三.1+多普勒雷达的资料和显示
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三、1多普勒雷达的产品和显示
大气科学学院 白爱娟
雷达产品类型
1、基数据 反射率因子R，径向速度V，谱宽W； 2、物理量产品：回波顶高，雨强显示，垂直累 积含水量，径向散度，方位涡度等；
3、反演识别产品：阵风锋，下击暴流，中气旋， 暴雨，龙卷涡旋等。
一 、雷达产品显示方式
新一代雷达采用体积扫描VOL的方式进行探 测。体积扫描是雷达按不同的仰角全方位扫描 方式。获取的数据可以用PPI、RHI、VCS和 RCS等方式显示。 基本显示方式 PPI： 平面位置显示-Plan Position Indicator RHI：距离高度显示-Radar Height Indicator VCS和RCS：任意垂直剖面-MICAPS系统交互操作
Velocity Cross Section， Reflectivity Cross Section
1、雷达产品PPI-Plan Position Indicator
可显示产品有 基数据和各种产品 • VIL • OHP（THP、STP） • HI 、SRM、TVS、 M、CS等
1、平面位置显示－PPI
2、距离高度显示RHI
RHI显示的特殊回波
RHI显示的应用
RHI显示：以雷达站为参考点，方位角是用 户自选的，可显示该方位上对流性天气的垂直 结构。 RHI的应用：强对流天气系统中经常出现的穹 隆结构、三体散射、回波墙、云砧，旁瓣回波 等。
RHI显示柱状回波
RHI显示特殊回波：穹隆、回波墙、云砧、三体散 射，旁瓣回波等，显示降水系统的垂直结构。
PPI显示的广泛应用
已经总结的很多有关雷达强度回波产品的分 布形状，比如典型的回波：钩状、指状、带状 回波、V字型缺口、絮状回波等与一定类型的 强对流天气有关。一般可通过分析这些特殊的 PPI产品来分析相应的天气。
钩状回波PPI
飑线的弓形-带状回波
晴空窄带回波
旁瓣回波、三体散射
台风的螺旋结构
云高、云砧
显示回波结构的高悬状 态，穹隆结构等。
RHI显示的应用
2）注意：为了便于分析回波的垂直结构，RHI 显示的高度坐标是放大了的。这样对于没有方向 性的标量产品强度和谱宽没有影响，但对于带有 方向性的矢量产品会产生较大的影响，如不注意 会造成分析判断的重大失误。（径向速度并不直 接表示上升或下降速度）
CR垂直最大回波显示
CR，常称组合反射率： 1．显示出整个可探测空间的最大反射率因子分布 2．与基本反射率因子相比，有助于探测风暴结构特征 和强度等。
CR显示的优点
• 该方式有助于快速查看最大回波强度的分布。 对有些突发性的强对流天气，其初始回波往往出 现在中空，用户使用该产品可以有效监测这一类 的强对流天气。
• 在冰雹发生的区域，对流层中层可能存在高 反射率因子区，所以CR产品可以作为监测冰雹发 生发展的工具之一。
CR显示的局限性
使用CR产品应注意到近距离处的地物回波干 扰，以免把地物回波误认为最大回波强度。在远 距离处，由于最低仰角获取的数据离地面有一定 的高度，所以有可能探测不到真正的最大回波。 另外新一代多普勒雷达的工作限制，一般体积扫 描的最高仰角不会很大，所以在雷达周围不一定 能探测到最大回波强度。
垂直剖面，交互操作！
速度的VCS显示
强度RCS显示
VCS和RCS显示的应用
优点：与RHI显示不同，不受固定方位角限制， 可沿降水系统的走向分析任意方向垂直结构，尤 其可以沿对流性天气的中心做剖面，显示强对流 天气的结构和垂直发展状况。RHI只能沿半径方 向做剖面。
4、垂直最大回波显示CR
CR：应用体积扫描获取的回波强度数据， 在以1km×1km（或2km×2km）为底面积，直 到回波顶的垂直柱体中，对所有位于该柱体中 的回波强度资料进行比较，挑选出最大的回波 强度。再用测高公式计算最大回波强度的所有 高度，从而得到最大回波强度及其所在高度的 图像。
中气旋和急流图
a b
速度图像PPI
2、距离高度RHI
