S波段多普勒天气雷达非降水气象回波识别

合集下载

多普勒天气雷达原理与业务应用测验1(答案)剖析

多普勒天气雷达原理与业务应用测验1(答案)剖析

多普勒天气雷达原理与业务应用测验一(一至四章)一、填空题1、天气雷达是探测降水系统的主要手段,是对强对流天气(冰雹、大风、龙卷和暴洪)进行监测和预警的主要工具之一。

2、RDA由四个部分构成:发射机、天线、接收机和信号处理器。

3、PUP可以通过以下三种方式获取产品:(1)常规产品列表;(2)一次性请求;(3)产品-预警配对。

4、S波段和C波段的雷达波在传播过程中主要受到降水的衰减,衰减是由降水离子对于雷达雷达波的散射和吸收造成的。

5、.新一代多普勒雷达估测累计降水分布时,雷达采样时间间隔一般不应超过10分钟,除受本身精度限制外,还受降水类型(Z-R关系)、雷达探测高度、地面降水差异和风等多种因素影响。

6、多普勒雷达能测量的一个脉冲到下一个脉冲的最大相移上限是180度,其对应的径向速度值称为最大不模糊速度。

7、径向速度图中,零等速线呈“S”型表示,实际风随高度顺时针旋转,由RDA处得南风转为现实区边缘对应的西风。

反之,零等速线呈反“S”型表示,实际风随高度。

逆时针旋转,由RDA处得南风转为现实区边缘对应的东风。

8、WSR-88D和我国新一代天气雷达的脉冲重复频率在300-1300范围内。

9、多普勒天气雷达的最大不模糊距离与雷达的脉冲重复频率成反比,相应的最大不模糊速度与脉冲重复频率成正比。

10、对于SA和SB型雷达,基数据中反射率因子的分辨率为1K M×1°,而径向速度和谱宽的分辨率为0.25K M×1°。

11、积状云降水一般有比较密实的结构,反射率因子空间梯度较大,其强度中心的反射率因子通常在35dbz以上,而层状云降水回波比较均匀,反射率因子空间梯度较小,反射率因子一般大于15dbz而小于30dbz。

12、雷达波束和实际风向的夹角越大,则径向速度值越小;实际风速越小,径向速度也越小。

13、如果一个模糊的径向速度值是 45 节,它的邻近值是-55 节,最大不模糊径向速度是 60节,那么这个径向速度的最可能值是节(-75)14、我国的新一代天气雷达主要采用(VCP11、VCP21、VCP31)三种体扫模式。

民用航空气象地面观测规范第14章 多普勒天气雷达知识

民用航空气象地面观测规范第14章  多普勒天气雷达知识

第十四章多普勒天气雷达知识第一节引言RADAR(Radio Detection and Ranging)是一个利用电磁波进行探测、定位的仪器。

最早用于军事目的,后来在气象部门也逐渐得到使用。

它具有准确、客观和实时的特点。

近年来,多普勒雷达的技术也逐渐成熟,它除了保持常规天气雷达的特点外,还通过计算频率(相位)的变化,提取风场的一些特征,因而更具有使用价值。

我国新一代天气雷达建设是我国20世纪末、21世纪初的一项跨世纪气象现代化工程。

我国新一代天气雷达组网的目标和原则是:在我国东部沿海和多强降水地区和四川盆地的大部分地区,布设S波段(波长10cm)新一代天气雷达;在我国强对流天气发生和活动比较频繁、经济比较发达的中部地区,布设C波段(波长5cm)新一代天气雷达;其它地区,即我国第一地形阶梯地域的青、新、藏等流域暂不布设全国组网的站点;但省(区)会所在地和重要地区根据气象服务工作的需要和可能,按统一业务布点要求设置新一代C波段天气雷达,作为局地监测和服务使用。

计划在全国部署158部新一代天气雷达。

图14-1为其中的126部的站点示意图。

截止到2005年5月份为止,已布设80余部新一代天气雷达。

图14-1我国新一代天气雷达网站新一代天气雷达将全部选用S和C两种波段,选取全相干体制,其主要探测和测量对象,包括降水、热带气旋、雷暴、中尺度气旋、湍流、龙卷、冰雹、融化层等,并具备一定的晴空回波的探测能力。

第二节多普勒天气雷达的基本工作原理粒子对电磁波作用的两种基本形式是散射和吸收。

气象目标对雷达电磁波的散射作用是雷达探测大气的基础。

当天气雷达间歇性地向空中发射电磁波(称为脉冲式电磁波)时,它以近于直线的路径和接近光波的速度在大气中传播,在传播的路径上,若遇到空气分子、大气气溶胶、云滴和雨滴等悬浮粒子时,入射电磁波会从这些粒子上向四面八方传播开来,这种现象称为散射。

粒子产生散射的原因是:粒子在入射电磁波的作用下被极化,感应出复杂的电荷分布和电流分布,它们也要以同样的频率发生变化,这种高频率变化的电荷分布和电流分布向外辐射的电磁波,就是散射波。

