风廓线雷达与无线电探空仪测风对比
大气风廓线仪和电声探测系统结构及探测原理分析
大气风廓线仪和电声探测系统结构及探测原理分析摘要本文主要论述了大气风廓线仪的运作原理，同时分析了电声探测系统的基本组成结构，对其探测的应用过程进行了科学的解析，同时将大气风廓线仪在日常的工作中所获得的探测资料和同步运作的探空仪的资料进行了详细的对比，确信了大气风廓线仪的可信程度，然后利用风廓线仪对梅雨锋期间中尺度降水的对流特征进行了科学的对比，探究了相关的问题，可以肯定的是大气风廓线仪对水平风的垂直构造有着比较高的探测水平。
关键词大气风廓线仪；电声探测系统；探测原理；具体应用大气风廓线仪英文简称是AWP，通过运用大气中的不同类型的湍流形成折射指数的变化情况，从而对电波带来一定的散射效果，经过实际的检测获得相应的空气运动的信息数据，然后将收集到的资料进行整理与分析，最终得到实时的大气风廓线。
一般情况下，大气风廓线仪会与电声探测系统并行使用，最终得到具体的大气温度廓线。
1 大气风廓线仪和电声探测系统结构电声探测系统的简称是RASS，大气风廓线仪和电声探测系统是大气风廓线仪与电声探测系统的结合体，简称为WPR探测系统。
大气风廓线仪和电声探测系统有着其自身的特有的结构，通常的组成部分包括天线、模块箱、收发数据信息装置，信息数据处理部分。
该系统的发射频率通常为1357.5赫兹左右，当处于发射峰值的时候，通常的功率为2千瓦，脉冲的宽度也要控制在合理的范围之内，同时还要注意的是，在统一时间段内，最多可以发射的波束是 5 个，太多会影响到实际的效率，也会影响到结果的准确性。
这几个波束的变化范围要控制在15度的范围之内，根据这些标准可以探测到的风速每秒钟为0.2米。
电声探测系统的结构与大气风廓线仪的运行原理要相互一致，同步安装的组成部分包括4个扬声器、一个放大器与廓线仪的信息处理单元组成，这些组成部分只有进行有效的配合才能达到预期的效果。
通常情况下，电声探测系统可以根据声速的具体情况以及相关气体的特性参量的变化关系来实际测量到空气中的虚温，利用风廓线仪和电声探测系统的信息数据进一步计算出温度廓线的基本资料情况，同时估测出大气的湿度情况，以便获得预期的数据信息。
激光雷达测风技术(4)
矢量风速反演方法
1. 矢量风速V (u, v, w) 是少需要三个独立的径向速度估计 2. 理想情况下：矢量风速应该在空间某一点同时测量出它的三个方 向的速度值，即至少需要三部激光雷达系统 3. 实际情况下：确定风场的水平方向，利用激光雷达的扫描技术确 定风速的矢量。常用以下两种扫描技术： – 速度方位显示扫描技术(Velocity-azimuth-display, VAD)，即激 光雷达光束以固定倾角进行圆锥形扫描 – 多普勒光束定向摆动扫描技术(Doppler-Beam-Swinging， DBS)，即点激光雷达光束垂直指向并向东倾斜和向北倾斜
Laser
I − IL 1 ν d = ν −ν L = I 0 T ' (ν L )
ν
ν0 ν νL
T2(ν)
T1(ν) I01 Intensity
Backscattered signal IL I02 Laser
νd =
ν
1 I0
I 01 − I L I 02 − I L 1 I 01 − I 02 − & = T1 ' (ν L ) T2 ' (ν L ) I 0 T ' (ν L )
ν 中心 20
Etalon 1
Etalon 2
双通道F -P 标准具
Frequency
航天学院
NASA/Goddard车载测风激光雷达 车载测风激光雷达
参 数 激光器：波长 脉冲能量 重复频率 望远镜：口径 FOV 扫描方式 测量范围 距离分辨率
指 标 355nm 70mJ 50Hz 45cm 0.2mrad XY双轴半空间 1.8~35km 0.25km@<3km 1km@>3km
龙门风廓线雷达与探空雷达水平风场对比分析
龙门风廓线雷达与探空雷达水平风场对比分析龙门风廓线雷达与探空雷达水平风场对比分析引言雷达是一种常用的气象观测工具，可以获取大气中的各种信息，如降水、风场等。
在气象研究中，风场是非常重要的参数之一，对于天气预报、气候研究以及环境监测都具有重要意义。
本文将对比分析龙门风廓线雷达和探空雷达在获取水平风场的优劣，并探讨它们在气象观测中的应用。
一、龙门风廓线雷达与探空雷达概述1. 龙门风廓线雷达龙门风廓线雷达（Boundary Layer Wind Profiling Radar）是一种地面气象雷达，利用微波波束扫描大气中的散射物体，获取风场等大气参数。
它可以实时进行观测，覆盖范围较大，适用于高空探测。
2. 探空雷达探空雷达（Radiosonde）是一种通过气球将仪器组件悬挂在空中，测定大气温度、湿度和风速的设备。
探空雷达广泛应用于气象研究和天气预报，可以获取不同高度上的风场和其他气象参数。
二、龙门风廓线雷达与探空雷达在水平风场观测方面的差异1. 技术原理龙门风廓线雷达利用雷达波束扫描获取散射物体的反射信号，通过分析这些信号的时延、多普勒频移等信息来推算风场。
探空雷达则通过将仪器组件悬挂在气球上，通过气球的上升下降来测量大气不同高度上的温度、湿度和风场等。
