单多普勒雷达二维风场反演——Extended VPP方法
单多普勒天气雷达非对称VAP风场反演算法
Equipment Manufacturing Technology No.03,2020单多普勒天气雷达非对称VAP风场反演算法谢千里（中国民用航空中南地区空中交通管理局，广东广州510403）摘要:在VAP（Velocity Azimuth Processing）方法的基（上进行改进，根据局1风场是均一的假设条件，在无对称＞数据的地方，通过不对称取点来进行计算，从而反演出风场。
对天气雷达回波存在大量空缺的情况有较好的填充效果,具有较高的实用价值。
关键词：多普勒天气雷达;VAP;风场反演中图分类号：P49文献标识码:A文章编号:1672-545X(2020)03-0098-04 0引言1VAP算法简述多普勒雷达只能探测到风场径向速度分量，准确的水平风场至少需要两部多普勒雷达同时观测才能获得，且只能在覆盖重叠的区域才能进行合成。
然而多普勒雷达建设和维护费用高，难以实现大面积的多重覆盖。
目前我国的天气雷达建设现状是，虽然拼图能覆盖全国大部分地区，但雷达与雷达之间更多的是互补的覆盖关系，重叠区域较少。
所以单雷达的风场反，然重要的用价值。
目前，在多单多普勒天气雷达二维风场反演，量小，实用高的要VAW （Velocity-Azimuth Display）、V AP[2]以及它们的改进算。
风场反是雷达回面积的,VAD 用回面积大，且分雷达的，度，大，，VAD风场反较叫VAP用部，雷达回波面积要较，且分要，，VAP 风场反较叫实大多是天气雷达回的面积，且分，难以VAD，故在实用中,VAP用更高。
然而在回在大量和的实，VAP在回更大的，且分单大，得到的反风场区。
为，改进的VAP，以大反风场数据区。
VAP图1所，在同，邻方位角两点的风矢量相同，在0A=OB=0C且!A0B=!AOC=!，A，B，C三点处的风矢量相同，均为与径向0A，0B，0C的分别为a,"?, "2。
A,B,C的径向速度分（）1,（）2,（）3,0A的#,关系（=2（）1H",C）2cos"cos!（1）和式（2）"和风矢量大（,风量V的#+",,A的风量以右！的两个径向的B 点和C点的径向风速。
基于VAP方法的多普勒雷达风场反演研究
ｌ 广 １ — ｒ＿ ｆ／ｒ １ ＿ — ．— Ｌ Ｌ ／Ｌ Ｉ 一 一 －－
３ １ 资料预 处理 的新 方 法 ．
图 １ 风场原理示意图 （ 极坐标 ）
以前资料的预处理一般采用一维线性平滑方法 ， 这样 可 以滤掉部
分速度脉动， 但在反演 结果 中仍然不能达到要求。因此采用平 均值滤
波和中值滤波综合应用来去掉脉动和噪声数据 。 选取从第一个不 为零的距离圈中的 ３ 方格数据开始进行滤波 ， ×３ 即对如图 ２ 所示的中心点 （ ，） 以及它周 围的 ８ 个点共同进行滤波。在直接进行 ９ 点中值滤波时 ， 即选取该 ９ 点的中间值代替中心坐标点（ ） ， 的数据 ，
１ 引 言
多普勒天气雷达风场产品在 民用天气预报和预警 中有着非常重要 的地位 ， 尤其在对强对 流天气过程的预报
中有不可替代 的地位。在基于单多普勒雷达的风场反演中采用陶祖钰教授提出的 Ｖ Ｐ方法 ， Ａ 在假定相邻方位角
的风矢量相等的条件下 ， 从基速度资料 中所测得的各个距离圈上的径向速度随方位角分布的廓线推算 出风向和 风速 ， 这样可以保证反演得到的风场保 留了天气 中尺度特征 。为了反演得到合理 的 Ｖ Ｐ风场 ， Ａ 首要条件就是要 求雷达速度资料中不能有明显脉动 ， 通过雷达硬件 的退模糊处理 ， 能够滤除掉一部分速度模糊资料 ， 但要能够客 观的 、 准确的、 合理的反演出实时风场 ， 在软件设计中必须进行软件退模糊处理。常规做法是首先对雷达 回波速 度资料进行中值和均值综合滤波处理 ， 以消除较大的脉动和噪音 。然后通过双 Ｐ 进行软件速度退模糊处理 ， Ｉ 最终对处理后的资料进行方格反演风场 。研究设计在常规资料预处理的基础上 ， 对低仰角数据按照提 出对不 同 回波距离数据进行的距离方格法资料处理和实际风场反演 。
基于风向线性变化假定的单Doppler雷达风场IVAP反演技术
基于风向线性变化假定的单Doppler雷达风场IVAP反演技
术
王欣颖;梁旭东
【期刊名称】《暴雨灾害》
【年(卷),期】2009(028)001
【摘要】IVAP和扩展VAP技术是在常用的VAD和VAP技术基础上发展起来的单Doppler雷达风场反演技术.在IVAP和扩展VAP技术基础上,进一步改进IVAP 技术,将IVAP技术反演假定从局地均匀扩展到局地风速均匀、风向随方位角线性变化,进而提高IVAP技术的反演能力.使用涡旋流场试验表明,改进后的IVAP技术对于风速稳定,而风向变化的风场的反演能力有明显提高.由于改进后的IVAP技术保持了IVAP技术反演时可不对原始资料进行平滑预处理,对于小尺度扰动具有滤波作用,其应用更为广泛.
