 和层状。在PPI显示中，点状回波变现为离 散的小亮点，线状回波表现为一条长达数 十千米的细线，层状回波小纤维水平延伸 不接地的薄而弱的回波层。
• RHI显示中，回波顶部大部分比较平坦，可 以单刀回波中间存在若干相对较强的柱间 回波区，有事还能呈现柱状回波和0℃层亮 带共存的回波图像，不过这种亮带大部分 具有不均匀结构。
• 同波长干扰回波：相邻地区内两部波长相同的雷 达同时工作，一部雷达接受到另一部雷达发射的 电磁波所形成的干扰图像。图像受两部雷达的相 对位置、距离和发射波时序有关，但都具有螺旋 形状
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