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。

气象雷达波段雷达频率

气象雷达波段雷达频率

气象雷达波段雷达频率气象雷达是一种用于探测大气中的降水、云层和气象现象的仪器。

它通过发射和接收微波信号来获取有关大气中物理量的信息。

波段雷达是一种特定频率范围内工作的雷达系统。

而频率是指波的周期性变化,是用来描述波形式的物理量。

本文将针对气象雷达的波段和频率进行详细的分析和解释。

1. S 波段雷达频率S 波段雷达是一种工作频率在2-4 GHz之间的雷达系统。

这个频率范围被称为S波段。

在气象雷达中,S波段雷达被广泛应用于降水探测和雷暴监测等方面。

其较低的频率使得它能够穿透大部分云层和降水,提供可靠的天气观测数据。

2. C 波段雷达频率C 波段雷达的工作频率范围在4-8 GHz之间。

C波段雷达比S波段雷达的频率高,它可以提供更高分辨率的天气观测数据。

在气象雷达中,C波段雷达被广泛用于云粒子、降水、雷暴和风暴的监测。

C波段雷达的高频率区分度更好,因此能够更精确地探测降水类型和强度。

3. X 波段雷达频率X 波段雷达的工作频率范围主要在8-12 GHz之间。

X波段雷达是一种高频雷达,它具有很高的空间分辨率和探测灵敏度。

在气象雷达中,X波段雷达主要用于研究强降水和严重天气现象,如龙卷风、冰雹和风暴。

X波段雷达的高频率使得它能够提供更细致、更准确的天气观测数据。

4. Ka 波段雷达频率Ka 波段雷达的工作频率范围在30-35 GHz之间。

Ka波段雷达是一种极高频雷达,它能够提供非常高的分辨率和灵敏度。

在气象雷达中,Ka波段雷达被广泛用于短时降水和强对流天气的监测。

由于其极高的频率,Ka波段雷达能够提供非常精细的天气现象观测数据。

通过以上对气象雷达波段雷达频率的介绍,我们可以看出不同频率的雷达在天气观测中发挥着不同的作用。

S波段雷达主要用于降水和雷暴的监测,C波段雷达适用于云粒子和降水的探测,X波段雷达用于强降水和严重天气的研究,而Ka波段雷达则用于短时降水和强对流天气的监测。

随着雷达技术的不断发展,气象雷达的频率范围也在不断扩大,以满足对更精确天气观测数据的需求。

多普勒天气雷达回波识别和分析之降水回波

多普勒天气雷达回波识别和分析之降水回波

多普勒天气雷达回波识别和分析之降水回波1.层状云降水雷达回波特征——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定性层状云降水。

降水区具有水平范围较大、持续时间较长、强度比拟均匀和持续时间较长等特点。

⑴回波强度特征:①在PPI上,层状云降水回波表现出范围比拟大、呈片状、边缘零散不规那么、强度不大但分布均匀、无明显的强中心等特点。

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拟平整,没有明显的对流单体突起,底部及地,强度分布比拟均匀,因此色彩差异比拟小。

一个明显的特征是经常可以看到在其内部有一条与地面大致平行的相对强的回波带。

进一步的观测还发现这条亮带位于大气温度层结0度层以下几百米处。

由于使用早起的模拟天气雷达探测时,回波较强那么显示越亮,因此称之为零度层亮带。

回波高度一般在8公里以下,当然会随着纬度,季节的不同有所变化。

⑵回波径向速度特征:由于层状云降水范围较大,强度与气流相比照拟均匀,因此相应其径向速度分布范围也较大,径向速度等值线分布比拟稀疏,切向梯度不大。

在零径向速度型两侧常分布着范围不大的正、负径向速度中心,另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仰角较高或者RHI扫面时,总能在零度层以下几百米处看到一圈亮环或者亮带回波,亮带内的回波比上下两个层面都强。

由于亮带回波总是伴随层状云降水出现,因此是层状云降水的一个重要特征。

〔零度层亮带形成的原因:冰晶、雪花下落的过程中,通过零度层时,说明开始融化,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,散射能力增强,所以回波强度增大。

当冰晶雪花完全融化后,迅速变成球形雨滴,受雨滴破裂和降落速度的影响,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明显的冰水转换区,也说明层状云降水中气流稳定,无明显的对流活动。

〕2.对流云降水雷达回波特征——块状回波对流云往往对应着阵雨、雷雨、冰雹、大风、暴雨等天气。

新一代天气雷达演示

新一代天气雷达演示

雷达平均速度图
中尺度(2-20KM)系统的速度图像特征
不是在整个显示屏范围内识别,而是在其中选择一个小区域(包含了整个中尺度系统),将其放大显示。 首先确定所选择的小区域在雷达有效探测范围内的方位及小区域的方向,并近似的认为该小区域在同一高度层上
纯气旋式流场;纯反气旋式流场;纯辐合流场;纯辐散流场;气旋式辐合流场; 气旋式辐散流场;反气旋式辐合流场;反气旋式辐散流场
雷达的导出产品:有30多种。常用的包括组合反射率因子; 垂直累计液态水含量;回波顶;风暴路径信息;冰雹指数;中 气旋;速度方位显示风廓线;1小时累计雨量;3小时累计雨量; 相对风暴径向速度区。
雷达数据质量控制
雷达数据质量控制主要涉及地物杂波抑制;去距离折叠和退速度模糊。
地物杂波:包括固定地物杂波和超折射地物杂波(AP杂波)。
一般雷暴(单个单体雷暴)
单个单体雷暴—在其生命发展史中自始至终只有一个孤立单体的风暴。 水平尺度:5-10km; 生命史:<1小时;雷达回波特征:回波较垂直,单体对称,少移,冰 雹小,灾害小。回波强度相对较弱,回波面积小,发展高度低、生命史较短,上升与下沉气流 无明显的倾斜性,气流结构易受损坏,不易发展强盛。
雷达基本产品反射率因子,平均径向速度和径向速度谱宽三 种基数据。
SA和SB两种雷达,反射率因子基数据沿雷达径向的分 辨率为1km,沿方位角方向的分辨率为1°,即1km*1°,平均 径向速度和速度谱宽基数据的分辨率为0.25km*1°;扫描仰角 从0.5°到19.5°。
SA和SB两种雷达,反射率因子观测范围为460km,径 向速度和谱宽为230km;大部分算法适用的范围位于230km内。 CC和CD型雷达的观测范围只有150km。
在中等到高的CAPE和弱的深层垂直风切变情况下,可以出现的唯 一强风暴是脉冲风暴,其不是一种独立的对流风暴类型,是以多单体风暴 形态出现,含有一个或多个脉冲单体。