【总页数】5页(P71-74,91)
【作者】王欣颖;梁旭东
【作者单位】解放军理工大学,南京,211101;上海市气象局,上海,200030;中国气象局上海台风研究所,上海,200030
【正文语种】中文
【中图分类】P412.25
【相关文献】
1.由单Doppler雷达资料反演水平风场的简单共轭函数方法的改进方案 [J], 邱崇践;Xu.,O
2.单多普勒天气雷达反演风场高原低纬区域同化应用 [J], 李华宏;曹杰;王曼;胡娟;闵颖
3.从单Doppler速度场反演风矢量场的VAP方法 [J], 陶祖钰
4.单Doppler雷达IVAP风场反演试验 [J], 梅珏;梁旭东;吕环宇
5.双Doppler雷达非同时性资料反演三维风场的改进方案 [J], 刘舜;邱崇践
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简化VVP算法在一次雷暴风场反演中的应用
简化VVP算法在一次雷暴风场反演中的应用吴福浪【摘要】在研究Waldteufel等提出的VVP算法的基础上,基于风场在划定的小积分体积内是呈均匀分布的假设,提出简化的VVP算法,并用简化的VVP算法反演2015年04月02日发生在宁波机场的一次强雷暴的风场;理论和反演结果表明,简化的VVP算法能较好的反演出此次强雷暴的风场分布.【期刊名称】《浙江气象》【年(卷),期】2017(038)003【总页数】5页(P45-49)【关键词】简化VVP算法;强雷暴;宁波机场;风场反演【作者】吴福浪【作者单位】中国民用航空宁波空中交通管理站,浙江宁波315000【正文语种】中文雷暴是一种灾害性天气，强烈雷暴的发生，常伴随大风、大雨或者冰雹等强对流天气出现，这种天气状况的出现对于飞机飞行来说，其影响是非常严重的。
新一代多普勒天气雷达具有高时空分辨率的特点，同时能够获取粒子的径向速度和反射率因子等要素，成为研究灾害性天气和超短期预报的重要手段。
但是实际工作中，多普勒天气雷达测得的三维风场是径向的，并不是实际的三维风场矢量，这给准确监测以及预报雷暴天气系统造成很大误差。
因此,多普勒雷达风场反演受到普遍的关注。
从20世纪60年代至今，直接从单部多普勒天气雷达估计矢量风场已经取得相当多的研究成果。
在国内方面，忻翎艳等(1990)率先讨论了利用VAD、VARD、VVP等技术获取风场信息的方法。
陶祖钰(1992)在假定相邻方位角风矢量相等的前提下，提出了一种反演风场信息的速度方位处理(VAP)的新技术。
姜海燕等(1997)从动力学角度出发，应用中尺度涡度方程，经过简化导出风速的径向分量、切向分量和涡度、散度的关系。
梁旭东等(2007)提出采用“按方位角均匀假定反演关系”进行二维风场反演的积分VAP技术(IVAP)，该技术与传统VAP技术不同的是在整个选定的反演区间上进行二维风场反演，而不是仅考虑反演区间的两个端点，因此IVAP技术具有滤波性能，而且可以根据需要调整反演区间以得到满足一定平滑性并能反映中小尺度信息的风场信息。
多普勒激光雷达风场反演研究进展
第５１卷 第１期 激光与红外Ｖｏｌ．５１，Ｎｏ．１ ２０２１年１月 ＬＡＳＥＲ ＆ ＩＮＦＲＡＲＥＤＪａｎｕａｒｙ，２０２１ 文章编号：１００１ ５０７８（２０２１）０１ ０００３ ０６·综述与评论·多普勒激光雷达风场反演研究进展左金辉，贾豫东（北京信息科技大学仪器科学与光电工程学院，北京１００１９２）摘 要：多普勒激光雷达因高精度测量、高空分辨率等特点对晴空天气的风场探测具有重要应用价值，但多普勒激光雷达只能获取径向风速，必需进行风场反演。
介绍了单部和多部多普勒激光雷达的风场反演技术的国内外进展及优缺点，其风场反演算法主要在微波雷达的基础上进行优化和创新。
结果表明，单部多普勒激光雷达中变分方法是最有前途的方法；早期多部雷达普遍存在同一性的问题，对多部多普勒激光雷达也没有提出更有效的方法，变分方法的提出使得单部雷达和多部雷达不再有根本的区别，同化方法成为今后的研究重点（典型方法是变分同化）。
关键词：多普勒激光雷达；风场反演；变分同化中图分类号：ＴＮ９５８．９８ 文献标识码：Ａ ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１ ５０７８．２０２１．０１．００１ＲｅｓｅａｒｃｈｐｒｏｇｒｅｓｓｉｎｗｉｎｄｆｉｅｌｄｉｎｖｅｒｓｉｏｎｏｆＤｏｐｐｌｅｒｌｉｄａｒＺＵＯＪｉｎ ｈｕｉ，ＪＩＡＹｕ ｄｏｎｇ（ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＰｈｏｔｏｅｌｅｃｔｒｉｃＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＢｅｉｊｉｎｇＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＳｃｉｅｎｃｅ＆ＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１００１９２，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｄｏｐｐｌｅｒｌｉｄａｒｈａｓｉｍｐｏｒｔａｎｔａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｖａｌｕｅｆｏｒｄｅｔｅｃｔｉｎｇｗｉｎｄｆｉｅｌｄｉｎｃｌｅａｒｓｋｙｂｅｃａｕｓｅｏｆｉｔｓｈｉｇｈｐｒｅｃｉ ｓｉｏｎｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔａｎｄｈｉｇｈｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ．