多普勒天气雷达不同仰角数据定量估测降水对比分析
不同校准方法检验雷达定量估测降水的效果对比
分法对 区域降水量进行校准后指出变分法校准效果 量 。文 中所用 资料 经过 去 除 地 物杂 波 和超 折 射 回波 较优 ， 提高 雷 达 定 量 测 量 区域 降水 量 精 度 的 一 种 等 非气象 杂波 的质 量控制 Ｊ 是 。 较理 想 的方 案 。而 尹 中海 等 ¨ 指 出 ， 着 观 测 次数 １ １ 雷 达 ｚ一 关 系估测 降水 精度 随 ． ， 的增加 ， 卡尔曼滤波校 准方法估算 降水量的精度不 天津雷达为 ＣＮ Ａ Ｉ Ｒ Ｄ— Ａ型， 降水算法完全 Ｓ 其 断提 高 。何宇翔 等 则 在对 比分 析 了不 同校准 方法 采用 美 国 ＷＳ 一 ８ 雷达 的降 水算 法 ， 测 降 水 默 Ｒ ８Ｄ 估 ， ０ １ 关 的估 测效 果 后 指 出 ， 合 校 准 法 和最 优插 值 校 准 法 认 ｚ一 关 系为 Ｚ＝３０×Ｉ加。基 于 此 ｚ一， 系 估 联 得出的降水量计算精度最高 。但上述研究多是 以只 确定 ｚ一， 系 或 只基 于 雨量计 在点 上 的测量对 雷达 关 降水估测进行校准 ； 而先建立适用本地 的ｚ一 关系， ， 同时应用不同校准方法进行降水估测的研究较少。 本文 在对 雷 达 基 数 据 质量 控 制 的 基 础 上 ， 用 采
降水类型 ， 建立适 用本地 的雷达 ｚ— Ｊ关系。经 实际应用检验 ， 混降水类型 ｚ—ｊ 系具 实用性 。在 天津本地化 ｚ— 积 关 关 系基础
上， 通过 了对 比分析 ６种不 同校准方法在天津夏季降水估测 中的检验 效果。结果表 明 ： ，关 系校 准法和 最大集成 法对 降水 ｚ一 的估测偏 高， 误差较 大； 最优 插值 法的估测精度 最 高， 平均 绝对误差 和均方根误 差最 小； 但计 算不 同校 准方 法与 实况相 关性表
在一次强降水天气过程中X波段移动雷达与S波段雷达对比分析
在一次强降水天气过程中X波段移动雷达与S波段雷达对比分析发布时间：2021-11-29T03:44:37.363Z 来源：《现代电信科技》2021年第14期作者：申天瑶章婉奇余星毅魏雯婷方韵[导读] 为研究X波段移动雷达的实用性，通过对长沙S波段多普勒天气雷达和莲花X波段移动雷达资料在一次暖区强降水天气过程中的观测资料结合自动站降水资料进行对比分析，得出：X波段移动雷达在探测降水回波时，衰减严重，探测到的回波强度较S波段多普勒雷达弱；在探测降水回波的强度变化趋势以及移动比变化时，与S波段雷达探测结果基本一致；X波段移动雷达对弱到中等强度降水回波具有更灵敏的探测能力，与S波段雷达相结合使用，能在短临预报预警和人工增雨防雹中发挥重要作用。
（长沙市气象局 410000）摘要：为研究X波段移动雷达的实用性，通过对长沙S波段多普勒天气雷达和莲花X波段移动雷达资料在一次暖区强降水天气过程中的观测资料结合自动站降水资料进行对比分析，得出：X波段移动雷达在探测降水回波时，衰减严重，探测到的回波强度较S波段多普勒雷达弱；在探测降水回波的强度变化趋势以及移动比变化时，与S波段雷达探测结果基本一致；X波段移动雷达对弱到中等强度降水回波具有更灵敏的探测能力，与S波段雷达相结合使用，能在短临预报预警和人工增雨防雹中发挥重要作用。
关键词：强降水，雷达资料，对比分析1 引言由于多普勒雷达探测“点少面广”，探测盲区和距离衰减不可避免，有时因网络故障或雷达故障，实时探测资料也难以保障。
而X波段移动雷达较S波段多普勒雷达探测距离小，但稳定性及可维护性更好，X波段雷达发射功率低且天线直径小，且短波雷达对弱气象目标物有更灵敏的探测能力，能够有效补充S波段雷达探测的不足[1]。
将X波段雷达和S波段多普勒雷达资料结合起来使用，相互弥补不足，有效提升防灾减灾能力，因而将X波段雷达与S波段雷达资料在一次暖区强降水天气过程中进行同步对比观测，有效提高预报预警准确性，在防汛中起到重要作用。
L11-12_多普勒雷达测雨
▪ 广州新一代多普勒雷达覆盖了广州市全境以 及珠江三角州的大部分地区，北江流域的部 分。
广州 市多 普勒 雷达 站外 观图
广州多普勒雷达覆盖范围示意图
多普勒雷达成本
▪ 投资
• 4-5千万元（含土建），其中，雷达系统本身投 资约3千万元
算法误差
▪ 滴谱分布假定误差（Assumptions made about the drop size distribution）
滴谱分布对不同类型的降雨是不同的，而实际的滴谱 分布与当地的地形、气候、降雨成因及与雷达的距离有很 大的关系。目前使用的Z-R关系是基于统一的滴谱分布提出 来的，这样的Z-R关系具有较强的不确定性，采用统一的滴 谱分布率定Z-R关系参数进行降雨估算就会引起算法误差
测量ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ差
▪ 超折射(anomalous propagation/bending of radar beam) 超折射也称为异常传播（AP），指雷达波在大气中的 不正常传播引起的测量误差，异常传播的一个重要来源是 波的折射引起的。当雷达波碰到一些物质时，会引起雷达 波的折射，从而产生特别强的雷达回波，这种超强回波一 般被称为超折射。出现超折射的单元也被称为异常点或噪 声点。