《新一代天气雷达观测规定》

《新一代天气雷达观测规定》

新一代天气雷达观测规定中国气象局二○○五年五月第一章总则第一条为加强对新一代天气雷达观测业务的管理,根据《气象法》及《全国气象事业发展规划》(2001-2015)、《全国新一代天气雷达发展规划》(1994-2010),并考虑到新一代天气雷达功能及特点,制定本规定。

第二条新一代天气雷达是指中国气象局布网的CINRAD雷达系列的多普勒天气雷达,S波段多普勒天气雷达有CINRAD/SA、CINRAD/SB、CINRAD/SC等;C波段多普勒天气雷达有CINRAD/CB、CINRAD/CC、CINRAD/CD和CINRAD/CCJ等。

第三条新一代天气雷达观测是气象业务观测的重要组成部分,新一代天气雷达观测业务包括雷达开机、数据采集、处理、存储、传输、整编、归档,编制各种雷达观测报表,观测环境的保护,雷达参数测量和标校,雷达系统的维护和检修等内容,本规定是新一代天气雷达观测业务的基本准则,适用于新一代天气雷达气象业务观测。

第四条新一代天气雷达观测的主要目的是监测和预警灾害性天气。

探测重点是热带气旋、暴雨、冰雹、雷雨大风、龙卷、雪暴、沙尘暴以及其它天气系统中的中小尺度结构等。

第五条从事新一代天气雷达业务工作的人员应具备相关专业大专及以上学历或中级及以上技术职称。

第六条从事新一代天气雷达业务工作人员的主要职责包括:(一)严守工作岗位,严格按照本规定开展观测工作,认真分析雷达回波及其演变,做好重要天气的监测和预警,确保重大灾害性天气观测无遗漏和资料的可靠性、完整性及真实性;(二) 认真填写、妥善保管各种观测记录、统计表簿和各类技术档案;(三) 严格执行值班制度、交接班制度、雷达标校制度和其他有关规章制度,检查各种安全设施;(四)负责系统运行管理、工作模式选择、雷达系统适配参数设置、系统软件维护;(五)负责雷达系统和网络设备的维护、保养与检修,监视雷达工作状态,发现异常及时处理、报告。

第二章观测环境第七条雷达站址环境应当符合下列要求:(一)雷达站址周围无高大建筑物、高大树木、山脉等遮挡。

气象雷达数据处理方法和算法研究

气象雷达数据处理方法和算法研究

气象雷达数据处理方法和算法研究气象雷达是一种重要的天气探测工具,在气象行业得到广泛应用。

它可以测量空气中降水、风速、风向以及潜在的风暴活动等信息。

然而,气象雷达的原始数据往往非常复杂,需要经过一系列的数据处理方法和算法,才能得到有用的气象信息。

本篇文章将介绍气象雷达数据处理方法和算法的研究现状以及未来趋势。

一. 气象雷达数据处理方法的研究现状气象雷达原始数据通常包含雷达反射率、多普勒速度和谱宽等信息。

这些信息需要经过一系列的数据处理方法才能转化为可用的气象信息。

当前,气象雷达数据处理方法包括以下几种:1. 数据预处理数据预处理是气象雷达数据处理的第一步,其目的是通过数据修复、去噪、涂抹和校正等方法,提高原始数据的质量。

数据预处理方法主要包括:- 数据修复方法:用于修复雷达数据的缺失或错误。

最常用的数据修复方法是插值法,通过邻近的数据点估计缺失的数据值。

- 去噪方法:用于消除雷达数据中的随机噪声。

去噪方法主要包括滤波法和小窗口平滑法。

- 涂抹方法:用于消除恶劣天气条件下的人工干扰。

涂抹方法主要包括多普勒速度不连续涂抹法和S波段涂抹法。

- 校正方法:用于消除雷达数据的偏差。

校正方法主要包括位置校正和增益校正。

2. 信号处理信号处理是将雷达反射率转换为近地面降水率的重要步骤。

信号处理方法主要包括:- 立体扫描方法:用于将三维雷达数据转换为二维图像。

立体扫描方法主要有垂直扫描和水平扫描两种。

- 反演降水率方法:用于将雷达反射率转换为近地面降水率。

反演降水率方法主要包括Z-R关系反演法和Z-Zdr关系反演法。

3. 产品生成产品生成是将原始雷达数据处理成可视化的天气产品的过程。

产品生成方法主要包括:- 降水强度分布图- 风暴跟踪分析- 闪电监测分析- 雷达回波精细分析等二. 气象雷达数据处理算法的研究现状近年来,随着大数据、人工智能等新技术的发展,气象雷达数据处理算法也取得了重要进展。