Ｈｏｗｅｖｅｒ，Ｄｏｐｐｌｅｒｌｉｄａｒｃａｎｏｎｌｙｏｂｔａｉｎｒａｄｉａｌｗｉｎｄｓｐｅｅｄ，ｓｏｉｔｉｓｎｅｃｅｓｓａｒｙｔｏｃａｒｒｙｏｕｔｗｉｎｄｆｉｅｌｄｉｎｖｅｒｓｉｏｎ．Ｔｈｉｓｐａｐｅｒｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ，ａｄｖａｎｔａｇｅｓａｎｄｄｉｓａｄｖａｎｔａｇｅｓｏｆｗｉｎｄｆｉｅｌｄｉｎ ｖｅｒｓｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｆｓｉｎｇｌｅＤｏｐｐｌｅｒｌｉｄａｒａｎｄｍｕｌｔｉ Ｄｏｐｐｌｅｒｌｉｄａｒａｔｈｏｍｅａｎｄａｂｒｏａｄ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｖａｒｉａ ｔｉｏｎａｌｍｅｔｈｏｄｉｓｔｈｅｍｏｓｔｐｒｏｍｉｓｉｎｇｍｅｔｈｏｄｉｎｔｈｅｓｉｎｇｌｅＤｏｐｐｌｅｒｌｉｄａｒａｎｄｍａｎｙｒａｄａｒｓｈａｄｔｈｅｓａｍｅｐｒｏｂｌｅｍｉｎｔｈｅｅａｒｌｙｓｔａｇｅ，ｔｈｅｒｅｗａｓｎｏｍｏｒｅｅｆｆｅｃｔｉｖｅｍｅｔｈｏｄｆｏｒｔｈｅｍｕｌｔｉ Ｄｏｐｐｌｅｒｌｉｄａｒ，ｗｉｔｈｔｈｅｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎｏｆｖａｒｉａｔｉｏｎａｌｍｅｔｈｏｄ，ｔｈｅｒｅｉｓｎｏｆｕｎｄａｍｅｎｔａｌｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｂｅｔｗｅｅｎｓｉｎｇｌｅｒａｄａｒａｎｄｍｕｌｔｉ ｒａｄａｒ，ａｎｄｔｈｅａｓｓｉｍｉｌａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｂｅｃｏｍｅｓｔｈｅｆｏ ｃｕｓｏｆｆｕｔｕｒｅｒｅｓｅａｒｃｈ（ｔｈｅｔｙｐｉｃａｌｍｅｔｈｏｄｉｓｖａｒｉａｔｉｏｎａｌａｓｓｉｍｉｌａｔｉｏｎ）．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｄｏｐｐｌｅｒｌｉｄａｒ；ｗｉｎｄｆｉｅｌｄｉｎｖｅｒｓｉｏｎ；ｖａｒｉａｔｉｏｎａｌａｓｓｉｍｉｌａｔｉｏｎ基金项目：中国科学院战略性先导科技专项（Ａ类）（Ｎｏ．ＸＤＡ１７０１０４０１）资助。
单多普勒天气雷达反演风场高原低纬区域同化应用
单多普勒天气雷达反演风场高原低纬区域同化应用李华宏;曹杰;王曼;胡娟;闵颖【摘要】为了改善低纬高原地区天气预报水平,利用WRF(Weather Research and Forecasting)模式及其变分同化系统进行雷达VAD (Velocity Azimuth Display)反演风场资料同化试验.通过设计不同的试验方案,对2009年6月30日00:00至7月1日00:00发生在云南的一次强降水过程进行数值模拟和对比分析,结果表明:同化VAD反演风场资料后对区域模式的风矢量初始场有明显影响.同化系统能把雷达反演风场信息有效地引入模式初始场,改善强降水区域的水汽输送和风场辐合强度;同化VAD反演风场资料后对区域模式累计降水预报有一定改进作用.从长时间累计降水量定量检验结果看,具体表现为25 mm以上量级的降水准确率明显提高、漏报率下降,预报偏差更趋合理.不同的同化试验方案之间的模拟结果差异较大.同化频率越高、同化持续时间越长,对区域模式初始场和预报场的影响越明显.但同化持续时间不宜过长,否则可能导致系统移速过快、降水强度偏大、空报率增加等异常.【期刊名称】《气象科技》【年(卷),期】2014(042)005【总页数】9页(P823-831)【关键词】雷达反演风场;变分同化;低纬高原;暴雨预报【作者】李华宏;曹杰;王曼;胡娟;闵颖【作者单位】云南省气象台,昆明650034;云南大学大气科学系,昆明650091;云南大学大气科学系,昆明650091;云南省气象科学研究所,昆明650034;云南省气象台,昆明650034;云南省气象台,昆明650034【正文语种】中文引言随着各种反演技术和同化系统的发展，雷达资料在数值模式中的同化应用已成为当前气象行业的研究热点之一。
Xiao等［1－3］分别采用 MM5模式、WRF模式及其3DVAR系统进行了台风、暴雨等过程的雷达资料同化试验，结果表明雷达径向风资料对雨带的强度和范围预报有积极作用。
单多普勒雷达风场反演方法敏感性试验
第 ８卷 第 ３ 期
