厦门机场一次强降水天气的相控阵雷达观测分析

利用厦门X波段相控阵天气雷达及自动观测系统分钟级降水量和能见度数据,对发生在厦门机场上空的一次强降水过程进行分析,验证雷达偏振参量在厦门机场的适用性。结果表明,Z_DR(差分反射率因子)大值区出现在上升气流周边,机场上空Z_DR出现衰减,与本次机场强降水的雨强对应并不理想;K_DP(差分相移率)和强降水对应较好,45dBz以上回波区K_DP在4.5°/km以上;强降水区的相关系数在0.9～1;降水估计产品QPE与降水量及能见度均有较好的相关性。     

应用雨滴谱对天气雷达Z-R关系订正的研究

介绍了天气雷达定量降水估测系统的原理,雨滴谱仪订正雷达定量估测降水算法,通过分析2次台风过程及1次强降水过程,对比传统降水估测与雨滴谱仪联合天气雷达降水估测效果.结果表明,在强降水区域,雨滴谱仪联合天气雷达实时订正Z-R关系法降水估测具有明显改善传统固定Z-R关系法强降水低估的作用,在弱降水区域,雨滴谱仪组网联合天气雷...     

郑州“7·20”极端暴雨的双偏振雷达回波与风场特征分析

为了细致地了解郑州极端暴雨的雷达回波特征与内部动力特征间的联系,本文利用地面自动站、探空、欧洲中期再分析资料以及双偏振雷达,分析了中尺度对流系统发展和成熟阶段的回波和雷达反演的风场结构,揭示了对流系统内粒子相态特征,动力特征等宏微观特征。本文主要研究结果如下：1）反射率因子特征为南北向的带状区域逐渐汇集为团状;径向速度特征为低层辐合和风向随高度顺转的强垂直风切变;2）基于雷达偏振量的分析,给出了对流系统局部结构,进一步的研究表明：差分反射率狭窄的强弧状区域,可有效地指示对流系统内的强上升运动,其为极端降水系统的持续性发展提供了动力强迫;3）剖面上差分反射率柱与差分相位常数柱在空间分布上呈现出分离现象,两者体现出对流系统内的强上升运动,为暴雨的发展与增强提供了强有力的支持。     

广州新一代双偏振天气雷达的性能测量和分析

随着我国双偏振雷达的布网以及投入业务运行的数量增多,对双偏振雷达的稳定性要求也越来越高,因此对双偏振雷达进行业务评估,可为未来我国双偏振雷达的实时业务化标定以及双偏振雷达的升级提供参考。本研究从广州新一代双偏振天气雷达(以下简称广州雷达)的机内标定长期稳定性、全链路标定一致性、接收链路一致性以及旋转关节对接收链路一致性4个方面开展评估。测量和分析结果表明,广州雷达接收通道标定的差分相移值、机内峰值功率波动和相位噪声范围偶有超标情况,其余参数均达到性能指标要求。根据连续大半年的运行监测来看,广州雷达整体运行比较稳定,尤其是最关键的机内双通道差分反射率一致性较好。整个接收链路两个通道的差异波动较小,状态比较稳定,满足国内双偏振雷达指标要求。此外,双偏振的相位噪声和接收机动态性能较单偏振都提高不少。     

双线偏振雷达测雨公式优化方案的仿真研究

基于滴谱理论和散射原理,利用模拟的雨滴谱及其反演的雷达偏振参数,讨论双线偏振雷达参数随雨滴谱变化而变化的规律;并提出一种测雨公式的优化改进方案。在不同的差分反射率因子Z_(DR)取值区间内,统计相应的测雨公式系数。同时,提出了3种Z_(DR)区间划分的方法:1利用统计学中的t检验法检测测雨公式系数随Z_(DR)变化而变化的曲线图中的显著突变点;并将这些点对应的Z_(DR)值作为区间划分的临界值。2直接按一定的步长等间距地将Z_(DR)的范围划分为不同区间。3依托于Z_(DR)与中值体积直径D_0的拟合关系,通过对D_0的取值范围等步长划分而间接得到相应的Z_(DR)的范围。在对方法二、三最优等分步长进行讨论的基础上,利用模拟的雨滴谱对上述方法进行检验;并对检验效果逐一进行对比分析。结果表明这三种分级统计方法的效果较未进行分级统计,直接采用固定系数测雨公式估测降水的计算结果更加精确,误差有明显改善。     