目前,气象雷达数据处理算法主要包括以下几种:1. 机器学习算法机器学习算法是一种通过模型训练、数据自适应和参数优化等方法,实现数据处理和分析的方法。

5第五章雷达回波的识别技术

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

气象雷达的波段

气象雷达的波段

气象雷达的波段气象雷达是一种利用雷达原理进行气象观测和预报的设备,可以实时监测和探测大气中的降水和风暴活动。

气象雷达的波段是指雷达所使用的电磁波频段,不同波段的雷达具有不同的特点和应用场景。

气象雷达的波段通常分为X波段、C波段和S波段等。

X波段雷达具有较长的波长和较高的频率,能够有效地穿透大气中的降水和云层,广泛应用于短期天气预报和强对流天气监测。

C波段雷达波长适中,覆盖范围广,主要用于中期天气预报和降水现象的监测。

而S波段雷达是一种高频率、短波长的雷达,能够更精细地探测大气中微小的水滴和雾霾,具有较高的分辨率和灵敏度,被广泛应用于短时强降水和雷雨天气的监测。

气象雷达的波段选择对于雷达的性能和应用有着重要的影响。

不同波段的雷达在探测不同尺度和类型的降水和云层时表现出不同的优势。

比如X 波段雷达能够有效地穿透大气中的降水和云层,对强对流天气的监测效果较好;而S波段雷达则能够更加精细地探测小尺度的水滴和雾霾,对于短时强降水的监测有着较高的分辨率和敏感度。

除了以上几种常见的波段外,近年来还出现了一些新型的气象雷达波段,如K波段和W波段等。

K波段雷达主要用于对大尺度气象现象的监测,如台风和飓风等;而W波段雷达则是一种微波雷达,能够更精细地探测大气中微小的水滴和液态降水,对于大规模降水和暴雨的监测有着独特的优势。

在实际的气象观测和预报中,选择合适的雷达波段对于提高预报的准确性和精细度具有重要意义。

不同波段的雷达在不同场景下有着各自的优势和局限性,需要根据实际需求和应用场景进行选择。

未来随着雷达技术的不断发展和完善,各种新型的雷达波段将会不断涌现,为气象观测和预报带来更多的可能性和机遇。

让我们共同期待气象雷达技术的进一步发展,为更好地服务社会和公众做出更大的贡献。

《新一代天气雷达观测规定》

《新一代天气雷达观测规定》

新一代天气雷达观测规定中国气象局二○○五年五月第一章总则第一条为加强对新一代天气雷达观测业务的管理,根据《气象法》及《全国气象事业发展规划》(2001-2015)、《全国新一代天气雷达发展规划》(1994-2010),并考虑到新一代天气雷达功能及特点,制定本规定。

第二条新一代天气雷达是指中国气象局布网的CINRAD雷达系列的多普勒天气雷达,S波段多普勒天气雷达有CINRAD/SA、CINRAD/SB、CINRAD/SC等;C波段多普勒天气雷达有CINRAD/CB、CINRAD/CC、CINRAD/CD和CINRAD/CCJ 等。

第三条新一代天气雷达观测是气象业务观测的重要组成部分,新一代天气雷达观测业务包括雷达开机、数据采集、处理、存储、传输、整编、归档,编制各种雷达观测报表,观测环境的保护,雷达参数测量和标校,雷达系统的维护和检修等内容,本规定是新一代天气雷达观测业务的基本准则,适用于新一代天气雷达气象业务观测。

第四条新一代天气雷达观测的主要目的是监测和预警灾害性天气。

探测重点是热带气旋、暴雨、冰雹、雷雨大风、龙卷、雪暴、沙尘暴以及其它天气系统中的中小尺度结构等。

第五条从事新一代天气雷达业务工作的人员应具备相关专业大专及以上学历或中级及以上技术职称。

从事新一代天气雷达业务工作人员的主要职责包括:(一)严守工作岗位,严格按照本规定开展观测工作,认真分析雷达回波及其演变,做好重要天气的监测和预警,确保重大灾害性天气观测无遗漏和资料的可靠性、完整性及真实性;(二) 认真填写、妥善保管各种观测记录、统计表簿和各类技术档案;(三) 严格执行值班制度、交接班制度、雷达标校制度和其他有关规章制度,检查各种安全设施;(四)负责系统运行管理、工作模式选择、雷达系统适配参数设置、系统软件维护;(五)负责雷达系统和网络设备的维护、保养与检修,监视雷达工作状态,发现异常及时处理、报告。

第二章观测环境第七条雷达站址环境应当符合下列要求:(一)雷达站址周围无高大建筑物、高大树木、山脉等遮挡。

基于S波段双偏振雷达资料的降水粒子类型识别算法及应用

基于S波段双偏振雷达资料的降水粒子类型识别算法及应用

基于S波段双偏振雷达资料的降水粒子类型识别算法及应用作者:宋文婷李昀英黄浩朱科锋来源:《大气科学学报》2021年第02期摘要基于質量控制的S波段双偏振雷达格点化观测数据,利用模糊逻辑算法,结合降雨粒子散射和空间取向等特征建立了降水粒子类型识别算法,用于分析降水过程中降水粒子的空间分布情况及粒子类型的演变过程。

该算法可以将降水粒子分为液态、冰态、混合态等不同种类,有助于发现影响降水多寡的云微物理关键结构。

首先根据不同降水粒子的雷达回波特性得到隶属函数,其次根据不同雷达观测变量在判别粒子类型时的贡献不同,确定每个观测值对应的隶属函数值的权重,对各个函数值进行加权平均后,得到不同粒子类型对应的逻辑值。