２０ ０ ７年 ６月
解 放 军 理 工 大 学 学 报 （ 然 科 学 版） 自
Ｊ ｕ ｎ ｌｏ Ｕｎ ｖ ｒ ｉ ｆＳ ｉｎ ｅａ ｄ Ｔｅ ｈ ｏｏ ｙ ｏ ｒ ａ ｆＰＩ Ａ ｉｅ ｓｔ ｏ ｃｅ ｃ ｎ ｃ ｎ ｌｇ ｙ
３南京大桥机器厂 ， ． 江苏 南 京 ２ １ ０ ） １ １ １
摘 要 ：为 了比较 ３种 单 多普 勒天 气雷 达风场反 演方 法 （ ＶＡＰ方法 、 即 ｕｗ 方 法 、 涡度一 度 法） 散 的反 演效 果
和适 用性 ， 用这 ３种 方法对 几种典 型 的理想 风场 进行反 演和敏 感性 对 比试验 ， 对造 成反 演效果 差异 的原 因 并
进行 了细致 的分析 。试 验 结果表 明 ， ３种 方 法对均 匀风 场的反 演 效果都 很好 ， 这 ｕｗ 方 法的误 差最 小且计 算
量较 小 ； ３种 方 法对切 变场 的反 演效 果类 似 ， 向速 度差值 较 大的 ＵＷ 方 法相 似 系数 却 稍 大 ， 变越 大时反 径 切
演误 差 越 大 ； 于 涡 旋 场 ３种 方 法 反 演 效 果 都 不 理 想 ， 为 径 向 气 流 显 著 而 切 向 气 流 不 显 著 的 涡 旋 场 可 以 用 对 若
ｍｅ ｈｏ ｔ ｄ． Ｓｅ ｓ ｔｖ ｎｄ ｏ ｒ ｓ ｉ ｅ ｅ ｐｅ ｉ ｎ ｓ ｗｅ ｅ ｏｎ ｏ ｃ ｎ ｉｉｅ ａ ｃ ｎｔ ａ ｔｖ ｘ ｒ ｍｅ ｔ ｒ ｄ ｅ ｔ ｏｍｐ ｒ ｔ ｓ ｍｅ ｈ ｄｓ Ｔｈ ｅ ｕｌｓ ｓ ｏｗ ａ ｅ ｈｅ ｅ ｔｏ ． ｅ ｒ ｓ ｔ ｈ ｔ ｔ ｔ ｙ ａ ｅ ａ ｌｓ ｉａｂ ｅ ｆ ｒ ｅ ｅ ｎｄ ｆｅ ｄ ａ Ｄ ｔ ｏｄ ｉ ｅ ｔ ｒ ｔ ｎ ｔ ｅ ｏｔ ｒ ｔ ｏ ｈｅ ｓ ａ ｈａ ｈｅ ｒ ｌ ｕ ｔ ｌ ｏ ｖ ｎ ｗｉ ｉ ｌ ｎｄ Ｖ— ｍｅ ｈ ｓ ｂ ｔｅ ｈａ ｈ ｈｅ ｗｏ ｆ ｒ ｔ ｈｅ ｒ ｆｅｄ． Ｔｈｅ ｅ ｍｅ ｈ ｓ ａ ｅ ｎ ｏ ｎ ｇｈ ｆ ｈｅ ｖ ｒ ｅ ｉｌ ｓ ｔ ｏｄ ｒ ｏｔｇｏ ｄ ｅ ｏｕ ｏｒｔ ｏ ｔ ｘ，ｂｕ ｈｅ ｒ ｓ ｌｓ ａ ｅ ｂ ｔ ｅ ｅ ｈｅ ｅ ｉ ｎｌ ａ ｔｔ ｅ ｕ ｔ ｒ ｅ ｔ ｒｗｈ ｎ ｔ ｒ ｓ ｏ ｙ ｒ — ｄｉｌ ｅ ｏ ｉｙ，ｅ ｐ ｃａ ｌ ｕ ｉ ｔ Ｄ ｅ ｈｏ ａ ｖ ｌ ｃｔ ｓ ｅ ｉｌｙ ｓｎｇ ｈｅ Ｖ— ｍ ｔ ｄ． Ｗ ｈ ｎ ｔ ｒ ｉ ｏ ｙ ｔ ｎ ｎｔａ ｌ ｉｙ，ｔ ｅ ｒ ｓ ｔ ｒ ｅ ｈｅ ｅ ｓ ｎｌ ａ ｇｅ ｉ ｌｖｅｏｃｔ ｈ ｅ ｕｌｓ ａ ｅ ｐ ｒ Ｔｈｅ ｄｉｆ ｒ ｎｃ ｓ ｉ ｈｅ ｅ ｐｅ ｉ ｎ ｓ ｂ ｔ ｅ ｈｅ ｔ ｅ ｔ ｄｓ ｗｅ ｅ ａ ｓ ｓ ｕ ｓ ｄ． ｏｏ ． ｆｅ ｅ ｅ ｎ ｔ ｘ ｒ ｍｅ ｔ ｅ ｗｅ ｎ ｔ ｈｒ ｅ ｍｅ ｈｏ ｒ ｌｏ ｄｉｃ ｓ ｅ Ｋｅ ｒ ｙ ｗｏ ｄｓ：Ｄｏ ｐｌ ｒｒ ｄ ｒ；ｗｉ ｄ ｒ ｔ ｉ ｖ ｌ ｅ ｓ ｔｖｉｙ ｅ ｐｅ ｉ ｎ ｐ ｅ ａ ａ ｎ ｅ ｒｅ ａ ；ｓ ｎ ｉｉ ｔ ｘ ｒｍｅ ｔ
单多普勒激光雷达机场小尺度风场反演研究
２１ ０ ０年 １ 月 １
激 光 与 红 外
ＬＡＳ ＥＲ ＆ Ｉ ＮＦＲＡＲＥＤ
Ｖｏ． ０， ｏ １ １４ Ｎ ． １
Ｎｏ ｅ ｅ ２０１ ｖ ｍｂ ｒ， ０
文章编号： ０－ ７ （００ １— ６－ １ １ ０８２１） １ １８ ５ ０ ５ １ ０
・ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ激光应 用技术 ・
据进行 比较 ， 分析 反 演误 差 ， 结果表 明几何 方法 能够 较好 的反 映小尺度 风场 变化趋势 。
关键 词 ： 场反演 ； 风 多普勒激光 雷达 ； Ｖ Ｖ Ｐ算 法 ； 何算 法 几
中图分类号 ：Ｎ ５ ．８ Ｔ ９ ８ ９ 文献标 识码 ： Ａ
Ｒｅ ｅ ｒ ｈ ｏ ｉ ｐ ｒ ｉ ｒ ｓ ａ ｅ ｗｉ ｄ ｆｅｄ ｒ ｔ ｉ ｖ ｌｗｉｈ ｓ ａ ｃ ｆａ ｒ ｏ ｔｍ ｃ ｏ ｃ ｌ ｎ ｌ ｅ ｒｅ ａ ｔ ｉ ｓｎ ｌ ｐ ｌ ｒ ｌ ａ ｉ ｇ ｅ Ｄｏ ｐ ｅ ｉ ｒ ｄ
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一种新的单多普勒雷达风场反演方法
一种新的单多普勒雷达风场反演方法
郎需兴;魏鸣;葛文忠;党人庆
【期刊名称】《气象科学》
【年(卷),期】2001(021)004
【摘要】本文提出的VPP(Velocity Plan Processing)方法是根据单位分析单元内部风场是均一的假定条件,通过变分的思想得到水平切向风场,进而转换成水平风场.文中对单位分析单元大小对反演风场误差的影响进行了分析,结果表明:分析单元方位角跨度大于等于6°时会得到较高的反演精度.为了验证VPP的结果,进行了模拟及实例反演,文中给出了两个反演实例,第一实例为梅雨锋过程,第二个为中尺度雹暴过程.结果表明可以很好地反演中尺度系统.
