多普勒天气雷达对雾的探测能力研究

根据2006年江苏省气象局多普勒天气雷达探测到的雾天回波资料,利用雷达二次产品平台处理获得的强度、速度、谱宽等产品,分析雾的回波基本特征以及雷达性能参数对探测雾回波的影响,研究天气雷达对雾的探测能力,为天气雷达对雾的探测提供了新信息.     

杭州湾交通沿线雷达非气象回波的特征和滤除

近年来,随着杭州湾大桥、嘉兴沿岸的高速公路和上海洋山港大桥等交通干线的建成和通车,宁波、舟山和上海雷达探测到一种非气象回波,该杂波出现在大桥和高速公路的位置附近。分析发现该杂波与地物杂波类似又有所不同。类似之处在于地理位置相对固定,回波强度在最低层表现明显,随雷达仰角的抬升迅速减弱。不同之处为回波强度在时间和空间上有一定程度的变化,径向速度和谱宽也与通常的地物杂波特征有所不同。此外,杂波范围与低层风向、大气稳定度等气象条件关系较大,反映出气象条件对低层大气折射率的影响。统计2014年1~12月宁波雷达显示,该类杂波白天比夜间强,表明杂波与机动车流量存在一定的对应关系。针对此类杂波的特点,设计了考虑回波水平、垂直平滑度,基于动态阈值区分非气象回波的滤除方法。试验评估显示,该方法对于晴空、对流、层云和暖雨4类天气背景下的此类非气象回波都能进行较好的识别并正确地滤除。     

风廓线雷达测风资料对比分析及问题探讨——以翔安风廓线雷达为例

由于风廓线雷达和L波段探空雷达的测风原理和数据格式不同,在二者风场对比前进行数据预处理是必要的,该文采用了时空匹配方法进行两种雷达风场误差的对比分析,总结出风廓线雷达测风资料的影响主要有以下两个方面:一方面,风廓线雷达自身探测能力的影响,晴空下风廓线雷达在低空和高空风场的误差较大,其主要原因是低空地物杂波干扰和高空湍流回波信号较弱,特别是风速比较小的情况下,其误差特性尤其明显;另一方面,风廓线雷达自身探测机制的影响,雷达探测空间风场违背局地均匀各向同性的原则都会产生较大的风场误差,尤其在强降雨或者对流性降雨过程,其误差特性尤其明显。因此,在应用风廓线雷达风场资料时,应根据以上存在的问题进行质量控制,为改进风廓线雷达资料质量和业务应用提供重要的参考价值。     

X波段移动雷达与S波段新一代天气雷达产品比对分析

为探究、验证X波段移动雷达系统及其回波数据实用性,利用X移动雷达在台风外围云系降水天气过程(2016.7.9)进行探测作业并收集观测数据,对移动雷达观测范围100 km内的回波信息进行研究分析,同时将其与S波段天气雷达同一时间段内探测到的速度场、强度场及对应测站雨量数据等资料进行数据分析,比对两部雷达观测结果的差异及原因。结果表明:X波段移动雷达与S波段新一代天气雷达相比,X波段雷达对气象目标物有灵敏的探测能力,X波段雷达比S波段雷达能探测到较好的空间分辨率和较低的地杂波。但是X波段雷达因探测降水时衰减严重,因此在60 km的探测范围内,X波段雷达回波强度略强,之后随之减弱。在探测降水的移动过程及强度变化趋势,与S波段雷达的探测结果基本一致。X波段移动雷达在S波段雷达故障或探测不到的地方,具有替代S波段雷达的应急作用,能够作为填补S波段雷达探测盲区的一种方法。     

C波段双偏振雷达退速度模糊的分析

南京信息工程大学C波段双偏振雷达(NUIST-CDP)和南京龙王山的S波段多普勒天气雷达(CINRAD-SA)相距较近,两部雷达能探测同时刻的风场结构。相对于S波段的多普勒天气雷达,C波段双偏振雷达波长较短,更易产生速度混淆区,发生速度模糊现象。针对一般的算法不易实现速度退模糊的问题,提出了人机交互的退速度模糊处理方法;该方法通过结合操作者的专业知识,可以准确地退除速度模糊现象,保留真实的速度信息。实例分析表明,采用人机交互的退速度模糊方法,可以将大范围的速度模糊现象准确地剔除。此外,由于S波段雷达与C波段双偏振雷达探测的风场是客观唯一的,因此对比CINRAD-SA探测的同时刻速度回波,可以辅助判断退模糊算法效果。分析结果证实,该算法适用于解决C波段双偏振雷达的速度模糊现象,对今后该雷达数据的质量控制和应用分析有着重要的意义。     

大气电场资料与雷达回波融合的一种方法

为了增强对雷电的探测和预警能力,讨论了大气电场与雷电、雷达回波与雷电之间的内在联系,介绍了雷电探测的原理和方法.大气电场资料如何预警雷电的发生,通过串口通信将大气电场仪的大气电场数据读入天气雷达数据处理终端,采用了图像融合技术与网格技术,将大气电场资料与雷达回波进行了融合,实现了大气电场和雷达回波两种资料的融合.在雷达回波图上直观地显示大气电场信息,并对比分析了两种融合方式之间的差异.两种资料的融合可以提高对雷电进行监测和预警的能力.     