▪ 90年代中期中国气象局正式将多普勒天气雷 达作为新一代天气雷达列入气象业务探测系 统的发展规划，并于1997年制订了《我国新 一代天气雷达监测网站点布局方案》
▪ 计划在全国建设126部多普勒天气雷达(2004 年又调整为158部)，建成我国新一代天气雷 达探测网
多普勒雷达国内建设情况
▪ 中国气象局所属华云技术开发公司与美国洛克希德 －马丁公司共同投资组建了北京敏视达雷达有限公 司，在美国WSR-88D的技术基础上，结合相关技术 发展的最新成果，引进、吸收、消化，生产中国新 一代多普勒天气雷达，使用统一的品牌CINRAD
新一代多普勒天气雷达与常规天气雷达的理论对比分析
新一代多普勒天气雷达与常规天气雷达的理论对比分析作者：崔炳俭来源：《科技视界》2018年第23期【摘要】通过对常规天气雷达与新一代多普勒天气雷达在探测原理、系统设备、性能指标和应用产品等方面的对比，进一步认识新一代多普勒天气雷达的优势。
【关键词】新一代多普勒天气雷达；常规天气雷达；理论；分析中图分类号： TN959.4 文献标识码： A 文章编号： 2095-2457（2018）23-0293-001DOI：10.19694/ki.issn2095-2457.2018.23.133【Abstract】By comparing the conventional weather radar with the new generation Doppler weather radar in detection principle，system equipment，performance indicator and application product，the advantages of the new generation Doppler weather radar are further recognized.【Key words】A new generation of doppler weather radar；Conventional weather radar；Theory；Analysis of the0 前言为促进对新一代多普勒天气雷达的认识和了解，加强对新一代多普勒天气雷达的理论研究和应用，转变雷达维修思路和保障模式，更好的熟悉和应用新一代多普勒天气雷达提供的产品信息，并能够在气象保障中将其与其他资料数据有机结合起来，下面就两类不同的天气雷达（常规天气雷达713型为例、新一代多普勒天气雷达以CINRAD/SB型为例）在探测原理、系统设备、性能指标和应用产品等方面进行理论对比分析。
1 探测原理常规数字化天气雷达利用的是降水回波的幅度信息，即利用信号强度来探测云雨区的分布、强度、垂直结构等；新一代多普勒天气雷达除了具备探测云和降水回波的位置及强度功能外，还可利用降水回波频率与发射频率之间变化的信息来测定降水粒子的径向速度，并由此推断风速分布、垂直气流速度、大气湍流、降水粒子谱分布、降水中特别是强对流降水中风场结构特征等。
新一代多普勒天气雷达网探测数据对比分析系统
新一代多普勒天气雷达网探测数据对比分析系统
新一代多普勒天气雷达网探测数据对比分析系统周海光【摘要】China Doppler weather radar network composed of 216 radars will be set up soon. The network radar data comparison is not only very important for finding the radar network operation malfunction and assisting radar calibration, but also works as the foundation to improve the accuracy of the short-range and approaching weather forecast. To resolve this problem, the radar reflectivity comparison software was developed. Firstly, the data in the vertical cross-section along the equidistant line from the adjacent radars was proposed to compare so as to avoid the distance attenuation and beam broadening. Secondly, the rapid coordinate transform algorithm was advanced to save 85% computation time. Furthermore, the three-dimensional spatial mixed interpolation algorithm was also proposed to keep the radar data spatial character and improve the comparison accuracy. This system could