2. 覆盖范围龙门风廓线雷达的覆盖范围相对较大，可以覆盖几百到几千米的范围，适用于高空探测。
探空雷达的覆盖范围相对较小，受制于气球的高度和半径，一般只能达到数百米到数千米的范围。
3. 观测时间龙门风廓线雷达可以实时进行观测，可以获取较高时间分辨率的风场。
探空雷达需要释放气球，并等待气球上升或下降，观测时间上相对较慢，时间分辨率相对较低。
三、龙门风廓线雷达与探空雷达在气象观测中的应用比较1. 预报精度由于采用了实时观测，龙门风廓线雷达具有较高的时间分辨率和较大的覆盖范围，可以提供更多空间和时间的数据，因此在天气预报中有更高的精度。
探空雷达通过释放探空仪器，观测点局限在特定位置，范围较小，因此预报精度相对较低。
风廓线雷达与及激光测风雷达
波束进行控制。②从模块箱接收观测信号,并检测出信号的 相位。③在收发装置中还产生这个系统的时间信号,用于系 统的时序控制。
• 数据处理单元:主要是用计算机处理收发装置送来的数据,以 图形方式将处理后的产品显示出来,同时保存数据文件
定位精度
±0.1度
位置分辨率 ±0.01度
位置重复率 ±0.05度
感谢您的聆听
THANK YOU FOR LISTENING
激光测风雷达-分类
探测方式： • 相干探测激光雷达 • 非相干探测（直接探测）激光雷达。
激光测风雷达-分类
• 直接式常以空气分子的瑞丽散射为基础，一般选择蓝绿光或紫外等短 波长激光作为发射源，才能得到比较强的瑞丽散射气象回波信号，经 过单边缘滤波、双边缘滤波或条纹检测手段，通过功率谱分析方法， 间接提取多普勒频率信息。
• 2007年，中国科学技术大学研发了一台波长为355nm的车 载测风激光雷达系统。
• 当前，中国兵器209所在传统扫描方式的基础上，研发了 一种采用二维扫描工作方式的小型三维测风激光雷达。
WindTrace相干激光多普勒测风雷达
技术参数
技术指标
脉冲重复频率 500Hz ±10Hz
脉冲能量
2mJ
风廓线雷达-原理探究
• 实际仪器设计为三波束或五波束 轮流发送
• 通过依次测量1个天顶垂直波束 指向和东、南、西、北4个倾斜 波束指向上各个距离库的多普勒 速度, 在大气水平均匀的条件下, 用同一高度上的5个波束指向的 多普勒速 度测量值联合求解出 大气3维风场。
02 激光测风雷达
激光测风雷达-概念探测
风廓线雷达——一种新型的测风雷达
从 年 10 月 刀 日 本文于 1望 收封
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提要
一种新型 的 测 风雷达
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本 文介绍 了 风廓线雷 达的侧风 原理及这种 礴风方 式对 雷达设 备的姿 求 同时 也筒 要 介 绍 了
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风廓线雷达
垂直风测定：测定垂直风速，研究强对流等 天气现象的垂直结构。 2002 年7～9 月在广 东阳江海凌岛实施了首次中国登陆台风现场 科学试验，试验中首次启用风廓线仪、多普 勒声雷达等先进仪器，对台风“黄蜂”进行 了追踪观测，获取了大量登陆我国台风内部 和环境场的精细资料。 Neiman 等利用 NOAA 的风廓线仪和RASS 资料，研究了 Colorado 地区大气低层和对流层中部天气系 统的垂直结构。
结构
风廓线雷达组成框图
流,它们能引起折射指数的不规则变化,对无线 电波产生散射作用。风廓线仪向天空发射无 线电波,并接收它的回波,这些回波是由于大气 湍流在空中不同层面引起的电波折射而产生 的,通过对回波的处理和分析就可以获得湍流 的多普勒系数和强度系数,从而反演出湍流强 度、运动方向和运动速度随高度的分布。大 气湍流的运动是随背景风的运动而运动的,因 此,如果获得了大气湍流的多普勒速度和方向, 同时也就获得了风的多普勒速度和方向。
风廓线雷达的特点
风廓线雷达类型
各种类型风廓线仪用途：
Байду номын сангаас
边界层风廓线雷达：航空港飞机着陆与起飞； 空间污染监控；军事替代地面观察站；研究。 低对流层风廓线雷达：航空港环境——飞机 着陆，起飞，交通管制；运输和扩散——危 险原料（核能）的污染控制；军事——射弹 风修正；研究。 对流层风廓线雷达：天气观察、预报及研究
测量精度
风廓线雷达的探测是有非常高的测量精度，其运行 也有很高的可靠性。风廓线雷达的整个系统有现代 的最新技术，举几个例子：远距离操作监控，路上 通讯线路、卫星数字化通讯，高效能固态发射机， 数字化信号数据处理，喂处理助兴检测器等等。由 此看出，风廓线雷达系统具有相当高的运行可靠性， 而且还有操作维修方便的优点。平均无故障的时间 最低为6个月，修复时间平均也只需一小时左右。 看得出风廓线雷达比一般雷达要求要高许多。至于 探测精度，中低层垂直分辨率为250米，高层1千米； 风速的误差会小于在3.65千米每时，与气球测风有 相当的测量精度。
风廓线雷达资料在强对流天气预报中的应用
风廓线雷达资料在强对流天气预报中的应用风廓线雷达资料在强对流天气预报中的应用1. 引言强对流天气是指发生在大气层中的强烈垂直运动，伴随着强风、大雨、冰雹、龙卷风等天气现象。