【总页数】8页(P417-424)
【作者】郎需兴;魏鸣;葛文忠;党人庆
【作者单位】南京大学大气科学系,;南京大学大气科学系,;南京大学大气科学系,;南京大学大气科学系,
【正文语种】中文
【中图分类】P407.8
【相关文献】
1.基于单多普勒激光雷达低空三维风场反演方法 [J], 庄子波;蒋立辉;田俊峰;李勇
2.单多普勒雷达风场反演方法敏感性试验 [J], 吴海燕;臧增亮;祝小康
3.单多普勒雷达二维风场反演——Extended VPP方法 [J], 方德贤;刘国庆;董新宁;
慕熙昱;葛文忠
4.单多普勒雷达径向风场反演散度场的一种新方法 [J], 臧增亮;吴海燕;黄泓
5.单多普勒雷达风场反演的扩展VAP方法(Ⅰ):方法与对比试验 [J], 周振波;闵锦忠;彭霞云;杜宁珠
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一次超级单体风暴多普勒天气雷达资料的低层风场反演研究
的雷 达 资料来 提 高预报 水平 ， 这是 很 多气 象 工 作 者 目前 所 关 心 的 问题 ， 在 这 个 问题 中主 要 面 临两 个 主要 困 难， 一个 是多 普勒 雷达 资料 中风 场信 息 的提取 ， 一 个是 雷达 资料 的 同化 。 使 用多普 勒雷 达 资料进 行 风 场 反 演 的研 究 从 上 世 纪 ６ ｏ年 代 就 已 经 开 始 ， 从 最 早 的 ＶＡＤ（ Leabharlann ｈ ｅ ｒ ｍｉ ｔ ｔ ｅ 、
法， 这种 方法 虽然 能够 在低 仰角 得到 比较 好 的二维 风场 ， 但 是方 法本 身并 没有 考 虑追踪 过程 中云物理 过 程对 强度 场 的改 变 。此外 ， 也有 结合 动力 学方 程进 行 反演如 涡度 一散 度方 法 （ 姜 海燕 、 葛润生 １ ９ ９ ７ ） ］ ， 这 种方 法 使 用涡度 一散度 方程进 行 反演 ， 而一 些不 太强 的天气 过程 中 的涡度 散度 往往 会被 夸大 。因此 ， 这些方 法 大多
某 －ｄ ， 的 区域 内假 定 风场 均匀 或线性 分 布 ， 但 它们 都 对 径 向速 度 资 料 误差 非 常 敏 感 ； ＶＶＰ方 法 在 一 空 间体 积 内假 定风 场呈 线性分 布 ， 可 以反演 包括 三维 风场 、 散度 、 涡度 在 内的多个 参 数 ， 但 是该 方法 在计 算 中遇 到 的 病 态矩 阵求 解 问题一 直没 有得 到很 好 的解决 『 ３ ］ 。Ｒｉ ｎ ｅ ｈ ａ ｒ ｔ （ １ ９ ７ ９ ） 、 Ｔｕ ｔ ｔ ｌ ｅ和 Ｆ ｏ ｏ ｔ ｅ （ １ ９ ８ ９ ） 提 出的示 踪 相 关 反 演方 法 ， 还有 胡 明宝 和汤达 章 （ １ ９ ９ ８ ） ］ 提 出 的矩不 变量 反演方 法 对强 度场 进行 跟踪 ， 进 而获 得风 场信 息 的方
单多普勒雷达水平风场的扩展VAP反演技术
单多普勒雷达水平风场的扩展VAP反演技术梁旭东1梅珏21上海台风研究所，上海，2000302民航华东管理局气象中心，上海，200335摘要单Doppler雷达风场反演技术对于扩大Doppler雷达的应用范围具有重要的作用。
在传统的反演技术中，VAD技术和VAP技术具有操作简单，原理清晰的特点，具有一定的实用价值。
本文在提出“按方位角均匀假定反演关系”的基础上，进一步证明VAD和VAP技术是“按方位角均匀假定反演关系”的两种特殊应用，进而把这两个方法统一起来。
在此基础上，提出采用“按方位角均匀假定反演关系”进行全风速的反演的扩展VAP技术（EVAP），采用该技术可以克服VAP技术对小尺度脉动敏感，以及VAD技术对流场过于平滑的问题。
最后通过对发生在上海的“0185“特大暴雨的雷达风速的反演，对EVAP技术进行了应用试验。
一、引言由于Doppler雷达能提供较高时空分辨率的风场和降水粒子分布信息，而且具有较大的空间覆盖范围，因此在强对流天气的监测、分析、预报中具有非常广泛的应用。
但是由于Doppler雷达只能探测到径向速度，并不能直接探测大气的三维运动。
通过两个或多个Doppler雷达同时对同一个目标的探测可以较准确地得到完整的风矢量，但是由于Doppler雷达站点距离的限制，这很难在实际应用中实现，同时双Doppler雷达分析也需要解决一些与单Doppler反演中不会遇到的问题，比如双Doppler雷达分析时需要两部雷达同时运作，同时需要对两部雷达进行精度订正。
因此对单Doppler雷达反演技术的研究更具有实际应用价值。
通过雷达的一维观测反演三维的流场必须通过附加的约束条件来减少未知量。
已经有较多的研究通过一定的假设，采用单Doppler雷达的探测信息来反演全风场，并且取得了一定的成果。
近年来，风场反演方法研究更多的集中在采用同化技术。
但是基于同化技术的反演方法由于计算复杂，在实际应用中具有一定的局限性。
用非线性近似方法反演单多普勒雷达风场