automatically identify and process the synchronous data of the radar pairs. Furthermore, it could interpolate and analyze the grid point data in the vertical cross-section along the equidistant line, which could reveal the reliability and coherence of the network data. The simulation results show that the system can meet the requirement of the objective analysis on the network data.%我国即将建成由216部多普勒天气雷达组成的观测网,组网雷达数据对比分析是及时发现雷达网故障、为雷达定标提供参考,提高短时临近天气预报准确率的基础.为解决上述问题,研发了雷达组网数据对比分析系统.首先,针对距离衰减和波束展宽对雷达探测数据的影响,提出利用相邻雷达等距离线垂直剖面内的网格数据进行对比分析；然后,为了满足实时计算需求,提出快速等距离线坐标变换算法,算法可节约85％的计算时间；针对雷达数据空间分布特点,提出三维混合插值算法,以便最大限度保留原始数据特征,提高数据对比分析精度.系统可自动处理相邻雷达时间同步数据,统计分析等距离线垂直剖面内的数据,实现组网数据可靠性和一致性的客观评估分析.实验结果表明,软件系统能够满足组网雷达数据客观评估需求.【期刊名称】《计算机应用》【年(卷),期】2013(033)001【总页数】6页(P270-275)【关键词】新一代多普勒天气雷达;双线性插值算法;等距离线;雷达拼图;软件系统【作者】周海光【作者单位】中国气象科学研究院灾害天气国家重点实验室,北京100081【正文语种】中文【中图分类】TP311.560 引言多普勒天气雷达探测资料具有很高的时空分辨率，在局地强降水、暴雨、飑线、冰雹、龙卷、雷暴、暴雪和登陆台风等灾害性天气的临近预报和三维精细结构研究中发挥着越来越重要的作用。
常规天气雷达与新一代多普勒天气雷达对比分析
常规天气雷达与新一代多普勒天气雷达对比分析摘要：在进行天气预测和自然灾害预防方面，天气雷达发挥了很大的作用，更先进的天气雷达对人们的生活也起着为更好的帮助作用。
本文中将通过对比研究常规的天气雷达（以常规天气雷达713型为例）和新一代的多普勒天气雷达（以CINRAD/SB型为例），分析新一代多普勒雷达存在的优点。
关键词：常规天气雷达；新一代多普勒天气雷达；对比分析；优势前言随着现代科学技术的不断进步，先进的设备被运用到各个领域当中。
人们发明研究了天气雷达，对未来的天气进行了有效的预测，同时也规避了很多将要发生的危险，新一代多普勒天气雷达的发明运用使侦测到的数据更加准确，取得更好的效果[1]。
本文将对新一代多普勒天气雷达的优点通过与常规天气雷达比较，希望能够加深人们对新一代多普勒天气雷达的认识和了解，为研究的学者提供参考和借鉴。
一天气雷达的探测方式在天气雷达进行工作的过程中，主要是通过发射声波的方式来进行探测的[2]。
常规的天气雷达通过发射声波至某地的天空中，通过对返回的降水回波幅度信息进行分析研究，达到监测即将降雨的位置、云层的结构、降水的强度等；而新一代的多普勒天气雷达则具备更多的功能，在对返回的降水回波进行分析的同时，新一代多普勒天气雷达还能对发射声波以及降水回波返回的频率进行计算，对其变化信息进行检测，得到探测地区的垂直气流速度、风速以及风速的地区分布差异、降水和强对流降水中的风场结构特征、降水粒子谱等信息[3]。
二常规天气雷达和新一代多普勒天气雷达的结构和特点（一）常规天气雷达的结构和特点以713型为例的常规天气雷达，是一种非相参体制雷达，它的主要元件是其中的磁控管，由磁控管输出大功率的射频信号，通过分析降水回波的强度进行天气的检测。
检测信息内容比较单一，同时检测的精度不高，在大型的天气预测环节中仅由单一资料处理得到的结果容易产生误差，对工作生产活动造成不良影响。
（二）新一代多普勒天气雷达的结构和特点以CINRAD/SB为例的新一代多普勒天气雷达主要有信号发生器、发射机、接收机、调制解调器、显示器和天线等构成，使用国产的永磁速调管内置钛泵抽真空作为末级功率输出管，是具备全相参能力的雷达；它在进行天气监测的工作时，通过发射机有间断的向监测地区发射脉冲式电磁波，通过电磁波的散射作用，不仅对地区的降水信息进行了监测，还能够得到风速、降水粒子谱等信息，通过电磁波散射绘制出监测地区的空间位置结构等，在进行工作的自动化程度、维护性、监测范围等都有了很大的提高，比常规的天气雷达具有更好的性能和应用价值。
利用多普勒雷达定量估测降水试验
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５ ２ ・
维普资讯
２０ ０ ７年第 ４期
气 象 与 减 灾 研 究
Ｖ Ｉ ０ ０． Ｏ． Ｎ ４ ３
仅 随 时 间 ｆ高度 （ 中为 ｈ 的变化 而 变化 ， 、 文 ） 因此有
， ，
ｄｚ Ｊ Ｊ Ｆｈｔ ｄｄ Ｂ＝ｌ ｌ （，） ｔ ０Ｌ ｈ