由于其突发性和破坏力，强对流天气对人类社会和经济活动造成了极大的威胁。
因此，准确预报强对流天气对于社会和经济的安全十分重要。
本文将探讨风廓线雷达资料在强对流天气预报中的应用。
2. 风廓线雷达技术简介风廓线雷达是一种利用雷达探测大气中散射物体（如悬浮在空气中的小颗粒）的运动信息的仪器。
通过测量散射物体的速度和方向，风廓线雷达可以提供大气中不同高度层的风场信息。
它的工作原理是利用雷达向大气中发射微波脉冲，当这些脉冲与散射物体相互作用时，一部分能量被散射回传到雷达接收器，从而获得风场信息。
3. 风廓线雷达资料的获取与分析风廓线雷达通过不断扫描天空，得到一系列垂直方向上的雷达回波，然后通过信号处理和算法分析，可以得到各个高度层的风速和风向资料。
这些资料可以进行可视化展示，如风廓线图，也可以转换为水平风场图和垂直风剖面图等形式。
在强对流天气预报中，通常会将这些资料与其他观测数据、模型预报等数据进行综合分析，以提高预报的准确性。
4. 风廓线雷达资料在强对流天气预报中的应用4.1 预测对流系统演化强对流天气的演化过程往往与形成对流云的热力学条件和上升运动有着密切的关系。
风廓线雷达可以提供对流云中的气旋度和辐合度等参数，通过分析这些参数的变化，可以预测对流系统的演化趋势。
例如，当气旋度增强和辐合度增大时，预示着对流云将继续发展并可能引发强对流天气。
4.2 定量降水预报强对流天气常常伴随着大雨和冰雹等降水现象。
风廓线雷达可以提供不同高度层的降水强度和降水型态信息，通过分析这些信息，可以定量预报降水的强度和分布范围。
同时，风廓线雷达还可以检测到雨滴的径向速度，通过测量径向速度的变化，可以判断降水颗粒的类型，从而更好地预测降水过程中的冰雹等极端天气。
风廓线雷达大气风场观测误差分析
风廓线雷达大气风场观测误差分析董德保;张统明;芮斌【摘要】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C2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Ci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.【期刊名称】《气象科技》【年(卷),期】2014(042)001【总页数】6页(P48-53)【关键词】风廓线雷达;观测模式;大气风场;误差分析【作者】董德保;张统明;芮斌【作者单位】安徽省大气探测技术保障中心,合肥230031;安徽省大气探测技术保障中心,合肥230031;安徽省大气探测技术保障中心,合肥230031【正文语种】中文引言风廓线雷达是一种新型测风系统，具有观测频次多、连续获取资料、自动化程度高、业务运行成本低等优势；与探空仪、风能梯度塔等探测设备的工作原理、观测方法均存在差异，大气风场观测精度与误差也存在差异；而高精度高时空分辨率的大气风场资料对提高数值预报的准确性起到非常重要的作用。
因此，开展风廓线雷达大气风场观测误差评估分析，了解影响观测误差的主要因素，为今后雷达系统运行保障、参数标定和数据质量控制提供理论借鉴具有重要意义。
1 风廓线雷达工作原理风廓线雷达是由相控阵天线子系统、发射子系统、接收子系统、信号处理子系统、雷达监控子系统、自检子系统、通信子系统和数据处理及应用终端组成［1］。
雷达探测时，沿3或5个波束方向依次发射脉冲，接收雷达后向散射信号，并根据雷达后向散射信号的返回时间确定回波的位置。
由于雷达的回波信号极其微弱，信号处理器经过相干积分、谱变换（FFT）和谱平均等处理［2］，可以获得沿不同波束方向、不同距离库上的基数据。
三种测风方法的原理及其比对
三种测风方法的原理及其比对黄裕文【摘要】高空测风业务是气象观测的基础业务之一,其数据广泛应于天气预报、气候研究、航空航天器等领域.L波段二次测风雷达、GPS测风和风廓线雷达是目前气象业务中最为广泛使用的三种测风方法.本文扼要介绍了这三种测风方法的原理,并基于观测数据对三种测风方法的结果进行了比对.比对结果表明:三种测风方法测得的水平风向误差在10度以内,水平风速误差小于1m/s,都能满足目前的业务要求,其中L波段二次测风雷达和风廓线雷达测风的结果更为接近.%The high-altitude wind business is one of the basic businesses of meteorological observation, whose data has been widely used in the research on weather forecast, climate, aerospace and other fields. The secondary L-band radar, GPS wind and wind profiler radar are the three most widely used methods in meteorological services. This paper briefly introduces the principle of the three wind methods, and