中国首批双偏振天气雷达标定试验分析

中国很多新一代天气雷达正在或已经进行了双偏振升级改造,双偏振雷达将在未来业务应用中发挥极大的作用,而雷达标定的可靠性直接影响其应用效益。以中国首批业务化双偏振天气雷达(广州、阳江、韶关、梅州、厦门)开展双偏振技术试验的标定数据为研究对象,从机内标定、接收链路标定、全链路标定及旋转关节标定共4方面展开分析。结果表明:机内标定和接收链路标定基本满足技术要求,但部分雷达受到不定期的外界电磁干扰,影响了噪声系数的标定,需进一步净化电磁环境;全链路标定结果表明,5部雷达系统Z_(DR)误差分别为:-0.38、0、0.38、0.44、-1.38 dB,系统误差整体偏大,这与基层雷达台站缺乏实时有效的监测方法有关;旋转关节标定表明,由旋转关节引入的一致性偏差是动态变化的,具有不确定性,对差分反射率和差分传播相移的测量结果会造成一定程度的影响,随着旋转关节的磨损,需要对其影响进行长期跟踪检测。这些结果可为后续双偏振雷达升级改造、运行评估及制定双偏振雷达业务化标定流程提供科学依据。     

降雪回波的双偏振雷达云相态垂直特征分析

双偏振多普勒天气雷达为探测降雪回波提供了丰富信息,其中距离高度显示RHI(range height indicator)垂直特征有助于识别降水云体相态分布的精细结构。以2018年1月3～5日南京信息工程大学C波段双偏振雷达RHI扫描的暴雪回波为例,结合探空资料进行物理量诊断,研究暴雪回波偏振参量和非偏振参量的相态分布垂直特征及其与大气风温湿结构的关系。结果表明:暴雪回波中,雷达高带或淞附效应存在于6 km高度附近,温度在-12～-15℃,含有湿雪和冰晶粒子;2 km高度附近的差分反射率因子强回波带为增温增湿的层云,层云之上的热力不稳定易促进对流抬升,揭示了冬季降雪具有高架对流的特点。研究结果有益于深入认识降雪在垂直方向上的精细结构及云微物理机制,提高降雪的预测能力。     

双偏振多普勒天气雷达的偏振参量及其应用

介绍了双偏振多普勒天气雷达的基本作用机理和双偏振参量,阐述了目前常用的测量降水率的公式,提出了一种进行降水粒子类型识别的算法,并对双偏振天气雷达的主要功能作了说明。     

闽南一次超级单体风暴双偏振特征分析

利用厦门S波段双偏振雷达和常规观测资料,对2019年5月16日闽南地区一次超级单体风暴进行了分析。研究表明,此次过程发生在高空冷槽入侵副高外围,地面暖倒槽内东南、西南两支气流交汇的形势下。成熟阶段超级单体伴有钩状回波、左前侧入流与右前侧出流V型缺口,弱中气旋,以及明显的有界弱回波区和回波悬垂。偏振观测表明,冰雹的水平反射率因子大、差分反射率因子与差分传播相移在零值附近,相关系数低(0. 85～0. 9)。风暴前侧下沉气流东边界(水平反射率因子梯度高值区)存在一条浅薄的差分反射率因子弧,主要由大雨滴构成,对超级单体的形成具有一定预示性,而前侧入流缺口存在差分反射率因子柱,可用于指示强上升气流的位置。三体散射回波的双偏特征表现为相关系数的低值区,及靠近强回波一侧差分反射率因子大值区与远离强回波一侧差分反射率因子低值区。     

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。     

纳米流体液滴的耗散粒子动力学模拟

采用在介观尺度下适用的耗散粒子动力学(dissipative particle dynamics, DPD)方法, 对考虑静电力作用的纳米流体系统进行建模, 研究了在纳米颗粒带电量和浓度影响下纳米流体液滴接触角的变化. 通过对实验过程进行的数值模拟, 得到了定性相同的结果.     