关键 词 ： 降水量 ， 定量估测 ， 雷达资料 。 中图分类 号 ： ４ ６６ ：４ ５２ Ｐ ２． Ｐ １． ２ 文献标识码 ：Ａ
０ 引 言
江西省抚州市位于江南中部 、 武夷山西侧 ， 中亚热带季风湿润气候区 ， 属 降水时空分布极不均匀 ， 特别
是每年 ７ １ 月 ， — ０ 经常出现持续高温少雨天气 ， 伏秋干旱十分频繁 ， 不仅严重影响工农业生产 ， 而且给人民
Ｒ＝ ａ ｍ
（） ４
式中Ｒ 单 时 内 水 量，、 为 定 数， １０ ａｌ ’ ，为 位 间 降 总 ｍⅡ 待 系 ｍ ／ ， Ｏ 。 均 ： １ ＝
１２ 利 用垂 直积 分 含水 量 估 测降水 ．
垂直积分含水量 与反射因子 ｚ之间的经验公式 为 ：
Ｚ （） ５
其 中， 统计参数 、 与云的类型、 地区、 季节等有关。 由式（ ） １ 和式（ ）则有 ５，
＝
对于单个站点来说 ， 垂直积分含水量 仅随时间 ｔ 的变化而变化 ， 因此有 ＝ ， 可得到利用平均垂 直积分含水量估测降水公式 ：
：
（） ６
式中， 为单位ｔＩ内平均积分含水量， ：ｇ ｎ ／３ ， ； 单位 ｋ／ ； 均为待定系数 ，＝ ／ ６ ， ６ ｍ 、 （ ）ｎ ／ 。
文章 编 号 ：０ ７ ９ ３ （０ ７ ０ —０ ２ ０ １０ — ０ ３ ２０ ）４ ０ ５ — ５
雷达定量估测降水量中双偏振参量的算法
雷达定量估测降水量中双偏振参量的算法赵畅; 魏鸣; 刘红亚; 陈雷【期刊名称】《《科学技术与工程》》【年(卷),期】2019(019)018【总页数】7页(P40-46)【关键词】双偏振雷达; 偏振参量; 定量测量降水量【作者】赵畅; 魏鸣; 刘红亚; 陈雷【作者单位】南京信息工程大学气象灾害预报预警与评估协同创新中心南京210044; 上海中心气象台上海200030【正文语种】中文【中图分类】P412多普勒天气雷达是天气监测和预警的重要探测工具，而基于雷达资料的定量降水估测和预报一直以来是多普勒雷达的重要应用之一。
常规的单偏振多普勒天气雷达只能发射和接收水平方向的偏振波，相比之下，双偏振雷达可以获得更多关于雨滴谱分布和降水类型等方面的信息。
欧美国家已经进行了大量的双偏振雷达研制和产品应用工作。
中国也从上世纪末逐步开展了双偏振雷达的建设、改造和研究工作。
2014年5月底，上海WSR—88D多普勒天气雷达完成双偏振技术升级，成为中国首部业务化的S波段双偏振多普勒天气雷达。
目前，双偏振升级后的雷达产品已经融入上海短时临近预报预警业务中，可以为上海及周边地区的灾害性天气监测分析、预报预警业务以及中尺度数值天气预报模式资料同化提供多样化且更精准的信息。
双偏振多普勒雷达[1]通过发射垂直和水平方向的电磁波，可以分别获取这两个通道的回波信息。
除了能得到常规多普勒雷达的参数反射率因子Z、径向速度V、谱宽W之外，根据不同收发模式两个通道返回的信息，还可得到差分反射率因子Zdr、退偏振因子Ldr、差分传播相移Φdp，差分传播相移率Kdp、相关系数ρhv 等多个偏振参量。
国内外研究结果表明，双偏振雷达在冰雹大粒子识别、降水粒子相态识别、定量估测降水量等方面具有优势。
在降水估测方面，文献[2]研究结果表明，双偏振多普勒雷达的降水估测效果可比传统多普勒天气雷达的效果有较大提高；文献[3]发现偏振算法估算降水的精度会随着降雨强度的变化而变化；文献[4,5]发现，在小雨的情况下，反射率因子Zh和差分反射率因子Zdr的组合关系式R(Zh,Zdr)与传统的Z-R关系相比，定量估测降水量的精度提高不明显，在降雨强度较大时，基于差传播相移率Kdp的估测降水关系式R(Kdp)比R(Zh)和R(Zdr)更好；文献[6]的研究则表明在中到大雨的降水中使用R(Kdp,Zdr)进行降水估测效果要优于R(Zh)、R(Zh,Zdr)和R(Kdp)；文献[2,7]则在QPE(quantitative precipitation estimate)算法中综合使用了Zh、Zdr、Kdp这三种双偏振参量，并给出了基于降水类型识别的优化降水估测算法。
通道TWR01C型雷达与怀化多普勒雷达在一次降水过程中的对比分析
通道TWR01C型雷达与怀化多普勒雷达在一次降水过程中的对比分析摘要：本文利用两个雷达回波数据和降水量数据，通过在2022年4月28日的一次降水过程中通道TWR01C型雷达与怀化多普勒雷达的对比分析，得出两部雷达在回波生消趋势上较为一致，均能正确反映出降水的强弱变化。
但是较之通道TWR01C型雷达，怀化多普勒雷达的探测效果较好，数据类型更多；而通道TWR01C型雷达在时效性，主动性具有更大优势。
在工作中根据两部雷达的相应特性进行结合使用，互相补充，对临近预警预报工作具有促进作用，为通道县在灾害性天气过程和防汛减灾工作中提供重要决策气象服务，具有实际效用。
关键词：多普勒雷达;TWR01C型雷达；对比分析1.引言天气雷达是当前监测降水天气过程最有效的工具之一，它具有很高的时间和空间分辨率。
研究雷达对通道县降水过程的基本特征，有助于提高业务人员对暴雨及短时强降水天气预测预警能力，又因通道侗族自治县属亚热带季风湿润性气候区，雨量充沛，且位于湖南省西南边陲，处于怀化市最南端，属于云贵高原与南岭西端的过渡地带，距离怀化较远。