the results of the observation data of the three wind methods are compared. The results show that errors in the horizontal direction under the three kinds of wind measurement are within 10 degrees, the horizontal wind speed error is less than 1m/s, which can meet the current business requirements, and especially the result measured by the secondary L-band radar and wind profile radar is more accurate.【期刊名称】《价值工程》【年(卷),期】2017(036)009【总页数】3页(P209-211)【关键词】L波段二次测风雷达;GPS测风;风廓线雷达【作者】黄裕文【作者单位】中国民用航空飞行学院绵阳分院,绵阳621000【正文语种】中文【中图分类】TN95风场在天气分析和预报中有十分重要的作用，它是天气预报中的重要参数，也是造成大气中的风、云、雨、露等天气现象的基本要素之一[1]。
讲稿-风廓线雷达简介
风廓线雷达发射的电磁波在大气中传播过程
中，由于大气折射率的空间不均匀分布而产生散
射，其后向散射能量被风廓线雷达所接收，能实
时提供大气的三维风场信息。
增加无线电声学探测系统（RASS），与微波
辐射仪或GPS/MET水汽监测系统配合，可实现对大
2 风廓线雷达探测原理
2.1 晴空的电磁波散射
1. Bragg 散射 —— 折射率空间分布周期性的变化引起对相
同波长电磁波造成散射。大气中的湍流活动造成折射率 的空间涨落，也称作湍流散射； 2. Fresnal 散射 —— 折射率梯度很大的水平层状结构上对 电磁波的反射; 3. Thomson 散射 —— 电离层中的大量自由电子对入射电磁 波的散射。
1270-1375MHz
高对流层 风廓线雷达
最大探测高度:12～16km 起始高度:150m 高度分辨率:120m
边界层大气风场 观测
晴空局地空域气 流监测 中尺度灾害性天 气监测 边界层数值预报
低对流层 风廓线雷达
最大探测高度:6～8km 起始高度:300m 高度分辨率:240m
边界层 风廓线雷达
理论研究和实际使用的结果都表明NOAA风廓线雷 达网对于天气预报具有很重要的价值，尤其是监 测墨西哥湾水汽输送过程中的低空急流。NOAA风 廓线雷达网的数据对于预测这种低空急流引起的 夜间雷暴非常重要。
• 日本
WINDAS(31部1.3G风廓线 雷达)，间隔130公里。 经过台站级处理的10分 钟平均的风数据传输到 风廓线雷达控制中心， 通过进一步的一致性检 验后用于数值天气预报。 WINDAS用于预报台风、 梅雨和中纬度低压引起 的强降水。
风廓线雷达与激光测风雷达
激光测风雷达-分类
探测方式： • 相干探测激光雷达 • 非相干探测（直接探测）激光雷达。
激光测风雷达-分类
• 直接式常以空气分子的瑞丽散射为基础，一般选择蓝绿光或紫外等短 波长激光作为发射源，才能得到比较强的瑞丽散射气象回波信号，经 过单边缘滤波、双边缘滤波或条纹检测手段，通过功率谱分析方法， 间接提取多普勒频率信息。
（1）采用大面积天线,以提高天线增益,所以风廓线雷达一般 为方形天线,不作机械转动,而采用电扫描工作; （2）在每个波束指向探测时,风廓线雷达会驻留几十秒至数分 钟的时间进行连续探测, 并对收集的弱回波信号进行累加, 以 提高回波信噪比; （3）采用多模式组合探测
优势探讨
• 是一种新型的无球高空气象遥感探测设备; • 可以连续提供大气水平风场、垂直气流、大气折射率结构常
• 属于主动测量系统，利用大气中随风飘动的微小颗粒(气 溶胶或者大气分子)对激光的多普勒频移效应来测量大气 风场结构分布的一种现代光电探测技术
• 采用光学方法对测量空域的风场进行非接触式实时三维测 量，同时完成对大气中的气溶胶的扫描
• 利用气溶胶运动产生的多普勒频移确定激光视线方向上的 径向风速的序列，反演观测视场的大气风场分布
中电集团14所 航天科工集团二院23所 安徽四创电子股份有限公
司
爱尔达公司
敏视达雷达有限公司
O CFL-16
O
Airda16000
O
GLC-24 CFL-08 SCRTWP-01
Airda8000
TWP8
CLC-8 CFL-03B K/LLX802
Airda3000
O
GLC-24 （14所） Troposphere Wind Profiler II
风廓线雷达
风廓线雷达
风廓线雷达是一种用于探测大气中风速和风向的仪器。
它通过发射无线电波至大气中，并接收反射回来的信号来获取相关数据。
风廓线雷达在气象学、气候研究和天气预报等领域具有重要的应用价值。
原理
风廓线雷达工作原理是基于多普勒效应。
它通过测量反射回来的无线电波的频率变化，从而得出大气中不同高度处的风速和风向信息。
风廓线雷达可以获取垂直方向的风廓线数据，为研究气象变化提供了重要数据支持。