干涉型光纤预警系统入侵信号的调制解调技术

为解决干涉型光纤预警系统因偏振退化而出现的误报漏报以及定位失准的问题, 在建立 Mach Zehnder 干 涉系统结构模型的基础上, 通过分析入侵信号的调制过程, 得到两种调制信号失真现象, 并详细推导了该问题 的解决方案: 基于耦合器的解调算法。 为使该方案满足工程应用要求, 提出一种参数调校方法消除实际耦合器 不均衡引起的解调结果失真, 并在 Simulink 环境下进行仿真分析。 结果表明, 该解调算法能在耦合器不均衡、 出现偏振退化与待解调信号含有高次谐波的条件下准确还原相位信号, 对系统工程应用具有指导性意义。     

一种多层介质膜光管及其对激光光场的影响研究

带有光管的光学系统中,当采用激光光源时,光管对激光的特性影响应当被考虑到。利用ZEMAX仿真软件,对532nm激光通过一种71层高反射多层介质膜光管结构后特性进行了仿真分析;并搭建测量光路对仿真数据进行验证。实验结果表明,镀有多层介质膜的光管可以有效增加光的反射率,使激光光源的偏振形状和方向多样化,因此,该类光管可被用于调制激光的偏振度。     

高含CO2油田腐蚀环境下16Mn管线钢电化学腐蚀行为

油田开发生产中，高CO2环境会引起集输管线严重腐蚀。为了给高CO2环境腐蚀防护方案提供技术依据，通过动电位极化扫描和电化学阻抗测试研究了温度、溶解O2对16Mn管线钢在高含CO2腐蚀环境下电化学腐蚀行为的影响。结果表明：随着温度的升高，16Mn钢的腐蚀电位减小，腐蚀倾向性增强，但腐蚀电流密度大大减小，表现出较好的抗温耐蚀性能；同样温度下，16Mn钢在饱和O2环境中相比不含O2时极化曲线的腐蚀电流密度减小，交流阻抗谱的电荷传递电阻大大增加，且低温时更显著，表现出较好的低温抗氧耐蚀性能。     

煤层槽波的极化特征及其滤波

文章利用多分量数值模拟获得槽波信号及其极化轨迹图,结合槽波信号的本征方程,求取槽波的主极化方向和偏振系数;选取Poline滤波器,采用不同的滤波参数(p,q)对正演模拟信号进行滤波处理,并用极化轨迹图直观地显示出滤波前后差异。由于极化滤波实质是一种振幅加权滤波,滤波参数控制了信号对于其主极化方向的趋近程度,因此极化滤波会造成各分量的能量损失,需综合考虑选择合适的滤波参数。文中利用极化滤波法对实测信号进行了处理,取得了良好的应用效果。     

Research on instantaneous polarization radar system and external experiment

Instantaneous polarization radar can obtain radar target polarization scattering matrix (PSM) by using single pulse echo.The system overcomes the defects of inter-pulse interval polarization measurement radar and accurately measures the PSM of the moving target.Thus the capabilities of detection,anti-jamming and target identification can be improved.The present paper reports the first international self-developed instantaneous polarization radar experimental system and,by using this system,the measurement e...     

光纤偏振态检测方法的研究

在光纤干涉仪和偏振模色散检测过程中,偏振态的检测是十分重要的.本文给出了两种用1/4波片和检偏器检测光纤输出光偏振态的方法和原理,并进行了实验验证.     

Nonlinear optimization method of radar target polarization enhancement

n the basis of nonlinear programming model and solution of radar target polarization enhancement,a novel efficient iterative algorithm is presented. The optimization effieiency and precision are improved. The perfor-mance of algorithm is analyzed and verified by experiments.     

Nonlinear optimization method of radar target polarization enhancement

On the basis of nonlinear programming model and solution of radar target polarization enhancement, a novel efficient iterative algorithm is presented. The optimization efficiency and precision are improved. The performance of algorithm is analyzed and verified by experiments.     

Nonlinear programming modeling and solution of radar target polarization enhancement

The problem of radar target polarization enhancement is studied. A nonlinear programming model is constructed. Through the analysis via Lagrange multiplier method, this nonlinear optimization problem is equivalently transformed into a zero-search problem of a monotone function and a series of constrained linear optimization problems. Also the derivative properties of the monotone function are discussed.