怀化多普勒雷达属于S波段雷达，完成一次立体扫描观测需要6分钟以上的时间，而且需要经过RPG、PUP处理，才能得到相应的回波数据，因此多普勒天气雷达产品获取的时间具有一定的滞后性，而TWR01C型雷达属于X波段雷达，其探测波长为3cm，相对于S波段雷达，被降水衰减大，对局地强降水等监测能力较差，探测距离也比较小，但是对降水监测实效性较高。
因此，本文着重针对通道TWR01C型雷达与怀化多普勒雷达在一次降水过程中的对比分析，对比TWR01C型雷达与多普勒雷达在降水过程中所展现的差异性，在今后的业务工作中加强两部雷达的结合使用，对通道县气象局的临近预警预报工作具有有效的指导作用。
2.天气背景分析2.1天气实况2022年4月28日08时至29日08时，通道县国家站和区域站总计35站，出现了2站暴雨（降水量级大于50mm），降水主要集中在东北部的溪口镇，其中溪口镇溪口站53.8mm，溪口镇小水村站51.5mm。
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。
多普勒天气雷达在不同降水类型中Z-R关系及检验
多普勒天气雷达在不同降水类型中Z-R关系及检验作者：韩洁李恩莉冯富强来源：《绿色科技》2018年第08期摘要：利用宝鸡多普勒天气雷达的基本反射率因子以及宝鸡区域站和自动站的逐分钟或10 min雨量资料.将2015年汛期降水分为积状云降水、层状云降水、层积混合状降水，并分别计算三种降水类型的Z-R关系中的A、b值。
再对一次降水过程中的自动站雨量进行检验，检验结果显示96.1%的估测与实况值的差距在5 mm以内。
且根据降水强度的不同，发现新的Z—R关系在雨强较大时，降水估测值误差大。
关键词：多普勒雷达;Z-R关系;宝鸡中图分类号：P412文献标识码：A文章编号：1674-9944（2018）8-0209-021 引言多普勒雷达提供的丰富产品为制作精细和准确的短时及临近预报预警提供了最有力的支撑。
本文对雷达的Z-R关系进行重新计算，旨在为越来越重要的短临预报预警中提供更为有效地定量估测降水。
近年来，随着区域气象站的建成，使得加密监测成为可能，尺度较小的短时强降水也能被准确的监测。
为了提高雷达定量估测降水的能力，确定一个适合宝鸡当地的反射率因子Z和降雨率R之间的关系，对短时强降水的短时预报预警有着重要的意义。
2 资料选取和方法利用天气雷达的基本反射率因子及宝鸡各自动站、区域站雨量的统计数据，对201 5年5～8月的13次降水过程，根据降水类型划分为积状云降水、层积混合状降水和层状云降水，再将距离区域站或自动站最近的雷达回波强度挑选出来。
已有的研究表明[1]雷达资料与该分钟观测到的前6 min降水量相对应，依照此原则，由于区域站无逐分钟雨量，因此选择区域站或自动站雷达回波强度前10 min的降雨量，求出小时雨强。
在雷达回波选取过程中，雷达回波强度值小于10dBz的资料，对降水贡献几乎没有或者很小，所以不进行处理，而对于大于60 dBz的资料。
则按照60dBz进行处理，因为少数大雨滴对Z的贡献远大于对R的贡献。
雷达定量测量降水
雷达定量测量降水白先达;王艳兰;孙莹【摘要】根据桂林新一代天气雷达实际定义混合扫捕面,采用降水回波强度分级,用最优化方法统计Z-I关系中的A、b系数,定量测量降水能力得到了明显的提高,比用天气系统分类确立的Z-I关系准确率提高20%,比直接应用美国提供的Z-J关系准确率提高近40%.利用回波强度分级确定降水定量关系操作方便,容易自动变更定量估测降水的关系及实现降水临测业务自动化.%The XINRAD S/B radar was put to use after 2004 in Guilin, and some experiments on radar rainfall estimates were carried out.A mixing scanned plane was defined according to the actual situation of Guilin, by means of the graded radar echo intensity and the optimization method, the coefficients of A and b in Z-I relation are obtained.The capability of measuring rainfall quantitatively is improved obviously.The accuracy increased by 20％ in use of our Z- I relation, compared with the method of weather system classification; increased by 40％ compared with that by the generally used one developed by ing the graded radar echo intensity to set up the Z - I relation for radar rainfall estimates is easy to operate, to change the Z-I relation automatically, and to achieve the automation of rainfall estimates.【期刊名称】《气象科技》【年(卷),期】2011(039)001【总页数】5页(P61-65)【关键词】天气雷达;定量降水测量;Z-I关系【作者】白先达;王艳兰;孙莹【作者单位】广西桂林市气象局,桂林,541001;广西桂林市气象局,桂林,541001;广西桂林市气象局,桂林,541001【正文语种】中文雷达定量测量降水是雷达气象学研究的重要内容。