最后进行集成和退模糊化处理,选出每个格点中逻辑值的最大值,认为该值所代表的粒子类型即为该格点所代表的粒子类型。

在确定观测值对应的隶属函数值的权重时,水平反射率因子和环境温度作为计算粒子类型的直接影响因子,不再进行加权平均计算,提出了基于S波段双偏振雷达参量和环境温度的降水粒子类型识别算法。

通过华南前汛期一次降水过程,利用雷达观测降水资料,验证了该算法的合理性。

验证结果表明,反演所得的“雨”类型的分布特征与实际观测降水的分布特征基本一致,证明该算法可以反映降水区域的粒子类型,识别结果基本合理。

进一步研究发现在降水发生之前,空中存在大量“毛毛雨”类型的粒子,在降水发生时毛毛雨和雨粒子的变化呈负相关性,表明此次降水主要由毛毛雨碰并产生雨粒子并降落地面产生。

关键词降水粒子类型;模糊逻辑算法;双偏振雷达研究降水过程中可能存在哪些粒子类型,能够帮助我们认识水凝物粒子的分布以及不同粒子间的转化过程(Gao et al.,2016;Hubbert,et al.,2018;杨文霞等,2018;王易等,2019)。

得到粒子类型的信息需要借助双偏振测雨雷达资料,这是因为双偏振雷达具有水平、垂直两个方向的偏振信号,可以产生包括水平偏振反射率因子ZH、垂直偏振反射率因子ZV、差分反射率ZDR、差分传播相移率KDP、水平极化和垂直极化零滞后相关系数ρHV等参数,而降水粒子的大小、形状、方位、相位和体积密度对双偏振雷达的观测都有不同程度的影响,因此双偏振雷达能够通过观测参数的变化识别采样体积中的主要降水粒子类型(Hall et al.,1984),其中S波段双偏振雷达的波长在10 cm左右,在强降水中衰减较小,被广泛用于降水过程监测(Kumjian and Ryzhkov 2008;Chandrasekar et al.,2013;赵果等,2016;闵锦忠等,2018;何丽华等,2020)。

新一代天气雷达系统功能规格需求书(S波段)

新一代天气雷达系统功能规格需求书(S波段)

新一代天气雷达系统功能规格需求书(S波段)新一代天气雷达系统功能规格需求书(S波段)中国气象局二〇一〇年八月修订说明为指导和规范新一代天气雷达建设和技术升级工作,统一组网新一代天气雷达技术状态,进一步提高雷达系统运行保障能力,更好地满足气象业务应用和发展需求,根据天气雷达技术发展状况,中国气象局组织对1997年发布的《新一代天气雷达系统功能规格需求书》进行了修订完善。

主要修订了新一代天气雷达系统的部分性能参数,增加了雷达保障和培训方面的内容,同时对雷达的自动在线标定、易维护性、保障维护时效、故障定位诊断、随机文件和仪表、机内状态监控、厂家的保障培训职责等提出了明确要求。

修订工作由中国气象局综合观测司组织,中国气象局气象探测中心牵头承担,高玉春、潘新民、黄晓、柴秀梅、陈大任、周红根、高克伟、陈玉宝、蒋小平、徐俊领、雷茂生等同志参加了修订,张培昌、葛润生、张沛源、王顺生、李柏、李建明、苏德斌、李建国、张建云、蒋斌、陈晓辉、陆建兵等专家进行了指导。

目录1. 前言2. 新一代天气雷达(S波段)系统总体性能规格需求3. 雷达子系统功能规格需求4. 雷达信号处理机功能规格需求5. 数据处理与显示子系统功能规格需求6. 雷达输出产品功能规格需求7. 系统检测、标校功能规格需求8. 系统与外部通信联接的性能规格需求9. 保障性需求10. 培训需求11. 系统性能评估1 前言1.1 《气象事业发展纲要(1991-2020年)》明确指出,“2000年前将大力发展新一代天气雷达,加速多普勒天气雷达软硬件和应用技术的研究,建立新一代天气雷达的业务试验基地;2020年前将进一步加强新一代天气雷达、多参数天气雷达和激光雷达等的研制,发展具有通信功能的气象卫星、新一代天气雷达及其他地基遥测遥感手段,进一步发展、完善中尺度气象监测网和气候监测网”。

发展新一代天气雷达,并投入气象业务使用,是气象事业发展的需要。

1.2 《我国新一代天气雷达发展规划(1994-2010)》明确指出,“新一代天气雷达应该是一个能够定量估算回波强度、径向速度、谱宽和降水物相态等信息的全相干系统。