Radar Height Indicator RHI：指雷达天线通过固定方位角作俯仰扫 描的探测方式获得数据，在以雷达为坐标原点的 极坐标中用不同色标来表示数据的大小和方向。 新一代雷达的仰角和旋转速度是固定的，RPG 可根据体扫数据加工成RHI产品。 显示种类：强度、径向速度、速度谱宽等。
RHI显示的雷暴穹隆
超级单体的穹隆结构
B
C
A：穹隆
A
B：旁瓣回波
C：三体散射
RHI显示的倾斜回波墙
3 、任意垂直剖面显示
VCS和RCS：可用来分析降水云体的垂直结构， 根据体扫的三维数据来获取。 Micaps系统根据用户在PPI图像上确定的两点， 以两点连线作为垂直剖面的基线，显示出垂直剖 面与其它仰角PPI图像相交的数据。 由于体积扫描时，相邻仰角之间的间隔不可能 取得很小，所以在不同仰角之间的区域，仍采用 双线性插值及距离加权平均插值的方法予以弥补
PPI显示的优点
优点：①探测方式简单，没有过多的处理过程。实时 显示，应用广泛，积累了丰富的应用方法和经验。典型的 回波：钩状、指状、带状回波、V字型缺口、絮状回波， 旁瓣回波、三体散射等。
② 估计大尺度流场的锋面、高低空急流、冷暖平流、 辐合辐散，并分析风速随高度的分布。依据：测高公式、 风向的顺转和逆转。 ③ 中小尺度系统的中气旋、中尺度辐合辐散等。中尺 度相对较小，流场高度差也小，PPI显示其全貌。
PPI显示方式
PPI显示的距离与高度
L=Rcos H h R sin R 2 /17000
高度H：与探测仰角有关，通常的高度是由标准 大气折射下的测高公式来确定的。
强度PPI显示和头文件
强度产品PPI显示
强度和速度产品PPI显示
飑线天气的PPI显示
速度产品PPI显示
谱宽产品的PPI显示
雷达探测范围与CR
课后习题
1、什么是雷达的体积扫描？ 2、什么是雷达产品的PPI和RHI显示？各有哪 些优点？ 3 、什么是雷达的CR产品，CR产品显示资料 有那些优点？
PPI：雷达以固定仰角，天线以全方位扫描的 方式获取数据，通过以雷达站为中心的极坐标形 式，采用不同色标来表示数据的大小和方向。 PPI显示：强度R、径向速度V、速度谱宽W， 其它各种物理量产品。 可配上当地的地形、河流、行政区划等地理信 息，使用方便。 PPI显示头文件：探测时间、仰角、色标，雷 达站的位置，以及观测极值。
大气科学学院 白爱娟
雷达产品类型
1、基数据 反射率因子R，径向速度V，谱宽W； 2、物理量产品：回波顶高，雨强显示，垂直累 积含水量，径向散度，方位涡度等；
3、反演识别产品：阵风锋，下击暴流，中气旋， 暴雨，龙卷涡旋等。
一 、雷达产品显示方式
新一代雷达采用体积扫描VOL的方式进行探 测。体积扫描是雷达按不同的仰角全方位扫描 方式。获取的数据可以用PPI、RHI、VCS和 RCS等方式显示。 基本显示方式 PPI： 平面位置显示-Plan Position Indicator RHI：距离高度显示-Radar Height Indicator VCS和RCS：任意垂直剖面-MICAPS系统交互操作
Velocity Cross Section， Reflectivity Cross Section
1、雷达产品PPI-Plan Position Indicator
可显示产品有 基数据和各种产品 • VIL • OHP（THP、STP） • HI 、SRM、TVS、 M、CS等
1、平面位置显示－PPI
2、距离高度显示RHI
RHI显示的特殊回波
RHI显示的应用
RHI显示：以雷达站为参考点，方位角是用 户自选的，可显示该方位上对流性天气的垂直 结构。 RHI的应用：强对流天气系统中经常出现的穹 隆结构、三体散射、回波墙、云砧，旁瓣回波 等。
RHI显示柱状回波
RHI显示特殊回波：穹隆、回波墙、云砧、三体散 射，旁瓣回波等，显示降水系统的垂直结构。
PPI显示的广泛应用
已经总结的很多有关雷达强度回波产品的分 布形状，比如典型的回波：钩状、指状、带状 回波、V字型缺口、絮状回波等与一定类型的 强对流天气有关。一般可通过分析这些特殊的 PPI产品来分析相应的天气。
钩状回波PPI
飑线的弓形-带状回波
晴空窄带回波
旁瓣回波、三体散射
台风的螺旋结构
云高、云砧
显示回波结构的高悬状 态，穹隆结构等。
RHI显示的应用