多普勒天气雷达不同仰角数据定量估测降水对比分析
多普勒天气雷达不同仰角数据定量估测降水对比分析陈垚森【摘要】多普勒天气雷达能定量估测大范围的降雨,是高时空分辨率降雨数据的重要来源,日益成为应用、研究的热门科学问题.针对雷达站能够同时产生多层不同仰角数据的特点,该文利用不同仰角雷达数据分别估算出降水量,对比分析了不同仰角多普勒雷达估测的降雨数据和自动雨量站雨量数据.研究结果表明,多普勒雷达低三层仰角的估测结果与自动雨量站点实测值基本相近,低层仰角雷达数据具有相当的应用价值,在一定程度上能够为多普勒天气雷达的应用提供更大的数据支持.【期刊名称】《广东水利水电》【年(卷),期】2011(000)002【总页数】4页(P28-31)【关键词】多普勒天气雷达;不同仰角数据;定量估测;对比分析【作者】陈垚森【作者单位】中山大学水资源与环境系,广东广州510275【正文语种】中文【中图分类】P412.25引言多普勒天气雷达作为一种主动微波遥感手段,具有高时空分辨率探测的优势,是监测多种中小尺度灾害性天气的新型工具。
在中小尺度系统直接作用下产生的暴雨、冰雹、雷雨大风等,具有历时时间短、强度大、局部性强等特点,一旦出现经常在较短的时间内造成严重的自然灾害[1]。
面对如此的灾害性天气(如暴雨),常规的气象探测由于受条件限制,如地面雨量站的空间分辨率低、分布不均匀等,容易在恶劣天气情况下受到干扰和破坏,而不能及时准确地探测到相应的气象信息,更难以进行预警和预报。
多普勒天气雷达除了具有高时间分辨率(探测周期为5～6min)和高空间分辨率(可估测1km2左右的降雨量,相当每于 1km2左右有 1个雨量站)的优势[2]外,多普勒雷达站还能同时扫描 9个不同仰角层次的数据,为定量估测降水提供更强大的雷达数据支持,从而提高短时天气监测及预报的能力。
通过对不同仰角多普勒雷达数据的降水估算分析对比,揭示充分利用不同仰角雷达数据的意义和各层次雷达数据的应用价值,从而提升多普勒雷达在中小尺度灾害性天气预警预报中的作用。
多普勒天气雷达资料分析
全相干发射机
线
天线是RDA的一个部件，它将发射机产生 的rf 信号以波束的形式发射到大气并接受返回的 能量（粒子的后向散射能量）。SA雷达的天线仰 角变化范围是从0.5度到19.5度。天线仰角的设置 取 决 于 天 线 的 扫 描 方 式 （ scan strategy 共 有 三 种）、体扫模式（volume coverage pattern ： VCP）和工作模式（operational mode 分为晴空 和降水两种模式）。 雷达操作员不能手动调节天 线仰角，天线仰角只能通过上述三要素预设。
180度。
Vmax
PRF
4
• 速度模糊：表现为从正、负速度的最大值 突变 为负、 正速度的最大值。
• 某一PRF最多只能测量12 PRF的多普勒频率，
f
Dmax
1 2
PRF
•
多普勒频率表达式为：f 代入上式，可得
D
2Vr
Vrmax
1*PRF
4
速度模糊示意图
VrT V Vrr 2 2n nV V rrm maax xV VrrTTV Vrrm maaxx
引言
• RADAR
– RAdio Detecting And Ranging
• WSR－88D
– Weather Surveillance Radar 88 Doppler
• CINRDA/SA，SB，SC；
– S:10cm，A敏视达，B14所，C成都七八四厂
• CINRDA/CD，成都七八四厂生产 CINRDA/ CC，CCJ 安徽四创生产
我国天气雷达与发达国家同类雷达定量对比分析报告
我国天气雷达与发达国家同类雷达定量对比分析报告经过十多年的发展，我国已建成并投入业务运行的新一代多普勒天气雷达总数达171部，天气雷达在强天气监测和预警、防灾减灾、公共服务等方面中发挥了重要的作用。
随着我国基础工业和研发能力的不断提高，天气雷达的运行稳定性、探测能力都有了长足的进步。
但是随着雷达技术的不断发展，我国与国际先进水平仍然存在一定的差距，因此客观分析我国与国际先进水平的差距对天气雷达的后续发展具有十分重要的参考价值和意义。
一、天气雷达国内外对比分析（一）业务布局美国和德国的雷达业务布网已经完成，型号单一，美国近地面1km高度边界层的覆盖范围比我国高2倍以上，低空覆盖范围较小造成国内天气雷达在降水（雨和雪）估算、强风暴探测、辐合带探测及边界层风场估算等方面能力较差，因此，需要优化布局，并加强对天气雷达探测净空环境的保护。
（二）观测模式美国雷达业务观测中使用了晴空、降水、风暴3种观测模式，德国使用了降水和闲置2种观测模式，而我国天气雷达业务观测只采用降水模式，使得雷达对低空、弱回波、晴空回波、灾害性天气的探测能力明显不足。