用非线性近似方法反演单多普勒雷达风场赵坤;刘国庆;葛文忠;党人庆;TakaoTAKEDA【期刊名称】《大气科学进展（英文版）》【年(卷),期】2003(020)002【摘要】回顾了近年来由单多普勒雷达观测反演风场的各种方法.这些方法大部分基于线性假设,因此风场的非线性变化经常影响反演结果,使得反演的风场误差增大.我们提出一种以非线性近似理论为基础的反演方法,该方法主要考虑了风场分片光滑的特点并充分利用了雷达的径向风场数据.我们把该方法应用到1998年淮河能量与水循环实验的两个个例中.通过同双多普勒雷达观测的结果比较,发现该方法能反演较高分辨率和准确性的水平风场,反演的垂直风场也比较合理.%The methods employed in recent years to retrieve vector wind information from single-Doppler radar observation are reviewed briefly. These methods are based on a linearity hypothesis for the wind field, so the retrieved wind field is sometimes negatively affected by the non-linearity of wind. This paper proposes a new method based on a non-linear approximation technique. This method, which relies on the piecewise smooth property of the wind field and makes full use of the radar velocity data, is applied to two cases of the Huaihe River Basin Energy and Water Cycle Experiment (HUBEX) in 1998. Checked against the wind field observed by dual-Doppler radar, the retrieved wind field by the method presented in this paper yields a relatively accurate horizontal vector wind field with high resolution, as well as a reasonable estimate of the magnitude of vertical velocity.【总页数】11页(P194-204)【作者】赵坤;刘国庆;葛文忠;党人庆;TakaoTAKEDA【作者单位】Department of Atmospheric Sciences, Nanjing University, Nanjing 210093;Department of Mathematics, Nanjing University of Technology, Nanjing 210009;Department of Atmospheric Sciences, Nanjing University, Nanjing 210093;Department of Atmospheric Sciences, Nanjing University, Nanjing 210093;Institutes for Hydrospheric Atmospheric Sciences, Nagoya University, 464-8601 Japan【正文语种】中文【中图分类】P4因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
多普勒天气雷达风场反演技术研究进展
随着我 国新 一代 多普勒天气雷 达在全 国的布 网， 对风场反演技术的研究迫在眉 睫。本文着重分 析 了各种反演技术及其优缺点， 并对 其发展趋势和
在业 务上应 用 的可行 性进行 了讨 论 。
匀风假定下 ， 利用低仰角 的 Ｐ Ｉ Ｐ 资是 种近似 。Ｖ Ｐ方法对多普勒速度变化很敏感 ， Ａ 计
关
键
词 ：多普勒天气雷逸； 多基地天气雷逸 ； 风场反演 文献标识码 ： Ａ 况， 其假设前提在很多情况下得不到满足， 难以反应 水平风场的真实结构。 ２ ０世纪 ７ ０年代 ， 局 地 均 匀 风 和线 性 风 场 的 在 假定下 ， 提出了用速度体积处理 （ Ｖ ） Ｖ Ｐ 技术 求 解散度和变形量。但 ｗ Ｐ 方法需要进行体扫， 计算 量很大 ， 出的风场分辨率只有 １ ｋ 不能满 足 反演 ０ ｍ， 中尺度分析的要求 ， 对于风场和涡度场的估计 ， 也不 能唯一确定 ， 因此已很少使用。陶祖钰 在局地 均
一
定的近似性， 同时使涡旋 和辐散运动被夸大 。 “ 雷达 回波相关法 “ 采用连续时次的体扫
资料， 假定反射率因子 的变化 由局地风的运动引起， 通过反射率因子 的相关分 析来反演风场。Ｒｎ ｈｒ ｉ ａ ｅ ｔ
收稿 日期 ： ０ ． ・ ｊ 回日期 ： ０ ￣ ． ． ２ １ ６１ 修 ０ ０ ４ ２ １ ９ｏ ０ ４
中图分类号：Ｎ ５ ． Ｔ ９９４
多普勒天气雷达能够获取粒子的径向速度和反
射率 因子等信息 ， 因而成为研究灾害性天气 和超短
期预报最为有效的工具， 同时也是研 究大气边界层 的重要手段。但径向速度只是风场的一个分量 ， 如 何通过反演技术求解三维风场 ， 一直是气象学 的一 个重要研究方 向。风场 的三维结构 ， 对研究 中小尺 度系统的形成机理 、 气边界层 的复杂结构都具有 大
从单多普勒雷达的速度等值线分布反演风场