应用
•气象研究：风廓线雷达可以用于监测大气中风场的变化，为天气和气候研究提供了有力数据支持。
•天气预报：通过监测大气中风速和风向的变化，风廓线雷达可以提供精准的风暴预警，为应急管理提供重要信息。
•航空领域：风廓线雷达可以用于监测飞机起降过程中的气象条件，确保航班安全。
发展趋势
随着气象技术的不断发展，风廓线雷达的性能和精度不断提高。
未来，风廓线雷达将更加智能化、精准化，为气象预测和气候研究提供更好的支持。
结论
风廓线雷达作为一种重要的气象探测设备，发挥着重要作用。
随着技术的不断发展，风廓线雷达将在气象领域发挥越来越重要的作用，为人类的生活和发展提供更好的服务。
北京城市复杂下垫面条件下三种边界层测风资料对比
北京城市复杂下垫面条件下三种边界层测风资料对比朱苹;王成刚;严家德;李炬【摘要】利用2016年8月28日至9月2日北京市朝阳区气象观测站激光测风雷达、风廓线雷达和GPS探空仪同步观测数据,对比分析三种测风仪在城市复杂下垫面条件下边界层不同高度处的测风性能.结果表明:(1)激光测风雷达与GPS探空仪测风结果具有较好一致性,风速、风向的相关系数分别为0.66～0.96、0.71～0.98,其中风速平均绝对误差小于2 m·s-1,风向误差在20°之内.(2)风廓线雷达资料的精度相对较差,与GPS探空仪的风速、风向相关系数分别为0.66～0.91、0.55～0.86,误差随高度呈现先减后增的垂直分布特征.其中,400～1000 m高度范围两种资料的吻合度最高,相关系数在0.80以上,为仪器最佳测量范围;此外,风廓线雷达的风速整体高于GPS探空仪,两者最大偏差可达4 m·s-1左右,风向平均误差最大可达30°.(3)GPS探空仪的工作方式及测量结果也存在不足,一是观测频次较低,难以详细、精准地描述边界层风场结构的变化过程;二是当存在垂直风切变时,探测初期具有明显滞后性,由当前状态转变为真实的风场示踪物需要一定时间.【期刊名称】《干旱气象》【年(卷),期】2018(036)005【总页数】8页(P794-801)【关键词】北京城市;复杂下垫面;边界层测风;资料对比【作者】朱苹;王成刚;严家德;李炬【作者单位】南京信息工程大学大气物理学院,江苏南京 210044;南京信息工程大学大气物理学院,江苏南京 210044;南京信息工程大学大气物理学院,江苏南京210044;中国气象局北京城市气象研究所,北京 100089【正文语种】中文【中图分类】P412.16引言城市边界层风场研究是城市气候学一个重要分支。
城市下垫面独有的动力、热力特征，使其上空的风场特性与乡村大为不同。
OKE等[1]提出，城市边界层在垂直方向上可分为城市冠层、粗糙子层和惯性子层3层。
新一代天气雷达风廓线产品的可用性研究
新一代天气雷达风廓线产品的可用性研究摘要：本文通过南昌单部多普勒雷达风廓线产品利用速度方位显示来计算得出各层高度中的风向风速的工作原理，利用VAD原理计算得出在非均匀流场中的风向、风速、辐散和形变信息，并与气球携带电子探空仪综合探测得到的各层高度中的风向风速的资料进行对比，来研究多普勒天气雷达风廓线产品的可用性，综合研究表明多普勒天气雷达风廓线（VWP）产品对天气预报、强天气识别、水文、航天等领域提供了重要的参考风资料。
关键词：风廓线；VAD；风场反演；综合探测风新一代天气雷达是监测与预警灾害性天气的重要手段，多普勒雷达风场反演技术能提供回波区域风场信息，是研究灾害性天气和超短期预报有效的工具之一，也对研究大气边界层起了重要作用。
新一代天气雷达?vCINRAD/SA?w风廓线产品即速度方位显示风廓线（表示号#48，标识符VWP），是利用VAD技术测量风场结构的原理，根据不同时刻的不同仰角同一距离或者不同时刻的同一仰角不同距离上的多普勒速度V（θ）分布资料，应用VAD技术就可以得到几个规定高度的平均风向风速，并说明了运用VAD技术测量风场的可用性和局限性。
风廓线产品是速度方位显示（VAD）在各层导出水平平均风的垂直廓线。
风被描绘于坐标格点上。
X轴为时间，Z轴是高度，以km为单位，只显示最近11个体扫的数据，每个体扫可以显示30个高度层的风资料。
这些用于显示的平均高度在UCP上选择，两层间的最小间隔必须大于0.3Km（约1000英尺），而最低层选择必须高于台站雷达拔海高度.高度可以选择到21Km，但高于14Km 的风场质量不是很高，它被推荐在雷达产品请求列表中。
风场使用风羽图绘制，风向杆的长度总是相同。
南昌新一代天气雷达?vCINRAD/SA?w风廓线产品的选择的拔海高度分别为：0.3、0.6、0.9、1.2、1.5、1.8、2.1、2.4、2.7、3.0、3.4、3.7、4.0、4.3、4.6、4.9、5.2、5.5、5.8、6.1、6.7、7.3、7.6、7.9、8.5、9.1、10.7、12.2、13.7、15.2（单位为Km）。
(完整版)讲稿-风廓线雷达简介
TWP8 （敏视达） Troposphere Windprofiler
1.4 风廓线雷达的探测优势
1. 自动化程度较高； 2. 全天候无人值守地长期连续运行； 3. 较高的可靠性和稳定性； 4. 探测资料种类多，分辨率高，精度高；