因此，应逐步建立台风、强对流、降水、晴空和高山五种观测模式，提高我国现有雷达网的探测能力。
（三）探测能力国内业务雷达探测能力主要指标与国外的最大差距表现在组网雷达定量测量的均一性方面，这不仅反映了我国业务雷达在定标技术方面存在差距，同时也反映出我国业务雷达的一些重要硬件质量存在的差距。
此外，我国业务雷达未全面开展双偏振雷达升级，无偏振量观测产品。
导致我国业务雷达在定量测量（降水定量估测与径向速度测量）差距进一步加大。
因此，今后需提高组网均一性的能力。
（四）关键技术1.双偏振技术美国经过近15年的双线偏振技术雷达与WSR-88D雷达比对的试验，系统地完成了雷达同时发射与同时接收技术体制定型、偏振量ZDR的定标、利用偏振量定量估测降水和质控算法等重要工作，并已经完成了全部雷达的双偏振技术升级工作。
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(总3页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--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、强度比较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较大、呈片状、边缘零散不规则、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较平整，没有明显的对流单体突起，底部及地，强度分布比较均匀，因此色彩差异比较小。
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，回波较强则显示越亮，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，强度与气流相对比较均匀，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较稀疏，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，表明开始融化，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。
我国天气雷达与发达国家同类雷达定量对比分析报告
4、建立天气雷达观测业务与预报和数值模式需求的互动机制， 形成及时有效地评估从用户端反馈来的天气雷达业务存在的问题， 前端的雷达观测业务则根据评估进行整改，使得天气雷达业务紧 紧地围绕着用户的需求开展。这方面重点要形成针对天气雷达应 用的季或年度评估技术报告，前后端建立起良好的循环与反馈机 制。
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一、天气雷达国内外对比分析 （一） 业务布局 美国和德国的雷达业务布网已经完成，型号单一，美国近地 面 1km 高度边界层的覆盖范围比我国高 2 倍以上，低空覆盖范围 较小造成国内天气雷达在降水（雨和雪）估算、强风暴探测、辐 合带探测及边界层风场估算等方面能力较差，因此，需要优化布 局，并加强对天气雷达探测净空环境的保护。 （二）
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天气雷达硬件质量问题或维护不当造成的；其次是由雷达技术体 制本身所带来的；再则就是由于天气雷达的观测环境所造成；
1.雷达硬件质量问题 目前对天气雷达数据质量产生重要影响，在硬件方面主要存 在如下问题，一是多普勒天气雷达的一些硬件的关键指标，如多 普勒天气雷达相干性、频率源的稳定性、观测精度、地物抑制能 力等，再加上业务体系中对天气雷达业务运行过程中缺失的硬件 定标环节，使得我国天气雷达在硬件方面存在的问题更加突出。 2.天气雷达技术体制问题 我国业务天气雷达采用的是单偏振（水平偏振）、多普勒脉冲 体制，由于在体制上存在发射的重复频率 PRF 造成雷达的测速范 围（不模糊速度范围）与探测的不模糊距离范围的矛盾，导致天 气雷达在实际探测中的距离模糊量速度测 量。其次，体制引出的雷达观测模式本身造成的边界层探测能力 不足，严重影响了天气雷达对边界层的中尺度天气系统的探测能 力。最后是单偏振体制，对降水粒子的相态识别、粒子大小探测 等能力明显不足，也严重影响了天气雷达数据的质量。 3.天气雷达观测环境带来的问题 天气雷达实际探测时，受其观测环境的影响，给观测数据带 来了许多干扰，造成数据质量的降低，主要包括：净空环境造成
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雨 量 ， 当每 于 １ｍ 左 右有 １ 雨 量 站 ） 相 ｋ 个 的优 势 外 ，
多普勒 雷达站 还能 同时 扫描 ９个不 同仰 角层 次 的数 据 ，
号 、 段新 一代 多普 勒天 气雷 达 。雷 达 中心 所处 的位 Ｓ波
置 为东经 １ ３ ２ ８Ｅ 北 纬 ２ 。 ４Ｎ。 。 １１ ” 、 １ ３０ １ ” 广州 雷 达 运 行 于 Ｖ Ｐ １ Ｖ ｌｍ ｏｅａｅＰ ｔ ｒ Ｃ ２ （ ｏｕ ｅ Ｃ ｖｒｇ ａ ｅｎ ｔ
１ 多普勒 雷达 与广 州城 区概 况 １ １ 广 州 雷达简 介 ．