从单多普勒雷达的速度等值线分布反演风场肖伟军;陈恒明【期刊名称】《广东气象》【年(卷),期】2000(000)001【摘要】@@ 引言rn众所周知,多普勒雷达只能测得径向速度,要获得水平风矢量场,必须用两部或三部雷达同时测量.由于多普勒雷达价格昂贵,不少气象工作者致力于从单部多普勒雷达提取水平风场信息.Waldteufel和Carbin提出了VVP(Volume Velocity Processing)方法.Koscielny,Doviak和Rabin用简化了的VVP方法(假设每个分析体积内的风矢量均一),反演出一个静止锋形势下的行星边界层风场.但VVP方法要求进行多达7个仰角的立体扫描,并且要求每个约30°的扇形体积的数千个数据进行最小二乘法拟合.所以,无论测量还是资料处理,VVP的工作量都非常大,而且反演的风场空间分辨率低.陶祖钰教授提出的VAP(Velocity Azimuth Processing)方法,从单部多普勒雷达测得的径向速度随方位角分布反演风场,虽然能从理论上讨论误差和指出对原始资料进行预处理的必要性,但对于经验不足的气象工作者来说,难度仍然很大.【总页数】4页(P7-10)【作者】肖伟军;陈恒明【作者单位】广州中心气象台,510080;广州中心气象台,510080【正文语种】中文【中图分类】P4【相关文献】1.从单多普勒雷达速度场反演散度场 [J], 刘淑媛;陶祖钰2.单多普勒天气雷达反演风场高原低纬区域同化应用 [J], 李华宏;曹杰;王曼;胡娟;闵颖3.用二步变分法反演的单多普勒雷达风场研究中尺度暴雨 [J], 孙宁;寿绍文;吴海英;陈列;毛宇清4.单多普勒雷达反演热带气旋近中心风场的VAP扩展应用方法 [J], 罗昌荣;孙照渤;魏鸣;池艳珍5.用单部多普勒雷达径向速度资料反演的风场资料及其应用 [J], 戴铁丕因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
从单Doppler速度场反演风矢量场的VAP方法
从单Doppler速度场反演风矢量场的VAP方法陶祖钰【期刊名称】《气象学报》【年(卷),期】1992(050)001【摘要】从单Doppler速度场反演风矢量场的VAP（Velocity Azimuth Processing）方法是在假定相邻方位角的风矢量相等的前提下，从单部Doppler雷达所测得的各个距离圈上的径向速度随方位角分布的廓线推算风向和风速的方法。
这个假定可以保证反演所得的风矢量场中仍保留次天气尺度的风场信息。
对VAP方法反演公式的误差分析表明，反演出的风向误差为20－30度，与常规测风的误差相近。
风速误一般为10°m/s，但在某些特定的情况下可达到与风速相同的量级（101m/s）。
用VAP方法反演风矢量场前必须首先消除原始Doppler速度资料中的脉动。
它可以通过简单的一维线性平滑实现。
文中给出了一个反演实例，从中可以分析出次于天气尺度的切变线和辐合线。
常规天气图和UHF雷达的风廓线预测表明，这些次天气尺度系统是存在的。
它们与反射率因子分布的配置还表明这些次天气尺度系统是和降水相联系的。
【总页数】10页(P81-90)【作者】陶祖钰【作者单位】北京大学地球物理系【正文语种】中文【中图分类】P457.5【相关文献】1.基于风向线性变化假定的单Doppler雷达风场IVAP反演技术 [J], 王欣颖;梁旭东2.由单个多普勒雷达探测资料反演风矢量场的变分方法 [J], 邱崇践3.由单Doppler雷达资料反演水平风场的简单共轭函数方法的改进方案 [J], 邱崇践;Xu.,O4.单多普勒雷达反演热带气旋近中心风场的VAP扩展应用方法 [J], 罗昌荣;孙照渤;魏鸣;池艳珍5.单多普勒雷达VAP方法反演水平风场的检验 [J], 刘淑媛;刘黎平;郑永光;陶祖钰因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
利用单多普勒反演风场识别龙卷
反演方 法 ； 海 燕 和 葛 润 生 Ｊ 出涡 度 一散 度 姜 提 方法 。任何 一种 单多普 勒 雷 达风 场反 演 技术 均 需引人 不 同 的假 定 条 件 ， 定 条 件 的恰 当与 否 假
是决定其反演质量及计算量大小 的关键 ， 而要
在业 务上使 用雷 达反 演资 料 ， 需保 证 使 用简 便 ， 计算 量小 ， 精度高 的条 件 。 为此 ， 选择 一 个符 合 此 条件 的反演方 法尤 为重 要 。本 文假 定 单位 分
∑ ∑ ｃ ｓ（ 一 × ｉ ） ｎ。
ｒ＝ ｌ 口＝ ０ｌ
（） ４
由于 （ｏ ０ ）是 在 分 析 单 元 ［１一 ｒ， １一 ｒ ，０ ｒ ２０
２
］的中心 ， 以（）等式 右 边 的一 项 正 负相 消 所 ４
结果 为 ：
ｒ ２
３ 卷 ４期 １
浙
江
气
象
９
利 用 单 多 普 勒 反 演 风 场 识 别 龙 卷
陈 列 彭霞云 赵 放
（ 江省气象台 ， 浙 浙江 杭州 ３０ １ ） １０７
摘要 ： 利用单多普 勒雷达 的基数据资料 ， 运用 Ｖ Ｐ方法对风场 进行 反演 ， Ｐ 获得极坐标 的切 向风场 ， 后插值 最 到直角 网格坐标系 。对 ２０ 年 ８月 １ ０７ ８日发生 的龙卷进行模拟试 验 ， 在反演 风场 中搜索龙卷 的旋转 流场来 识别龙卷 ， 并计算 改进 的 Ｔ Ｓ ＴｒａｏＶ ｒ ｘＳ ｎｔｒ） Ｖ （ｏｎｄ ｏｅ ｉ ａ ｅ值来判定龙卷 。 ｔ ｇ ｕ 关键词 ： 反演 ；Ｐ 方 法 ； ＶＰ 龙卷 ；Ｖ ＴＳ
构 。水 平 风场反 演示意 图如பைடு நூலகம்图 １ 。
ｌ ０
多普勒雷达风场反演VAP方法的资料预处理
多普勒雷达风场反演VAP方法的资料预处理
白洁;陶祖钰
【期刊名称】《应用气象学报》
【年(卷),期】2000(011)001
【摘要】在分析了三类单多普勒雷达反演风场方法的基础上,认为VAP方法是近期内可望在业务中应用的方法,并指出VAP方法的关键是能否将原始资料中的中-β及以上尺度的风场信息过滤出来,以消除中-γ尺度以下风场信息对反演结果的影响.为此提出了二维区域滑动低通滤波方法对资料进行预处理.此外还对VAP方法的风速计算公式进行了改进以减小计算误差.