2 风廓线雷达探测原理
2.1 晴空的电磁波散射
1. Bragg散射——折射率空间分布周期性的变化引起对相 同波长电磁波造成散射。大气中的湍流活动造成折射率 的空间涨落，也称作湍流散射；
假设均匀风场的风矢量为 V [u,v,w]
eE, eN分别表示沿正东和东北波束的单位向量。
evE [sin,0,cos]
evN [0,sin,cos]
由向量内积的物理意义，有
Vrx
v V
*
evE
Vry
v V
*
evN
Vrx usin wcos
即
Vry vsin wcos
国外风廓线雷达探测网
美国的NPN探测网 欧洲的WINPROF计划
日本的WINDAS探测网
• 美国
➢ NPN(35部对流层)，间隔200公 里，每个站配有一套GPS水汽监 测系统。CAP(60多部各种型号)， 由35个部门建设的风廓线雷达组 成。
具备风廓线功能的L波段二次测风系统
【 ｅ ｏｄ】ｗ ｄ ｒ ｌ ；ｅｏｄｒ ｒ ａ；ａｉ ｏｄ ； ｉ ｆｄ ｇ ｙ ｅ Ｋ ｙｗ ｒｓ ｉ ｏ ｅ ｓ ｎａ ｄｒ ｒ ｏ ｎｅ ｗｎｉ ｉ ｓ ｍ ｎ ｐｆ ｒ ｃ ｉ ｙａ ｄｓ ｄｎ ｎ ｓ ｔ
达 ¨ 的基础 上研 究 实 现 Ｌ波段 风 廓 线 雷 达 功 能 的 可
Ｗ ｉ ｄ Ｐｒ ｆｌ ｒ Ｆｕ ｔｏ ｎ ｏ ｅ ｎｃ ｉ ｎ ｉ
Ｙ Ｏ Ｑ Ａ ｉ （ ａｊ ｇＲ ｓａｃ ｎｔｕｅｏ ｌ ｔ ｎｃ ｅｈ ｏ ｇ ， Ｎ ｎｉｇ １０ ３ ｈｎ ） Ｎ ｎｉ ｅｅ ｒｈＩｓｔｔ ｆ ｅ ｒ ｉ Ｔ ｃ ｎ ｌ ｙ ａｊ ０ １ ，Ｃ ｉａ ｎ ｉ Ｅ ｃｏ ｓ ｏ ｎ２
维普资讯
第２ ９卷
２ ６
第８ 期
现 代 雷 达
Ｍ ｏ ｅｎ ｄａ ｄ ｒ Ｒａ ｒ
Ｖｏ ． ９ Ｎｏ ８ １２ ． Ａｕｇ ｓ ２ ０７ ｕｔ ０
２０ ０ ７年 ８月
具 备 风 廓 线 功 能 的 Ｌ波段 二次 测 风 系统
姚 琪
其探测高度范围、 分辨率和精度都 已超越二次测风雷 达 。特 别是 风廓线 雷 达 测风 的时 间分 辨率 很 高 ， 更 这
是二 次 测 风 手 段 无法 比拟 的 。但 是 由 于 Ｌ波 段 二 次 测风雷 达 是 目前 一 次性 获得 气 象 参 数 种 类 最 多 的设 备， 还具 有探 测其 他空 间大 气参数 的功 能 ， 因此 两类设 备 同时存 在 的现状 估计 还要 持续很 长一 段 时间 。
能性 ， 并在 实际 设计 中预 留 了这 种 能力 。 本 文讨论 系统 的几个 主要 部分 对两种 测 风体制 的 兼 容 能力 ， 并论证 在 不 增 加二 次测 风 雷 达 硬成 本 开 销 的前 提下 ， 将这 两种 功能 融合 的技 术上 的可行 性 。
大气温湿廓线雷达标定
大气温湿廓线雷达标定-概述说明以及解释1.引言1.1 概述大气温湿廓线雷达是一种用于探测大气中温度和湿度分布的重要工具。
其原理是通过发射无线电波并接收其回波来获取大气中的温度和湿度廓线数据。
大气温湿廓线雷达标定是确保雷达数据准确性和可靠性的关键步骤。
本文旨在介绍大气温湿廓线雷达标定的方法和重要性，以及该领域面临的挑战和解决方案。
通过标定，可以消除雷达系统中的误差，并提高数据的可靠性和精度。
这对于气象预报、气候研究等领域具有重要意义。
在本文的第二章中，将详细介绍大气温湿廓线雷达的工作原理和标定方法。
我们将探讨不同的标定技术和算法，以及它们的适用性和优缺点。
此外，我们还将讨论大气温湿廓线雷达标定的重要性，包括其对数据精度和可靠性的影响。
然而，大气温湿廓线雷达标定面临着许多挑战，比如依赖于环境条件的变化、传感器的漂移和校准等。
在第二章的最后，我们将探讨这些挑战，并提出解决方案，以提高标定过程的准确性和稳定性。
最后，在结论部分，将总结本文的主要观点和发现，并展望未来研究的方向。
这对于进一步完善大气温湿廓线雷达标定技术，提高数据质量和可靠性具有重要的指导意义。
总之，本文旨在为大气温湿廓线雷达标定领域的研究和实践提供有价值的参考和指导，以推动相关领域的发展。
1.2 文章结构文章主要分为引言、正文和结论三个部分。
引言部分主要对大气温湿廓线雷达标定的概述进行介绍，包括对大气温湿廓线雷达的原理、标定方法和重要性进行简要说明。
另外，还对本文的结构和目的进行概括，以便读者能够清楚地了解全文的内容安排和主题。
正文部分是本文的核心内容，将分为多个小节来详细介绍大气温湿廓线雷达的原理、标定方法、标定的重要性以及所面临的挑战和解决方案。
其中，2.1节将详细探讨大气温湿廓线雷达的原理，包括其基本原理、工作原理和相应的算法实现等。
2.2节将介绍大气温湿廓线雷达的标定方法，包括常用的标定方法和标定技术的发展趋势等。
2.3节将重点强调大气温湿廓线雷达标定的重要性，包括对大气科学研究和气象预报等方面的意义。
风廓线雷达与无线电探空仪测风对比
风廓线雷达与无线电探空仪测风对比摘要介绍了风廓线雷达测风与无线电探空仪测风的原理，分析了造成二者观测记录差异的主要原因，以期更好地了解和使用好风廓线雷达产品，提高短时临近和数字天气预报服务质量。
关键词风廓线雷达；无线电探空仪；测风；对比风廓线雷达是一种新型的测风装备，其是利用大气湍流对电磁波的散射作用对大气风场﹙水平风廓线和垂直风廓线﹚等物理量进行探测的遥感设备。