短波天气雷达数据质量控制与分类识别研究

短波天气雷达数据质量控制与分类识别研究

短波天气雷达数据质量控制与分类识别研究第一章绪论短波天气雷达(S-Band Weather Radar)已成为现代气象学重要的观测手段之一。

它通过发射短波电磁波,接收反射回波,实现对降水、风向风速等气象要素的探测。

然而,S-Band天气雷达的反射回波受到气象环境的影响,存在数据质量问题。

为了提高S-Band天气雷达探测效果和数据质量,需要对其数据进行质量控制和分类识别。

本文首先介绍了S-Band天气雷达的基本原理和数据质量影响因素,然后分析了数据质控和分类识别的目的和重要性,最后提出了一种综合应用的方法。

第二章 S-Band天气雷达数据质量影响因素S-Band天气雷达探测结果受到多种气象因素的影响。

其中,降水和非降水干扰、雷达本身的技术性问题、地物效应以及天气现象多样性是影响S-Band天气雷达数据质量的主要因素。

1. 降水和非降水干扰在一些特殊的气象条件下,S-Band天气雷达可能接收到来自其他物体反射的微波信号。

例如在海岸线上,雷达可能接收到海浪、潮汐、海鸟和飞机等非降水目标产生的回波信号。

此外,在闪电活动密集的时候,雷达接收到来自闪电放电的电磁波,造成雷达的接收通道失真。

2. 雷达本身的技术性问题S-Band天气雷达技术性问题也会造成数据质量下降。

例如,雷达天线所处高度、反射面精度、期间观测误差、系统同步不足和长时间观测等,这些因素都会影响雷达反射回波的扫描功率和观测范围。

3. 地物效应地物效应是由地面和人造干扰物体(如建筑物、桥梁、车辆和污染)引起的雷达回波的变化。

地物效应会干扰雷达的观测,造成探测误差,同时也会对数据质量产生负面影响。

4. 天气现象多样性S-Band天气雷达观测的天气现象多种多样,包括降水、冰晶和雨滴等。

不同类型的天气现象对雷达回波信号的特征不同,所以S-Band天气雷达数据质量受到了天气现象多样性的影响。

第三章 S-Band天气雷达数据质量控制S-Band天气雷达数据质量控制是提高雷达数据质量的关键步骤。

S波段多普勒天气雷达对小滴谱降水探测能力的探讨

S波段多普勒天气雷达对小滴谱降水探测能力的探讨

S波段多普勒天气雷达对小滴谱降水探测能力的探讨喜度;王凌震【摘要】S波段多普勒天气雷达是通过测量降水粒子散射回雷达天线的电磁波功率(P)的大小来确定照射体积内云体的反射率Z.在实际大气中,每次降水的雨滴谱基本上是不一样的,所以对于同样降水量的云体,雷达探测回波强度会有较大差异。

特别是弱降水,一般雨滴直径很小,散射截面本来就很小,加上S波段雷达采用的10cm 发射波长,相比3cm和5cm波长的雷达,对弱降水的探测能力要弱些。

通过计算,对S波段多普勒天气雷达在不同滴谱的弱降水的探测能力进行分析探讨,对预报人员正确使用新一代多普勒天气雷达的产品有一定的帮助。

【期刊名称】《科技与创新》【年(卷),期】2019(000)004【总页数】2页(P65-66)【关键词】S波段;多普勒天气雷达;雨滴谱;探测能力【作者】喜度;王凌震【作者单位】[1]江苏省气象探测中心,江苏南京210008;[1]江苏省气象探测中心,江苏南京210008;【正文语种】中文【中图分类】P412.251 引言新一代S波段多普勒天气雷达已在江苏省使用多年,近三年来又新增淮安和宿迁两部雷达,使得江苏省气象业务使用中雷达数量达到9部。