偏振雷达参量对融化层回波的探测敏感性分析

融化层特征的研究及其微物理性质的识别在云物理降水研究、人工影响天气、航空飞行以及积云参数化方案修订等都有重要意义。利用南京信息工程大学C波段双偏振雷达(简称为NUIST C-Pol雷达)的回波强度Z,差分反射率因子ZDR、差分传播相位常数KDP、正交相关系数ρHV,研究融化层回波(即零度层亮带,简称亮带)敏感性及其对应水凝物微物理特征。根据NUIST C-Pol雷达2014年实测数据,分析亮带的偏振参数探测特性时发现相关系数最敏感,它比其他参量更早出现亮带特征;其次是差分反射率因子、差分传播相位常数,最后才在回波强度上看到明显的亮带。进一步地,探讨了亮带中相关系数的探测敏感性及其数值减小的机理。研究结果对于用双偏振雷达参数研究云降水物理特性具有理论和应用价值。     

“2020.07.08—10”丰城连续性大暴雨过程分析

为了更好地监测预警大暴雨天气,开展好预报服务工作,使用常规天气图、自动站数据、云图、雷达拼图和单部雷达产品等资料,采用天气学、卫星气象学和雷达气象学等方法,对2020年7月8—10日江西连续性大暴雨过程进行分析,结果表明:1)江西大暴雨与副热带高压有关,出现在副高西北部多个系统辐合之中; 2)絮状回波带和絮状回波团静止少动,带上不断有回波短带和单体回波发展加强,形成“列车效应”,形成大暴雨天气;同等回波强度时,絮状回波团的降水效率要高于絮状回波带; 3)丰城市受絮状回波带影响,回波强度35～50 d BZ; RCS上,35～50 d BZ回波顶高在6 km以下; VCS上,7～8 km以下均为负速度,对应强回波位置负速度区中出现-10 m/s大值区; 4)组合反射率CR回波强度与地面1 h雨量呈正相关,回波越强雨量越大;但雨量出现时间落后于CR回波。研究成果对江西大暴雨天气的监测预警和预报服务有指导意义。     

基于风廓线雷达的降水云分类方法在海南地区的应用

将风廓线雷达用于热带降水云体进行垂直探测,可以实时对热带地区降水云体进行较准确分类.通过对海口地区降水云系特征(2017年1月～12月)进行统计分析,提出一套基于风廓线雷达探测数据(回波强度、垂直速度和速度谱宽)的热带降水云体分类方法.以该方法为基础,结合天气雷达等观测资料,对2017年发生在海口地区的两次降水过程展开详细分析.结果表明:风廓线雷达具备较好体现降水云体垂直结构的能力,相比于天气雷达,风廓线雷达探测数据可以更精细地描述降水云系的变化趋势;相比于传统降水分类方案,采用以风廓线雷达探测数据为基础的分类方案可以提高对复杂降水类型识别的正确率;风廓线雷达可以更好地描述快速过境的高空微弱对流系统.     

双发双收双偏振天气雷达信噪比改善方法研究

针对双偏振天气雷达在同时发射同时接收体制下,存在信噪比损失3 d B的现象,分析了信噪比损失对雷达回波产品显示的影响,并详细介绍了一种在信号处理器中对水平和垂直通道内的I/Q回波信号进行相干叠加,改善雷达回波信噪比的方法。理论分析和计算表明,该方法可以提高雷达信噪比2~3 d B;观测结果证实,该方法可以增强双偏振天气雷达对弱信号的探测能力。     

双高斯拟合的风廓线雷达降水时的风场反演

风廓线雷达在降水天气下探测到的返回信号主要包括大气湍流信号和降水粒子信号,其功率谱数据在结构上通常表现为双峰结构,并且在一定程度上可以看成是双高斯形式的。利用北京延庆CFL-08型边界层风廓线雷达在降水条件下获得的探测数据,采用双高斯拟合的方式将湍流谱和降水谱分开,并通过分离之后的湍流谱对不同强度的降水过程进行了垂直速度场和水平风场的反演。反演结果表明,利用双高斯拟合可以有效地将湍流谱和降水谱区分开,反演得到的垂直速度场、水平风场较处理之前更加精确。     

基于双高斯拟合的风廓线雷达在降水条件下的风场反演

风廓线雷达在降水天气下探测到的返回信号主要包括大气湍流信号和降水粒子信号,其功率谱数据在结构上通常表现为双峰结构,并且在一定程度上可以看成是双高斯形式的。本文利用北京延庆CFL-08型边界层风廓线雷达在降水条件下获得的探测数据,采用双高斯拟合的方式将湍流谱和降水谱分离开,并通过分离之后的湍流谱对不同强度的降水过程进行了垂直速度场和水平风场的反演。反演结果表明,利用双高斯拟合可以有效地将湍流谱和降水谱区分开,反演得到的垂直速度场、水平风场较处理之前更加精确。     

