05雷达的探测能力和精度1

(5.2)
实际工作中，常先假定为标准大气折射，将R 'm 4 Rm 8500km
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代入上式中制作出回波查算图（参考教材P. 125图5.2），便于
迅速的依据已知的 ，h，R 得到标准大气时回波高度 H 。
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测高误差(1)


雷达设计精度造成的测高误差 一般测雨雷达的误差为 200 m ； 测距误差引起的测高误差

制作方法：根据雷达站周围地物的高度及该地物离雷达测站的斜 距，计算出阻挡仰角(5.8式)，然后绘制出以雷达站为中心的地物 阻挡图(参考教材P. 131图5.5)。

实际上就是雷达探测时，分别绕过周围不同高度障碍物时所需的 最低仰角。
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地物阻挡图
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绘制地物阻挡图 2 R H h R sin 2 R 'm
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(5.2)
R H h ' 2 Rm 1 sin [ ] R ' h为天线高度，R m为等效地球半径， 不同的折射使用不同值
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地物阻挡图与等射束高度图

地物阻挡图

一般误差在几百米； 通过光学经纬仪标定后一般不会引起测高误差；

天线高度 h 引起的测高误差


仰角误差引起的测高误差
R2 H h R sin 2R 'm (5.2)
dH R cos d


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表明仰角一定时，距离越大误差越大；距离一定时，仰角越大误差越 小； 当仰角仅在 30范围内变化时， 0.866 cos 1 ，测高误差主要 受仰角误差和斜距大小的共同影响（例见教材P. 124及P. 126表5.1）。
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天线角度订正值分析
太阳角度的变化图
计算机时间不准确引起的问题
南信大雷达
时间订正后
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5.2 地面障碍物对 雷达探测的影响
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部分阻挡
完全阻挡
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地面障碍物对雷达探测的影响



雷达的探测能力不仅受雷达参数，各种衰减、折射 和降水云性质等因素的影响，而且也受雷达站四周 的建筑物、山脉的影响，有的影响甚至相当严重。 若把障碍物后面某一高度以下探测不到降水回波的 情况，当成是没有降水进行分析，就会失实。 等射束高度图：在一定折射条件下，测站四周由于 地物阻挡，绘出的各个方向上、各种斜距下波束中 心轴线能够到达的最低高度等值线图。
10回波分析
11-15 对流云 强风暴 暴雨 台风 锋面
应用
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五种折射的射线传播路径
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5.1 测高公式和测高误差
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测高公式和回波查算图 (1)
(H Rm )2 (R cos )2 (Rm h R sin )2
H2 ( R cos )2 h2 ( R sin )2 R sin H h R sin 2Rm 2Rm 2Rm 2Rm Rm
近似简化： 由于 h Rm , H Rm 故略去两项
由于，通常仰角 比较小，故再略
去一项，最终
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R2 H h R sin 2Rm
(5.1)
5
测高公式和回波查算图 (2)
若考虑大气折射的影响，需以 R 'm 替代 Rm 即可，即
R2 H h R sin 2R 'm


随着距离的增大，雷达波束越分散，入射的能留密度随着距离的增大 而减小，从而产生距离衰减，导致回波顶高偏低，且距离越大偏低越 明显。
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图5.4
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雷达方位俯仰标定

1、经纬仪 2、寻北仪 3、太阳法
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雷达分辨率

指的是两个目标物在雷达荧光屏上产生的回波能够区分开来的最小实 际距离，也就是雷达在屏幕上所能分辨的两个目标物的最小实际距离。



雷达分辨率可以分成径向分辨率和切向分辨率；径向分辨率 与脉冲长度等有关；切向分辨率与波束宽度等有关； 对于降水、云区边缘散射较强时要注意分辨率的影响； 一般来说径向分辨率要比切向分辨率高一些； 现有测雨雷达的分辨率对大尺度天气系统的分析、预报没有 什么影响。
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测高误差(2)

大气折射引起的测高误差

实际大气与标准大气之间可能存在一定的偏差（图5.2所示的回波高 度查算图是由标准大气折射得到的）。此时，应由（5.2）式直接计 算回波高度。

波束垂直方向的宽度引起的测高误差 ，可能会引起云顶偏高，云底偏低（参考教材 由于仰角相差 2 P. 128图5.4）； 旁瓣引起的测高误差 距离衰减引起的测高误差
Ch. 5 雷达探测能力和精度
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《雷达气象学》各章节结构
01散射 说明: a 气象目标 b 雷达系统 cwk.baidu.com强度数据 d 速度数据 e 偏振数据
b
02衰减 04折射 09双线偏振探测 08多普勒探测
a e
质量 控制 05测高与分辨率
反演
同化
03雷达气象方程 06回波涨落
d
c
07测量降水
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等射束高度图

等射束高度图

制作方法：应用测高公式计算各方向上不同阻挡仰角时能 探测到目标物的最低高度分布图(参考教材P. 132图5.6) 。
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等射束高度图

等射束高度图
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另一 种 地物 阻挡 图
5.3 雷达分辨率
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雷达分辨率
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图5.9 图5.10 图5.11
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强降水
弱降水
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雷达径向切向分辨率讨论


（1）分辨率引起的误差，强降水比弱降水大 （2）分辨率随量程、距离增大而降低（主要指切向 分辨率） （3）一般情况下，径向分辨率比切向分辨率要高 （4）现有雷达的分辨率对于大尺度天气系统的分析、 预报没有什么影响。但对中小尺度天气分析和预报， 就要考虑这些分辨率的影响。