多年的使用让许多业务人员耳闻目睹的是雷达的高灵敏度和高精度,但是对雷达气象不很熟悉的业务人员,在业务工作应用雷达资料的时候,对雷达的探测能力仍不是很了解。

许多业务人员认为既然是高灵敏度雷达,应该连云回波都能看到,并且能观测到所有降水。

不少业务人员试图用S波段新一代多普勒天气雷达观测雾回波,而在秋冬季实况有降水而雷达没有回波时,就认为雷达有故障了。

因此,有必要对S波段新一代多普勒天气雷达的探测能力再进行一些探讨。

2 降水粒子直径、雷达波长和雷达散射截面的关系当粒子直径d<<λ雷达波长时,降水粒子对雷达波的散射称为瑞利散射。

对S波段多普勒雷达,波长为10 cm,在探测弱降水时肯定满足瑞利散射。

在瑞利散射下,δ=cd6/λ4,其中δ为雷达散射截面,也就是δ和降水粒子直径的6次方成正比,和雷达波长的4次方成反比。

s波段天气雷达技术参数

s波段天气雷达技术参数

s波段天气雷达技术参数
S波段天气雷达是一种用于探测天气系统中降水、风暴和其他气象现象的雷达系统。

S波段是无线电频率范围中的一个特定波段,通常处于2到4 GHz的频率范围内。

以下是一些可能与S波段天气雷达相关的技术参数:
1. 波长:S波段的天气雷达系统使用特定的波长来发射和接收雷达信号,波长通常在10-15厘米之间。

2. 功率:雷达系统需要足够的发射功率来穿透大气中的降水,并且具有足够的信噪比来探测微小的气象现象。

3. 脉冲重复频率(PRF):PRF是雷达系统每秒发射脉冲的次数,对于S波段雷达系统来说,PRF的选择影响了雷达的测量范围和分辨率。

4. 脉冲宽度:脉冲宽度影响了雷达的能力,较短的脉冲宽度通常意味着更好的距离分辨率。

5. 天线增益:S波段雷达系统的天线需要具有足够的增益来接收弱信号并提高系统的探测能力。

6. 波束宽度:波束宽度决定了雷达系统的方向性和覆盖范围。

S波段天气雷达通常用于监测降水、风暴、冰雹等天气现象。

通过分析雷达回波的强度和反射特征,气象学家可以更好地理解和预测天气系统的发展和演变,为公众和气象预报工作提供重要的信息支持。

S波段天气雷达是气象学和气象预报中不可或缺的工具,它通过探测和分析大气中的微物理现象,为天气预报和气象研究提供了重要的数据基础。

雷达试题章

雷达试题章

一、填空1、我国新一代天气雷达业务组网的建设目标是:在我国东部和中部地区,装备()和()多普勒天气雷达系统。

2、根据我国雷达布局原则,在我国第二地形阶梯地域和黑龙江、吉林省布设()频段新一代天气雷达。

3、根据我国雷达布局原则,在天气、气候相近的地区,组网的新一代天气雷达在()和()上要尽可能统一。

4、我国《新一代天气雷达系统功能规格需求书》要求:对大范围降水天气的监测距离应不小于()km;对小尺度强对流天气现象的有效监测和识别距离应大于()km。

5、我国《新一代天气雷达系统功能规格需求书》要求:雷达探测能力在50km处可探测到的最小回波强度S波段应不大于()dBZ、C波段应不大于()dBZ。

6、我国《新一代天气雷达系统功能规格需求书》要求新一代天气雷达应有一定的晴空回波探测能力,在湿润季节应能观测到()km左右距离范围内的晴空大气中的径向风场分布。

7、新一代天气雷达系统的应用主要在于对灾害性天气,特别是风害和冰雹相伴随的灾害性天气的()和()。

它还可以进行较大范围降水的定量估测,获取降水和降水云体的()。

8、从径向速度图像上可以看出气流的()、()和()的特征,并可给出定性和()的估算。

9、辐合(或辐散)在径向风场图像中表现为一个最大和最小的(),两个极值中心的连线和雷达的射线()。

10、气流中的小尺度气旋(或反气旋)在径向风场图像中表现为一个最大和最小的(),中心连线走向于雷达射线()。

11、具有辐合(或辐散)的气旋(或反气旋)表现出最大、最小值的连线与雷达射线走向()。

根据中心连线的长度、径向速度最大值、最小值及连线与射线的夹角,可以半定量地估算气旋(或反气旋)的()和()。

12、新一代天气雷达采用()体制,共有7种型号,其中S波段有3种型号,分别为()。

C波段有4种型号,分别为CINRAD-()。

一13、SA和SB雷达的正式名称分别为CINRAD-SA和CINRAD-SB,在国际上称为()。

  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
临近 预报 等方 面 。 。在提 高 多普勒 天气 雷达 资料 的质 量 方 面 , 黎平 等 [ 江 源等 _ 刘 1 、 1 行 了 对多 普 妇进 勒天 气雷 达地 物 回波 模 糊 识 别 方 法 的研 究 , 效 识 有
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
与 地面 温度 、 等气象 要素 的关 系 , 现 其存 在 明显 风 发
的 日变 化 , 日平 均气 温关 系 密切 , 在 海洋 上基 本 与 且 观 测不 到 晴 空 回波 ; 张旭 等 _ 进 行 了 大气 折 射 率 结 4
面积 的非 降水 气象 回 波 。一般 认 为 , 生该 类 回波 产 的主要 原 因有 可维 持 较 长 时 间 的 、 着很 强 空 气 折 有 射 指数 的水 平气 层 或 垂 直气 层 造 成 的反 射 , 气 湍 大
2 B 以上 的回波 用 S I So m C l I e t i 0d Z C T( tr e d n i- l f
c t na dT a kn ) 法l ai n rc ig 算 _ o 2 合 成 片 。② 若 存 在 组 面 积为 2 0 m 0 0k 以上 的 回 波 片 , 当其 满 足 特 定 条 件, 即表 1中任一条 件 时 , 整个 P I 别为 降水 回 将 P识 波 。表 1中 的条 件 是 通 过统 计 非 降 水 回波 的强 度 、 高 度 等特征 得 出 的 , 降水 回波 的 相关 参 数 均 明显 非 小 于表 1中的 值 。③ 若 不 能 将 整 个 P I 断 为 降 P判 水 , 零散 回波 及面 积在 2 0 m。以下 的 回波 片作 将 0 0k 为零散 回波 进 行 处 理 。本 文 使 用 的 隶 属 函数 是 以 0 5为 阈值求 取 的 , . 因此对 于零 散 回波 , 点识 别 时 其

波, 以改 善雷 达 资料 的应 用 效 果 成 为 必 要 。在 非 降
水气 象 回波 的起 因与 演 变特 征 方 面 , 1o wi n等_ 对 s 2 ] 美 国佛罗 里达 州 、 罗拉 多州 的 晴空 回波 进 行 了分 科 析 , 现从 春季 到 秋 季 , 常 可 观 测 到 晴空 回波 , 发 经 且
S波 段 多普 勒 天 气 雷 达 非 降水 气 象 回波 识别
李 丰D 刘 黎 平 王 红艳 江 源
”( 州 大 学 大 气 科 学 学 院 , 州 70 0 ) 兰 兰 3 0 0 ( 中国 气 象 科 学 研 究 院灾 害 天 气 国 家 重 点 实 验 室 , 京 1 0 8 ) 北 0 0 1
测 到降水 时 的雷达 回波 , 它包 含 晴空 回波 、 未形 成 降
水 的云 回波 和 昆虫 、 等 生 物 回波 。昆 虫或 鸟 可 以 鸟 形成一些 非降水 回波 , 是大范 围 的昆虫或 鸟类 的活 但
动在北京 周边很 少观测到 , 以北京地 区观 测到 的较 所
有效信息 的损失 。经过 统计 , 降水气象 回波 的强 度 非 在 3 B Od Z以下 , 因此将 3 B 0d Z以上 的 回波归 为降 水
地识别 出超折 射 回波 及 海 浪 回波 , 在识 别 强 度 较 但
大 、 围较 广 的晴空 回波 方 面并 不 理 想 。Kesn e 范 sig r 等 提 出 了 采 用 模 糊 逻 辑 的 回 波 分 类 技 术 。 NC AR 已经广 泛应 用 了 基 于 模 糊 逻 辑 的各 种 回波 识别 方 法_ , 在 晴 空 回波 的识 别 方 面仍 需 要 进 g 但
回波 , 只对 强度在 3 B 0d Z以下 的回波进行识别 。 具体 的识 别 流 程 : 在 去 除 地 物 后 , 强 度 在 ① 将