基于改进协方差法的风廓线雷达谱分析

针对风廓线雷达回波信号较弱的问题,介绍了一种基于改进协方差的风廓线雷达谱分析方法。该方法利用使前、后向预测误差之和为最小而建立起协方差方程,并通过一种递归运算快速求解,得到回波信号功率谱。对比改进协方差法和现有FFT法分别在仿真与雷达实际数据两种情况下的谱分析效果,结果表明在信噪比较大时,两种谱分析方法都能辨别回波信号谱峰,但改进协方差法分析得到谱峰更尖锐;而当回波信噪比较弱时,FFT谱分析法无法识别出回波谱峰,在改进协方差谱分析中却能清晰辨别,且还具有噪声抑制效果。该方法可用于改善风廓线雷达弱信号的谱分析及谱矩估计性能。     

一次强降水过程中两类暖区暴雨特征对比

利用常规气象探测资料、龙岩S波段双偏振雷达数据、加密区域自动站数据等,对2019年6月7～13日一次强降水过程出现的两类暖区暴雨特征进行对比分析。结果表明,①暖区暴雨均处在高温高湿场中,呈低层辐合高层辐散状态,层结极不稳定,由底层的辐合或切变触发,其中冷空气渗透暖区暴雨多为本地场触发生成;②冷空气渗透暖区暴雨对流性强于暖切抬升暖区暴雨,前者雨滴大、不均匀,后者雨滴小且均匀,降水效率高,两者雷达特征区别非常明显。     

多普勒天气雷达单PPI探测强风暴的方法

利用天气雷达准确而快速地识别强风暴一直是进行强天气预警的关键组成部分。针对目前多普勒天气雷达探测强风暴方法在实际应用中存在的问题，提出了利用单PPI资料进行强风暴识别的方法，在综合利用多普勒天气雷达强度场、速度场、谱宽场资料及缩短探测时间方面进行了尝试。应用实际资料进行的效果检验表明：与现有强风暴识别方法相比，单PPI识别方法的结果准确率达87．5％，虚警率为22．2％，同时具有节省探测时间、快速发布警报的优点。     

莆田“9·1”特大暴雨过程短时预报分析

本文利用1°×1°NCEP再分析资料、自动站观测资料和多普勒雷达探测资料等,分析了"三高阻塞"是有利2011年9月1日福建省莆田市特大暴雨(简称莆田"9.1"特大暴雨)产生的主导环流形势;指出强降水雷达回波的列车效应特征对特大暴雨的短时预报具有指示意义;揭示了在深入分析大气环流背景的基础上,结合多普勒雷达回波特征分析法是目前对特大暴雨的准确短时预报的有效方法。     

基于谱能分析法解决地质雷达大尺度探深问题

为了突破地质雷达低频天线探测深度与辨识率之间的矛盾,满足浅埋地下工程精细化物探的需求,基于谱能分析法对常规低频天线采集的雷达信号进行后处理,通过对探测目标介质体的频响强度分析,有效提高雷达回波的识别能力,实现了较常规雷达信号处理分析方法增大2~3倍探测深度的良好效果。结合某隧道中坍塌冒顶围岩扰动影响范围的探测实例,采用100MHz低频天线及谱能分析信号后处理技术达到了100m的大尺度探深,初步解决了地质雷达大尺度探测的工程问题。     

福建2019年春季两次不同类型强对流过程对比分析

利用常规高空和地面观测资料、区域自动站资料和多普勒雷达资料,对2019年春季福建两次不同类型强对流天气过程从动力条件、不稳定层结和水汽条件、雷达回波特征等方面进行对比分析,结果表明,3月29日和4月10日的过程均发生在高空槽前、低层切变南侧的西南暖湿气流中,低层系统的位置及移动速度是导致两次对流发生范围和地点不同的主要...     

高频雷达OSMAR流速探测精度的对比验证

高频雷达探测海洋表面流与常规海流计测量海流是两种不同的测量方式。本文根据2种观测方法所获取资料的不同特点，对引起2种测量方法流速测量差异的主要误差进行了分析，并采用合适的方法对这些主要误差进行了量化估计。研究发现，2种测量方法取样的空间差异、时间差异以及仪器的观测误差等是构成高频雷达与常规海流计测量结果差异的主要因素。充分考虑这些因素对流速测量的影响能较大的提高高频雷达流速对比验证的精度。     

金属目标表面的反射激光偏振特性

 针对目前激光近程探测时仅利用漫反射回波强度信息抗干扰能力差的问题,提出基于激光偏振特性的目标探测方法,对金属目标表面的激光偏振特性进行了分析,给出了偏振反射的模型,并对典型金属目标的表面偏振反射特性进行了仿真.通过对反射光Stokes矢量的分析表明,线偏振光或圆偏振光经过金属表面反射后变为椭圆偏振光,其椭圆度和方位角随金属材质的不同而呈现不同的变化规律,将反射的偏振特性作为区分不同材料目标的依据,可提高探测系统的抗干扰性能.