我国从20世纪80年代中期开始研制风廓线雷达，近年来风廓线雷达探测技术得到迅速发展，其技术水平有了本质的提高，并将陆续在全国布点，最终建立风廓线雷达观测网，可以弥补常规高空探测站网观测时次和空间上的不足，在中、小尺度灾害天气的监测和数字预报模式中发挥重要作用[1]。
无线电探空仪测风是常规的方法，现在数字天气预报所用的资料主要来自探空站网。
探空站的间距一般在100 km以上，各探空站每天几次定时释放探空气球（无线电探空仪）获取探空或测风（水平方向的风）资料。
现对风廓线雷达和无线电探空仪2种不同测风方法进行比较，以期为测风仪的选择提供参考。
1 风廓线雷达测风风廓线雷达是利用大气湍流对电磁波的散射作用进而探测大气风场等物理量的遥感设备，是一种脉冲多普勒雷达﹙PD﹚，探测对象主要是晴空大气，其回波被叫作晴空回波，所以有时也称为晴空雷达。
其作用原理是利用大气湍流对电磁波的散射作用，根据多普勒效应获取不同波束方向的径向速度。
在一定风场假设条件下，利用处在同一高度面上的几个点的径行速度计算水平风，垂直风可以由垂直波束直接探测得到[2]。
风廓线雷达是在确定的空间探测大气的流动情况，属于定点观测。
风廓线雷达可以提供水平风廓线、垂直风廓线。
测风是风廓线雷达的基本功能，该设备的命名也由此而来。
与其他常规测风方法相比，风廓线雷达的突出优势在于资料的时空分辨率和探测精度，能够提供时间和高度分辨率非常高的水平风廓线和垂直风廓线。
风廓线雷达的时间分辨率等于一个探测周期。
L波段雷达系统不同测风方法计算结果分析
L波段雷达系统不同测风方法计算结果分析罗雄光;梁国锋;杨超【摘要】根据广东阳江探空站L波段雷达系统观测的测风资料分析,测风记录用综合探测雷达测风方法与无斜距(或高度替代)测风方法计算的测风量得风层的结果,少数情况下会出现与理论值不相符的现象,两种测风方法计算的结果,有时会超出高空气象观测仪器总体测量准确度要求允许的误差范围.在雷达的仰角小于30°时,量得风层的风速小于3 m/s时,两种测风方法计算量得风层的风速基本相同(误差在允许范围内),但风向有的相差较大,超出测量准确度要求允许的误差范围.当雷达仰角小于1 5°,量得风层的风速大于30m/s时,两种测风方法计算量得风层的风向比较接近,但量得风层的风速有的却相差较大,超出测量准确度要求允许的误差范围.【期刊名称】《气象科技》【年(卷),期】2015(043)006【总页数】5页(P1025-1029)【关键词】大气探测;L波段雷达;高空测风;偏差分析【作者】罗雄光;梁国锋;杨超【作者单位】广东省阳江市气象局,阳江529500;广东省阳江市气象局,阳江529500;广东省阳江市气象局,阳江529500【正文语种】中文高空气象观测[1-4]是气象业务的基础，是天气预报、气候分析、科学研究和国际交换气象情报和资料的主要来源。
L波段雷达[5-8]探测系统，是高空气象观测的重要组成部分，它是我国自主研制的新一代探空系统，它由数字探空仪和二次测风雷达构成，具有探测精度高、采样速率快、使用方便等特点，实现了高空气象探测仪器的数字化和自动化。
高空风观测采用定向天线(雷达)跟踪，经纬仪跟踪或卫星导航系统定位等方式。
定向天线(雷达)和经纬仪主要通过跟踪气球飞升过程中的仰角、方位角、斜距或高度计算风向、风速。
风向是指风的来向，以度(°)为单位。
风速是指单位时间内空气移动的水平距离，以 m/s为单位。
目前我国高空气象观测仪器总体测量准确度应达到表1的要求。
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风廓线雷达与无线电探空仪测风对比
摘要介绍了风廓线雷达测风与无线电探空仪测风的原理，分析了造成二者观测记录差异的主要原因，以期更好地了解和使用好风廓线雷达产品，提高短时临近和数字天气预报服务质量。
关键词风廓线雷达；无线电探空仪；测风；对比
风廓线雷达是一种新型的测风装备，其是利用大气湍流对电磁波的散射作用对大气风场﹙水平风廓线和垂直风廓线﹚等物理量进行探测的遥感设备。
我国从20世纪80年代中期开始研制风廓线雷达，近年来风廓线雷达探测技术得到迅速发展，其技术水平有了本质的提高，并将陆续在全国布点，最终建立风廓线雷达观测网，可以弥补常规高空探测站网观测时次和空间上的不足，在中、小尺度灾害天气的监测和数字预报模式中发挥重要作用[1]。
无线电探空仪测风是常规的方法，现在数字天气预报所用的资料主要来自探空站网。
探空站的间距一般在100 km以上，各探空站每天几次定时释放探空气球（无线电探空仪）获取探空或测风（水平方向的风）资料。
现对风廓线雷达和无线电探空仪2种不同测风方法进行比较，以期为测风仪的选择提供参考。
1 风廓线雷达测风
风廓线雷达是利用大气湍流对电磁波的散射作用进而探测大气风场等物理量的遥感设备，是一种脉冲多普勒雷达﹙PD﹚，探测对象主要是晴空大气，其回波被叫作晴空回波，所以有时也称为晴空雷达。
其作用原理是利用大气湍流对电磁波的散射作用，根据多普勒效应获取不同波束方向的径向速度。
在一定风场假设条件下，利用处在同一高度面上的几个点的径行速度计算水平风，垂直风可以由垂直波束直接探测得到[2]。
