第八章 雷达回波的识别和分析
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(二)风速不变、风向随高度变化的各种图象
当风速随高度保持不变时，各种颜色的多普勒速度带 都收敛于显示区的中心，即雷达所在处。多普勒速度 零值带的曲率表明了风向随高度的变化，逆转风产生 一个反型S的零值带而顺转风产生一个S型的零值带。 当风向随高度先顺转后逆转时，S 型带随雷达距离的 增加（高度增加）而转变为反S带。
一、回波强度分析技术
由雷达反射率因子Z值大小即可判别回波强弱．
瑞利散射
另外，回波形态特征、回波特殊结构和形态、 回波移动特点可知回波强度
雷达回波的识别技术优秀
二、脉冲多普勒天气雷达径向速度场分析技术与方法
对多普勒径向速度场基本特征的研究，可按
•零径向速度线； •朝向雷达分量(负)、离开雷达分量(正)范围、分布及中心； •强多普勒径向速度梯度带
Perpendicular
（a）环境风场的平面图：固定风速为40海里/小时，风向在地面为 南风（图象中心），均匀地经西南风变为图象边缘处的西风。（b） 相应的单多普勒速度图象。（c）说明如何利用多普勒零值曲线来解 释水平均匀流场的风向。（a）中的箭头长度正比于风速。颜色表示 多普勒速度值：正值（红色，桔黄色）表示离开雷达，负值（绿色， 兰色）表示朝向雷达。
雷达回波的识别技术优秀
风速随高度增加（地面为0）、风向随高度顺转的垂直风廓线（左图） 以及相应的多普勒速度图象（右图）。多普勒速度负值是朝向雷达 而正值是离开雷达，图象东部和西部边缘的颜色突变代表了己被了 混淆的更大的速度值，因为它们超出了±50海里/小时的奈科斯特速 度间隔。雷达位于图象中心。
雷达回波的识别技术优秀
雷达回波的识别技术优秀
Single Doppler Interpretation
雷达回波识别
合肥 7月10日08时
合肥 02 6月27日
合肥 02 6月24日
3.4降雪 特征: PPI 与连续降雨回波类似(分布均匀, 丝缕状),水平范围大, 回波强度弱 10 ~15dBZ RHI:回波顶高比层状云连续降雨高度低,平整
2006年1月18山西临汾
4.非降水回波
4.1云的回波 （1）云滴大小,以测雨雷达为准 （2）回波特征,强度弱 （3）云分类:层云,积云,混合云
7月2日 01：12
2.3同波长干扰
产生原因：近距离有两部以上波长相同的雷达同时工作,一 部雷达发射出来的电磁波能量通过地物或降水的散射，进 入另一部雷达接收机。 特点：单条或多条线状，点线状回波带，从中心以等间隔 呈螺旋状向四周放射。
2.4飞机、船只回波
特点： 点目标，在雷达PPI回波上呈圆点状或者”一”字形
Laughlin, TX (KDLF) Precipitation Mode Bat Roost Rings
(/groups/birdrad/COMMENT.HTM)
2.5海浪回波
形成原因：海水表面张力波和重力波引起的散射和反射，当雷达频 率>=X波段，前者起主导，否则两者都有作用，除非发射频率足够 低，前者可忽略。 特点： 由许多针状组成，呈扇形向外辐射，强度弱且均匀。 影响条件（1）雷达性能参数；(2)海面及风浪情况；(3)雷达探测条件
4.2雾的回波 近地面,比云更弱,类层云.