【总页数】6页(P21-26)
【作者】白洁;陶祖钰
【作者单位】空军第七研究所,北京,100085;北京大学地球物理系暴雨监测与预测国家重点实验室,北京,100871
【正文语种】中文
【中图分类】P4
【相关文献】
1.基于VAP方法的多普勒雷达风场反演研究 [J], 周鑫;刘艳
2.一次冰雹过程的多普勒雷达资料的风场反演与分析 [J], 石燕;冯晋勤;闵爱荣;李武阶
3.C波段双多基地多普勒雷达资料处理和三维变分风场反演方法研究 [J], 刘黎平;莫月琴;沙雪松;苏涛
4.单多普勒天气雷达非对称VAP风场反演算法 [J], 谢千里
5.单多普勒雷达风场反演的扩展VAP方法(Ⅰ):方法与对比试验 [J], 周振波;闵锦忠;彭霞云;杜宁珠
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用EVAP方法反演冷流暴雪的风场及检验
用EVAP方法反演冷流暴雪的风场及检验杨成芳;李泽椿;王俊【期刊名称】《气象学报》【年(卷),期】2010(068)004【摘要】EVAP(Extended VAP)雷达反演方法是在忽略空气垂直运动速度而考虑云雨粒子下落速度影响的条件下,导出从雷达多仰角多普勒速度资料产生不同高度上的水平径向速度计算公式,然后利用VAP方法来反演出等高面上的二维水平风场.利用烟台多普勒天气雷达资料,采用EVAP方法反演了2005年12月山东半岛两个风场背景条件和暴雪落区均有明显差异的冷流暴雪个例水平风场.将雷达实测的径向速度、反射率因子插值到各等高面上,并与反演的同等高面风场叠加显示,以此分析反演的风场是否与原始雷达数据相符.此外,还与地面自动站风场、高空风场等实测资料进行对比,综合检验反演结果的合理性和可靠性,并进一步分析了冷流暴雪的中尺度风场结构.结果表明,反演风场与实测资料相符;EVAP方法对强风和弱风的冷流暴雪个例都可反演出不同高度的中尺度风场结构,反演的西南风与东北风、西北风与东北风之间的切变线和强回波带相对应,揭示了暴雪产生的动力机制,说明EVAP方法对不同风场条件的暴雪中尺度系统都有一定的反演能力.高时空分辨率的EVAP反演风场弥补了天气图上仅能分析出山东半岛西北风的缺憾,且反演过程中一个体扫的计算时间不足1 min,因此EVAP反演的中尺度风场信息适合在冷流降雪的短时临近预报业务中应用.【总页数】7页(P577-583)【作者】杨成芳;李泽椿;王俊【作者单位】南京信息工程大学大气科学学院,南京,210044;山东省气象台,济南,250031;国家气象中心,北京,100081;山东省人民政府人工影响天气办公室,济南,250031【正文语种】中文【中图分类】P412.25【相关文献】1.一种基于BP神经网络方法的HY-2A散射计反演风场偏差订正方案 [J], 潘微;邢建勇;万莉颖2.从单Doppler速度场反演风矢量场的VAP方法 [J], 陶祖钰3.2008年1月26日南京暴雪中尺度风场结构双雷达反演研究 [J], 周海光4.针对C波段组网SAR卫星的风场优化反演方法研究 [J], 万勇;时晓磊;戴永寿5.单多普勒雷达VAP方法反演水平风场的检验 [J], 刘淑媛;刘黎平;郑永光;陶祖钰因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
变分方法反演双多普勒雷达低层二维风场
变分方法反演双多普勒雷达低层二维风场
黄思训;曹小群;闵锦忠
【期刊名称】《大气科学学报》
【年(卷),期】2008(031)004
【摘要】提出用变分方法和正则化方法相结合反演双多普勒雷达资料的低层二维风场的方法,即在目标泛函中加入正则化项(先验信息项)且合理选择正则化参数.数值试验结果表明:正则化项的引入能有效滤除反演风场中因奇点和观测资料引起的误差,提高反演精度,得到最优的全局反演风场.
【总页数】7页(P453-459)
【作者】黄思训;曹小群;闵锦忠
【作者单位】中国人民解放军理工大学,气象学院,江苏,南京,211101;中国人民解放军理工大学,气象学院,江苏,南京,211101;国防科技大学,湖南,长沙,410073;南京信息工程大学,江苏省气象灾害重点实验室,江苏,南京,210044
【正文语种】中文
【中图分类】P412.16
【相关文献】
1.由单个多普勒雷达探测资料反演风矢量场的变分方法 [J], 邱崇践
2.用双多普勒雷达反演降水系统三维风场试验研究 [J], 刘黎平
3.双多普勒雷达反演强风暴三维风场的数值试验 [J], 何宇翔;肖辉;杜秉玉;刘术艳
4.双多普勒天气雷达反演大气三维风场的个例研究 [J], 古金霞;顾松山;陈钟荣;裴
宇杰
5.四维变分方法反演低层风场能力研究 [J], 牟容;刘黎平;许小永;庄薇
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单多普勒雷达二维风场反演——Extended VPP方法
方德贤1，2 3 董新宁4慕熙昱 1葛文忠1
1 南京大学中尺度灾害性天气教育部重点实验室，南京，210093
2 重庆市气象台，重庆，401147
3 南京工业大学，南京，210093
4 重庆市气候中心，重庆，401147
摘要
文中提出的EVPP(Extended Velocity Plan Processing)方法是根据风场连续及局部分片光滑的性质，假定在一很小的分析窗内风矢量保持线性变化关系，使得在分析窗内反演得到的风场在矢径上的投影与实际观测的多普勒雷达径向速度场之间的误差达到最小，并利用零速度线这一特点对问题的求解做出约束，使得所得解尽可能达到全局最优，即：(1) 利用变分的思想求出水平风速的大小及方向；(2) 利用风场局部分片光滑，对风的方向做出矫正。
虽然由于风场受到线性假设这一限制，使得其使用的范围得到了局限，但是在本文中利用零速度线这一特征使得反演的结果得到了进一步的提高。
文中利用模拟的理想个例和实际观测到的个例分别进行了研究分析。
为了证明其理论的可行性，首先我们利用三维冰雹云模式模拟了辽宁2005年7月8日的一次冰雹云过程，考虑到个例的代表性，我们选择了辐合、辐散、旋转以及均匀风场等4种类型的流场结构进行了模拟分析，同时为了验证该种方法对于资料质量的依赖性以及噪声的敏感性，我们在理想质量中加入了随机噪声。
从对模拟风场的反演，证明了该方法理论上的可行性，而且噪声对其结构的影响不大。
然后针对台风、飑线、强对流等实际天气过程作了进一步分析。
最后对反演结果进行了误差分析，结果表明这一方法能较好地反演出中尺度系统的水平流场结构。
关键词：零速度线，线性规划，速度模糊。
初稿时间：2006年1月6日；修改稿时间：2006年5月11
资助项目：国家自然科学基金项目“淮河流域能量与水分循环试验（HUBEX）"(49794030)。
作者简介：方德贤，主要从事雷达资料质量控制和雷达风场反演、强天气识别等工作。
E-mail：cqhawk@。