率 低 、 布不 均匀 等 ， 易 在 恶 劣 天气 情 况 下 受 到 干扰 分 容
和破坏 ， 而不 能及 时准 确 地 探测 到 相 应 的 气象 信 息 ， 更
难 以进行 预警 和 预报 。
广州雷 达 站建在 广州 市番 禺南村 镇 大镇 岗山上 ， 于 ２０ ０ ０年 １ ２月建 成并投 入使 用 ， 我 国建 造 的 第 ２台新 是
雷达 数据在 广州 市城 区的应用来自， 分析 了不 同仰 角多普 勒
性 强等 特点 ， 一旦 出现经 常在 较短 的 时间 内造成严 重 的
自然灾 害 Ｊ 。面对 如 此 的灾 害性 天 气 （ 如暴 雨 ） 常 规 ， 的气象 探测 由于受 条件 限制 ， 如地 面雨量 站 的空 间分辨
雷达 数据 的估测 效果 。 比较分 析 了不 同层次 雷达 估 测 与 自动雨量 站 实测 的降雨 数据 ， 探讨 了不 同仰 角 的多普 勒雷 达资料 在灾 害性 天气 预报 预警 中 的作 用 。
中 图分 类 号 ：４ ２ ２ Ｐ １ ．５ 文 献 标 识 码 ： Ｂ 文 章 编 号 ：０ ８一 １ （０ １ ０ ０ ２ ０ １０ 叭 ２ ２ １ ）２— ０ ８— ４
引 言
合 的应用 研 究 ＿ 。然 而 ， 雷达 数 据 资料 的 不 同仰 角 ３ ］ 在
多普勒 天气 雷达作 为一 种 主动微 波遥感 手段 ， 有 具 高时空 分辨 率探 测 的优 势 ， 是监测 多种 中小 尺度 灾害 性
第 ２期 ２１ ０ １年 ２月
广 东水 利水 电
ＧＵ ＡＮＧＤＯ ＮＧ ＡＴ Ｒ ＲＥ Ｏ Ｗ Ｅ Ｓ ＵＲＣ Ｓ ＡＮＤ ＨＹＤＲＯ ＯＷ Ｅ Ｅ Ｐ Ｒ
Ｎｏ． ２
Ｆ ｂ２ １ ｅ ．０ １
多普 勒 天 气 雷 达 不 同仰 角数 据 定 量 估 测 降 水对 比分析
用。
２ ） 式 下 Ｊ 对 ９个 仰 角 分 别 为 （ ． 。 １５ ， ． 。 １模 ， ０ ５ ，． 。 ２ ４ ， ３ ４ ，． 。６ ０ ，． 。 １ ． 。 １． 。 ， ６ ｉ 成 １次 ． 。４ ３ ，． 。９ ９ ，４ ６ ，９ ５ ） 每 ｍ ｎ完
体扫 描 。因 此 ， ６ ｎ就 能提 供 １组 ９层 的雷 达数 据 每 ｍｉ
为定量 估测 降水提 供更 强大 的雷达 数据 支持 ， 而提 高 从
短 时天 气监测 及 预报 的能力 。通 过对 不 同仰 角 多普 勒
雷达数 据 的降水估 算分 析对 比 ， 示充 分利 用不 同仰 角 揭 雷达数 据 的意义 和各层 次雷 达数据 的应 用价 值 ， 而 提 从 升 多普 勒雷达 在 中小 尺度 灾 害 性 天气 预 警 预 报 中的作
同仰角 多普 勒雷达估 测的降雨数据 和 自动雨量站 雨量数据 。研 究结 果表 明 ， 多普勒 雷达低 三层仰 角的估 测结果与 自动雨 量站点实测值基本相近 ， 低层仰 角雷达数据具有相 当的应用价值 ， 一定程度 上能够为 多普 勒天 气雷达的应 用提供 更大的 在
数 据 支持 。
关键词 ： 多普勒天 气雷达 ； 不同仰 角数据 ； 定量估测 ； 比分析 对
一
多 普勒 天气 雷 达 除 了具 有 高 时 间分 辨 率 （ 测 周 探 期 为 ５～ ｍｉ） 高空 间分辨 率 （ ６ ｎ和 可估测 １ ｍ 左右 的 降 ｋ。
代 多普勒 天气 雷达 ， 由广 东省 气象 局管 理 。该 雷达 是 由北 京敏视 达公 司生 产 的 Ｃ Ｎ Ａ ／ Ａ（ Ｒ一 ８ 型 Ｉ Ｒ Ｄ Ｓ ＷＳ ９ Ｄ）
资料 。 １ ２ 广 州市 城 区简况 ． 将 广州 城 区 （ 白云 、 村 、 珠 、 禺 、 埔 、 山 ） 芳 海 番 黄 东
目前 ， 国内外对 多普 勒天 气雷 达 的应 用研 究方 面 已 达 到较成 熟 的阶段 ， 括 ｚ— 关 系研 究 、 达 风 场 反 包 雷
演 、 合 地面雨 量计 校 准 、 达估 测 降水 与 水 文模 型 耦 联 雷
天气 的新 型工具 。在 中小 尺 度 系 统 直接 作 用 下 产 生 的 暴雨、 雹、 冰 雷雨 大风等 ， 具有 历 时时 间短 、 度大 、 强 局部
反演、 估测 降水 、 比分 析等方 面相 对较 少 ， 且 常规雷 对 并 达数 据都 是选 取仰 角为 ０５ 的数据 层 使 用 。大 部分 研 ．。 究成 果 尚未实 现业 务 化应 用 Ｊ 。本文 通 过 广 州 多普 勒
收 稿 日期 ：０ ０—１ ２１ ２—１ ： １ 修 回 日期 ：０ １一 一 １ ２ １ 叭 ２
作 为本 文 的主要研 究 对象 。广州 市位 于广 东省 中南部 、
作者简介 ： 陈矗森 （９ ７一） 男 ， １８ ， 硕士研究生 ， 研究方 向为 ： Ｉ／ Ｓ在水 利行业 的应用 ， ＧＳＲ 多普勒雷达定量估测 降雨 。
陈 矗森
（ 中山大 学水资 源与环 境 系， 东 广 州 ５ ０ ７ ） 广 １２ ５
摘 要： 多普勒天 气雷达能定量估测 大范围的 降雨 ， 高时空分辨率降雨数据 的重要 来源 ， 是 日益成为应 用、 究的热 门科 学 研
问题 。针 对 雷 达 站 能 够 同 时 产 生 多层 不 同仰 角数 据 的特 点 ， 文 利 用 不 同仰 角 雷达 数 据 分 别 估 算 出 降 水量 ， 比 分析 了不 该 对