4.3闪电回波
4.4 晴空大气回波 1.定义:无降水云时的晴空出现回波 2. 回波特征: PPI 圆点状 窄带状,波状 3.产生原因
4.湍流散射回波
大气湍流散射回波与降水回波相似，呈现弥散目 标的特性，引进ŋ（湍流等效反射率因子）描述散射 能力(Tatarski)。
《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
03
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。
航空气象 10.2雷达回波的识别
单部雷达在晴天观测到的地物杂波图
广汉机场周围地物杂波
(二)不同云状降水回波的识别
1.层(波)状云降水回波特征
平显上，层（波）状云降水 回波范围较大，显绿色，呈 比较均匀的片状，边缘模糊
层(波)状云降水回波平面显示
层(波)状云降水回波平面显示
层(波)状云降水回波特征
在高显上，层状云降水回波 高度不高，顶部较平坦
雷暴区降水平面和高度显示图
方位角55.5度
4.强风暴
与飑线相连的强风暴对应着一 条强降水线，这时几个雷暴排 成一排，降水区连在一起，强 回波形成一个个分离的红色区 域。有时有辉斑回波，表明可 能有冰雹出现。
飑线风暴的平面显示
雷达平面显示图上的“钩状”回波
（2）对流云的回波
在平显上呈分散孤立的小 块状，尺度很小， 在高显上，呈米粒状或上 大下小的倒梨状。
对流云的回波
方位角332.1度
对流云的回波
方位角329.3度
2.雾的回波
PPI 上 ， 雾 的 回 波 呈 均 匀 弥散状，犹如一层薄纱罩 在荧光屏上，
在RHI上，雾的回波高度 很低，顶高只有1km左右
雾的回波
三、雷达图上的雨带分析
1.暖锋雨带 2.冷锋雨带 3.对流云降水带
1.暖 锋 雨 带
带状结构，宽约100千 米，与地面锋线平行， 随时间缓慢移动。
暖锋雨 带
2.冷 锋 雨 带
窄雨带比较连续，宽雨带沿活跃 的冷锋分布，都与地面锋线平行
窄的冷锋雨带
宽的冷锋雨带
3.对流云降水带
（1） 零 散 阵 雨 （2）阵 雨 线 （3）雷 暴 区 （4）强 风 暴
加拿大蒙特利尔附近的垂直剖面图
层(波)状云降水回波高度显示
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
第八章 雷达回波的识别和分析 (2)
海浪，假回波。 气象回波——气象目标物对雷达电磁波的散射或反射
引起的回波。
降水回波：层状云降水；对流云降水；混合云降水。 非降水回波：云；雾；晴空回波。
非气象回波
地物回波
特点：块体小，强度大，回波边缘清晰，位置固定不 变，且回波和地物所在的位置是一致的。
15：55
16：07
16：13
16：19
16：25
16：31
16：37
16：43
16：49
16：55
17：02
17：08
17：14
17：20
17：26
17：32
17：38
17：56
18：14
探测内容
回波分类
非气象回波——非气象目标物对电磁波的散射或反射 以及由于雷达性能引起的虚假回波。
探测内容
回波位置：PPI，RHI，CAPPI 回波高度：RHI，基于PPI利用测高公式
探测内容
回波强度与速度
强回波区与强速度区有一定配合
0.5
1.5
探测内容
回波形状
涡旋状，带状，絮状，均匀片状，零散孤 立，钩状
探测内容
回波的移向移速
回波的演变趋势
14：30
15：12
15：37
• 一种灾害性的中小尺度天气系统，过境 时能引起温、压、湿、风等气象要素的 剧烈变化。
• 会造成剧烈的地面大风和风切变，对于 农作物、建筑物以及处于起飞或降落过 程中的飞机危害极大。
阵风锋的危害
回波特征
PPI回波特征：分布成片，面积较大，结构均匀， 边缘模糊，强度较弱（一般在20－30dBZ）；
RHI回波特征：结构均匀，顶部平整，相对起伏较 小（相对于对流云降水），垂直厚度不大（一般5 －6km，因地区、季节而不同），水平尺度要比垂 直尺度大得多。
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。
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鸟的回波
鸟的回波
晴空回波
阵风锋的回波
• 定义：对流风暴中的冷性下沉气流到达 低空，并向外扩散，与低层暖湿空气交 汇而引发强风，其前缘就是阵风锋。
• 雷达回波特征：强度图上表现为一条狭 长的线状窄带回波；速度图上表现为速 度的辐合线。
阵风锋回波
2004年4月22日冷空气爆发（合肥雷达）
阵风锋的危害
尾瓣在PPI上的虚假回波——虚假回波与真实回波的强中心相 似，关于雷达中心对称分布，并随着真实回波的移动而移动；
旁瓣在PPI上的虚假回波——“枝状回波” ，分布在真实回波 的两侧，并随着真实回波的移动而移动；
旁瓣在RHI上的虚假回波 ——“指状回波”，其形状与强回波 中心相似；
层状云连续性降水——片状回波
产生超折射回波的气象条件
辐射超折射 平流超折射 雷暴超折射
非气象回波
同波长干扰