风廓线雷达是在确定的空间探测大气的流动情况，属于定点观测。
风廓线雷达可以提供水平风廓线、垂直风廓线。
测风是风廓线雷达的基本功能，该设备的命名也由此而来。
与其他常规测风方法相比，风廓线雷达的突出优势在于资料的时空分辨率和探测精度，能够提供时间和高度分辨率非常高的水平风廓线和垂直风廓线。
风廓线雷达的时间分辨率等于一个探测周期。
忽略波束转换的极短暂延迟，探测周期等于雷达波束数、脉冲重复频率、脉冲积累数、谱变换点数、谱平均次数的乘积，一般为2～6 min。
风廓线雷达的空间分辨率和脉冲宽度直接相关，脉冲宽度越宽，高度分辨率越低[3]。
根据探测高度指标要求的不同，雷达采用不同的脉冲宽度。
探测高度要求的越高，使用的脉冲宽度越宽。
因此，高度分辨率和风廓线雷达类型有关，与探测高度指标成反比。
对流层中下层风廓线雷达的高度分辨率一般约为100 m，边界层风廓线雷达的高度分辨率一般在几十米，对流层风廓线雷达的高度分辨率在几百米左右。
为了解决探测高度和高度分辨率之间的矛盾，对流层风廓线雷达一般采取高、低2种探测模式。
低模式采用窄脉冲，保证低层数据具有较高的高度分辨率；
高模式采用宽脉冲，保证低层数据具有较高的高度分辨率，保证满足探测高度指标的要求。
2种探测模式交替使用，将2种模式获取的资料相结合，既解决了探测高度的要求，又解决了低层数据高分辨率的要求。
2 无线电探空仪测风
无线电探空仪是常规气象探测仪器，现阶段我国主要是L波段和P波段各种型号701测风雷达，风廓线数据是其探测要素之一，其组网观测资料被用于日常数值天气预报业务。
无线电探空仪是传统的测风仪器，其是利用测风雷达跟踪自由上升气球，依据气球的水平运动分量随风向和风速而改变的原理测量高空风。
通过跟踪自由上升气球携带的探空仪在空间的移动轨迹，测风雷达对其进行定位，从而测得每分钟探空仪相对雷达的方位角、仰角和斜距；利用2个计算分钟点的测距和测角数据，计算出2个计算分钟点中间时刻的水平风向和平均风速。
规定高度层矢量风的计算方法为先从探空温度、气压、湿度记录的时间—高度曲线上查算其所对应的探测时间，将与其相邻的上、下2个量得风层内插，通过计算得到规定高度的水平风向以及平均风速。
无线电探空仪测风采用气球作为示踪物，根据一段时间内气球飘移的距离计算水平风。
它探测的是个别流点在不同时刻位置的变化，属于流点观测的无线电探空仪无法获取垂直风廓线，只能得到水平风廓线。
规定每天几次定时观测。
每次观测需要60～70 min，每组数据是取样时间点前后几分钟的平均值[4-5]。
无线电探空仪测风，因为气球的平飘，获取的廓线不是严格的局地垂直廓线。
3 结语
需要注意的是，当比较2种不同测风方法的探测结果时，需要考虑2种探测资料的代表性。
代表性相同或接近是2种资料能够进行比较的前提。
如果2种资料的代表性存在较大的差异，则2种资料不具有可比性，进行准确性的比较毫无意义，不能得出准确的判定。
在对2种测风结果进行比较时，应当充分考虑测量原理、天气状况、风矢量的计算方法、数据的时间和空间代表性等因素，使对比条件和环境尽可能接近。
（1）测量机理及探测的空中目标存在一定的差异，但在风场一致性和各向同性条件满足时，二者在同一地点和相
（下转第51页）
（上接第46页）
近时间的水平平均风速风向测量结果具有很好的一致性和可比较性。
（2）无线电探空仪测风是在整个飞行路径上采样，得到整个空中风场的时
间长且时间与不同高度区域空间的平均风相对应，时间分辨力差；优点是测量结果基本不受天气状况的影响，因此可以保证其最大探测高度。
风廓线雷达测风的探测对象主要是晴空大气，其受回波特性的影响明显，在风场不符合“各向同性”条件时，会有较大的误差，在气象条件不能满足时，探测高度起伏较大；其优点是时间分辨力高，因为风廓线雷达测风是在不连续点上同时采样，其在同一时间可得到不同高度风廓线。
（3）与常规测风方法不同，风廓线雷达采用的是直接测量方法，具有长期使用费用低廉、实时性强、可连续提供风场分布、时空分辨力高等优点。
风廓线产品具有较高的应用价值，比如：产品作为多个连续体扫描的水平风垂直廓线显示，有助于预报员了解对流天气的风场随时间的变化；航空气象人员常用它来识别平均风的高度切变，特别是低空风切变；由水平风场随时间的变化即可监测冷空气、锋面等的移动情况，进而指导常规天气预报。
另外，有时利用该产品还能估计出云顶、云底的高度及降水回波的移向、移速。
（4）风廓线雷达产品弥补了探空资料站点稀、时次少的不足，使预报员能及时了解测站上空环境风场的垂直分布，有利提高短时临近预报服务质量。
（5）风廓线雷达产品和无线电探空仪测风二者可互为补充，从而为预报人员提供更科学准确的风场时空分布信息。
4 参考文献
[1] 何平.相控阵风廓线雷达[M].北京：气象出版社，2006.
[2] 张培昌，杜秉玉，戴铁丕.雷达气象学[M].北京：气象出版社，2004.
[3] 何建新，姚振东，李飞，等．现代天气雷达[M].成都：电子科技大学出版社，2004.
[4] 常规高空气象探测规范﹙试行﹚[M].北京：中国气象局监测网络司，2002.
[5] 业务操手册﹙L波段高空气象探测系统﹚[M].北京：中国气象局监测网络司，2005.。