2）注意：为了便于分析回波的垂直结构，RHI 显示的高度坐标是放大了的。这样对于没有方向 性的标量产品强度和谱宽没有影响，但对于带有 方向性的矢量产品会产生较大的影响，如不注意 会造成分析判断的重大失误。（径向速度并不直 接表示上升或下降速度）
CR垂直最大回波显示
CR，常称组合反射率： 1．显示出整个可探测空间的最大反射率因子分布 2．与基本反射率因子相比，有助于探测风暴结构特征 和强度等。
CR显示的优点
• 该方式有助于快速查看最大回波强度的分布。 对有些突发性的强对流天气，其初始回波往往出 现在中空，用户使用该产品可以有效监测这一类 的强对流天气。
• 在冰雹发生的区域，对流层中层可能存在高 反射率因子区，所以CR产品可以作为监测冰雹发 生发展的工具之一。
CR显示的局限性
使用CR产品应注意到近距离处的地物回波干 扰，以免把地物回波误认为最大回波强度。在远 距离处，由于最低仰角获取的数据离地面有一定 的高度，所以有可能探测不到真正的最大回波。 另外新一代多普勒雷达的工作限制，一般体积扫 描的最高仰角不会很大，所以在雷达周围不一定 能探测到最大回波强度。
垂直剖面，交互操作！
速度的VCS显示
强度RCS显示
VCS和RCS显示的应用
优点：与RHI显示不同，不受固定方位角限制， 可沿降水系统的走向分析任意方向垂直结构，尤 其可以沿对流性天气的中心做剖面，显示强对流 天气的结构和垂直发展状况。RHI只能沿半径方 向做剖面。
4、垂直最大回波显示CR
CR：应用体积扫描获取的回波强度数据， 在以1km×1km（或2km×2km）为底面积，直 到回波顶的垂直柱体中，对所有位于该柱体中 的回波强度资料进行比较，挑选出最大的回波 强度。再用测高公式计算最大回波强度的所有 高度，从而得到最大回波强度及其所在高度的 图像。
中气旋和急流图
a b
速度图像PPI
2、距离高度RHI
Radar Height Indicator RHI：指雷达天线通过固定方位角作俯仰扫 描的探测方式获得数据，在以雷达为坐标原点的 极坐标中用不同色标来表示数据的大小和方向。 新一代雷达的仰角和旋转速度是固定的，RPG 可根据体扫数据加工成RHI产品。 显示种类：强度、径向速度、速度谱宽等。
RHI显示的雷暴穹隆
超级单体的穹隆结构
B
C
A：穹隆
A
B：旁瓣回波
C：三体散射
RHI显示的倾斜回波墙
3 、任意垂直剖面显示
VCS和RCS：可用来分析降水云体的垂直结构， 根据体扫的三维数据来获取。 Micaps系统根据用户在PPI图像上确定的两点， 以两点连线作为垂直剖面的基线，显示出垂直剖 面与其它仰角PPI图像相交的数据。 由于体积扫描时，相邻仰角之间的间隔不可能 取得很小，所以在不同仰角之间的区域，仍采用 双线性插值及距离加权平均插值的方法予以弥补
PPI显示的优点
优点：①探测方式简单，没有过多的处理过程。实时 显示，应用广泛，积累了丰富的应用方法和经验。典型的 回波：钩状、指状、带状回波、V字型缺口、絮状回波， 旁瓣回波、三体散射等。
② 估计大尺度流场的锋面、高低空急流、冷暖平流、 辐合辐散，并分析风速随高度的分布。依据：测高公式、 风向的顺转和逆转。 ③ 中小尺度系统的中气旋、中尺度辐合辐散等。中尺 度相对较小，流场高度差也小，PPI显示其全貌。
PPI显示方式
PPI显示的距离与高度
L=Rcos H h R sin R 2 /17000
高度H：与探测仰角有关，通常的高度是由标准 大气折射下的测高公式来确定的。
强度PPI显示和头文件
强度产品PPI显示
强度和速度产品PPI显示
飑线天气的PPI显示
速度产品PPI显示
谱宽产品的PPI显示
雷达探测范围与CR
课后习题
1、什么是雷达的体积扫描？ 2、什么是雷达产品的PPI和RHI显示？各有哪 些优点？ 3 、什么是雷达的CR产品，CR产品显示资料 有那些优点？
PPI：雷达以固定仰角，天线以全方位扫描的 方式获取数据，通过以雷达站为中心的极坐标形 式，采用不同色标来表示数据的大小和方向。 PPI显示：强度R、径向速度V、速度谱宽W， 其它各种物理量产品。 可配上当地的地形、河流、行政区划等地理信 息，使用方便。 PPI显示头文件：探测时间、仰角、色标，雷 达站的位置，以及观测极值。