当近距离有两部以上波长相同的雷达同时工作时， 会出现特殊的回波，常表现为单条或多条线状， 有时也呈点线状回波带，从中心以相等的间隔呈 螺旋状向四周放射出来。
同波长干扰回波
多条线状
单条线状
非气象回波
飞机、船只回波
地物；超折射（远处的地物）；同波长干扰；飞机，船只，
海浪，假回波。 气象回波——气象目标物对雷达电磁波的散射或反射
引起的回波。
降水回波：层状云降水；对流云降水；混合云降水。 非降水回波：云；雾；晴空回波。
非气象回波
地物回波
特点：块体小，强度大，回波边缘清晰，位置固定不 变，且回波和地物所在的位置是一致的。
常用的识别方法： 比较法：地物回波图像比较固定，而降水回波变 化较大； 探测时改变天线仰角识别法
非气象回波
超折射回波
特点：发生超折射现象时产生的回波，使得通常看不到地 物回波的距离上也出现地物回波，实质是地物回波。
气象意义
预示着大气低层或中层存在逆温层，即大气比较稳定； 在降水过程中出现时预示着对流已减弱，降水即将中终止; 长期存在时需要发出环境污染预报； 当有强冷空气入侵时还可能出现强对流天气。
• 一种灾害性的中小尺度天气系统，过境 时能引起温、压、湿、风等气象要素的 剧烈变化。
• 会造成剧烈的地面大风和风切变，对于 农作物、建筑物以及处于起飞或降落过 程中的飞机危害极大。
阵风锋的危害
对流云阵性降水——块状回波
回波特征
PPI回波特征 • 通常由许多分散的单体组成，结构密实，边界 清晰，回波强度大；
RHI回波特征 • 柱状，顶部常为云砧状或花菜状，结构中有强 中心，厚度6-7km，夏天可大于10km。
对流云阵性降水——块状回波
探测的一般结论
生消变化快，单体生命史一般十几分钟至几十分 钟；
回波顶上升速度比云顶上升快，强回波增长快 对流云降水回波无零度层亮带
积层混合云降水——絮状回波
回波特征
PPI回波特征：分布范围大，边缘破碎，内夹结实 的团块，结构不均匀，有时会出现不完整的零度 层亮带；
RHI回波特征：回波顶高度起伏，共存对流云阵性 降水回波特征和层状云连续降水回波特征。
特点：在PPI上呈圆点状或“一”字形，移动 速度快。
海浪回波
沿海地区的雷达在风力较大时，水平探测或者俯 视探测时可能会出现，而且随着风力的增大，回 波出现的距离和范围将有所增大；
针状回波体呈扇形向外辐射，强度较弱且均匀。
非气象回波
天线辐射特性引起的虚假回波
产生原因：虽然旁瓣、尾瓣的能量分布非常小，但当旁瓣或尾 瓣发射的电磁波在近距离遇到一些特别强的降水回波中心时， 反射或散射回来的电磁波也可能被接收机接受到，从而产生虚 假的回波。
雷达回波的识别与分析
➢回波探测概述
➢探测内容（回波位置，高度，强度与速度， 形状，移向移速，演变趋势） ➢回波分类
➢非气象回波 ➢气象回波
➢降水回波 ➢非降水回波
探测内容
雷达扫描方式
PPI扫描。固定仰角，雷达在360゜方位上做圆锥面扫描。 RHI扫描。固定方位角，雷达在垂直面上做上下扫描。 VOL体积扫描。多仰角PPI扫描。
非降水回波
云的回波 回波特征（层云，积云，混合云）：类似于相
应的降水回波 雾的回波 类似于层云，近地面1-2km，强度小于10dBZ，
薄纱状
非降水回波
晴空大气回波 定义：无降水云的晴空产生的回波 概述：散射机制不同 回波特征
分类 圆点状：鸟或昆虫，热对流泡 窄带或层状：大气中强折射指数梯度，湍流
层状云降水的一个重要 特征，通常出现在零度 等温线以下几百米处的 一个高回波强度带。
层状云连续性降水——片状回波
亮带形成原因
融化效应 碰并聚合效应 速度效应 粒子形状效应
亮带的意义
层状云连续降水的一个重要特征 反映了这类降水中有明显的冰水转换区，利于探讨降
水机制 表明层状云降水中气流稳定无明显对流活动 可由亮带位置大致确定0゜等温线高度
回波特征
PPI回波特征：分布成片，面积较大，结构均匀， 边缘模糊，强度较弱（一般在20－30dBZ）；
RHI回波特征：结构均匀，顶部平整，相对起伏较 小（相对于对流云降水），垂直厚度不大（一般5 －6km，因地区、季节而不同），水平尺度要比垂 直尺度大得多。
层状云连续性降水——片状回波
零度层亮带（0゜层融化 带）
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16：55
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17：56
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探测内容
回波分类
非气象回波——非气象目标物对电磁波的散射或反射 以及由于雷达性能引起的虚假回波。
探测内容
回波位置：PPI，RHI，CAPPI 回波高度：RHI，基于PPI利用测高公式
探测内容
回波强度与速度
强回波区与强速度区有一定配合
0.5
1.5
探测内容
回波形状
涡旋状，带状，絮状，均匀片状，零散孤 立，钩状
探测内容
回波的移向移速
回波的演变趋势
14：30
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