大 区域 的非降水 回波除 了超折 射现象 引起 的 回波 外 , 绝 大部分应该 是 由大气 中折 射指 数涨 落 引起 的。如
果 对 应 区 域 卫 星 观 测 的 ( l k b d e ea b c o y t a mpr-
资 助 项 目: 国气 象 科 学 研 究 院 基 本 科 研 业 务 费 项 目( 0 1 0 ) 中 国 气 象 局 新 一 代 天 气 雷 达 建 设 业 务 软 件 系 统 开 发 项 目( 期 ) 雷 达 资 料 中 2 1 Y0 4 , 二 “ 质 量 控 制 算 法 研 制 ” 公 益 性 行 业 ( 象 ) 研 专 项 ( YHY2 O 0 O 3 , 气 科 G O86O)
时 会 出现 一 定 的误 判 。与 N AR使 用 的 I AD 方 法 相 比 , MD 方 法 能 明 显 提 高 非 降 水 回波 的 识 别 率 , 少 C C A NP A 减 降 水 回波 的误 判 率 。 关 键 词 : 降水 气 象 回波 ; 糊 逻 辑 ;回波 识 别 ;动 态 阈值 非 模
以上 , 所 占面积 比例较小 , 但 大部分 的非 降水 气 象 回 波强度 明显小 于降 水 回波 。非 降水气 象 回波基 本在 雷达 站附 近演 变 , 相对 于降水 回波 , 片 的非降 水气 整 象 回波没 有 明显移 动 。
别 出地物 及超 折射 回波 , 目前 国 内在 多普 勒 天气 但
初 步分 类后 , 对成 片 回波 的属性 值进 行计 算 , 据 片 依 回波 的属性 值动 态 改 变 回波 片 内点 识 别 时 的 阈值 ,
从 而 实现 了点 回波 的动态 阈值 识别 。
否 为非 降水 回波 的可 能性 , 确定 一个 判 断 阈值 , 后 然
1 个 例 选 取 及 特 征 分 析
认 为 晴空 回波 主要 来源 于 昆虫 引起 的微粒 散射 及布
2 1 —72 0 10—7收 到 ,2 1 —20 0 20 2收 到 再 改 稿 。
步改 进 。Go r y等口 ul e 提 出 了偏 振 雷 达 识 别 降
水 、 降水 回波 的模糊 逻辑 方法 , 非 较好 地识 别 出 了地
* 通 信 作 者 ,E mal pi@ cmsc . o .r — i l :l u a .ma g v ct
18 4






第2 3卷
物 、 折射 、 超 晴空等 非降水 回波 。随着 我 国多普勒 天 气 雷达 的建设 , 已建 成 雷达被 广泛应 用 于降水 估 测 、
拉 格散 射 。Ke i i] 1 9 nc ¨ 对 9 7年 7 1 h3 — 2月 日本 关 东
引 言
随着 多普 勒天 气雷 达 的应用 , 春季 到秋 季 , 从 当
天空无 云 或有 云但 没 有 降 水 时 , 常 可 以 观测 到 大 经
平 原 的晴空 回波 进 行 了 统计 , 分析 了其 相 关 特 征 及


在 气 象 条 件 为 晴 空 或 有 云 但 元 降 水 的情 况 下 , 雷 达 站 附 近 经 常 可 观 测 到 大 面 积 的 非 降 水 气 象 回波 , 些 回 在 这
波 对 定 量 估 测 降水 和 雷 达 资 料 同 化 效 果 产 生 重 要 影 响 。 为 了 有 效 识 别 这 些 非 降 水 回 波 , 文 发 展 了 基 于 模 糊 逻 辑 该
等 引起 的散 射 等口 。随 着 雷 达 观 测 数 据 的 不 断 应 ]
波 的三维 结构 来识 别 降水 与 非 降 水 回波 , 能够 较 好
用, 该类 回波在一 定 程 度 上 影 响 了 降水 估 算 的准 确
度及 雷达 资料 的同 化效 果 , 自动识 别 非 降水 气 象 回
第 2 3卷 第 2期
21 0 2年 4月

应 用 气 象 学 报
J 0URNAL OF APP ED E LI M TEOROLOGI CAL S ENCE CI
Vo. 1 23, N o .2 Aprl201 i 2
李 丰 , 黎 平 , 红 艳 , .s波 段 多 普 勒 天 气 雷 达 非 降水 气 象 回 波 识 别 . 用气 象 学 报 ,0 2 2 ( ) 1 71 8 刘 王 等 应 2 1 ,3 2 :4 —5
相关文档
最新文档