3类大风的多普勒雷达与风廓线雷达特征分析

利用多普勒雷达与风廓线雷达资料分析了浮梁县的强对流大风、台风大风和冷空气大风3类大风的的特征,主要结论如下:强对流大风多由飑线移动造成,回波强度可达45~60 d Bz或以上,强回波与≥20 m/s大速度区配合,VIL的强度在20~25 kg/m~2,有时伴有弓形、V型缺口等明显特征。而台风大风回波均匀,强度多为20~30 d Bz,速度场上伴有明显的偏东风低空急流和超低空急流,VIL很小。单纯的冷空气大风在多普勒雷达上无反映。强对流大风出现前,在风廓线中层有20 m/s或以上的西南急流出现,并逐渐下传,但底层不一定有风力明显加大的现象,而台风大风、冷空气大风出现时,底层有持续的12 m/s的大风区出现。强对流大风Cn~2在可表现为底层至高层一致达最大值,而台风大风仅表现为底层附近达最大值,冷空气大风则表现为整层最小。     

风廓线雷达资料在淮河流域暴雪中的应用

利用2018年1月2-8日淮河流域一次典型暴雪过程的风廓线雷达资料,分析水平风速、风向、垂直动量、大气折射率结构常数等参数,对暴雪的高低空风场及环流微观结构进行研究.结果表明,风廓线雷达在暴雪发生前就能探测到2.7 km高度左右形成的东北-西南切变,以及低层偏东风增强的风场变化,当2km高度内偏东风增大至约10m/s时...     

风廓线雷达在强降水监测预警中的应用研究

本文在风廓线雷达观测风场的基础上发展了低空风切变指数、高低空急流指数和温度平流三种产品算法,并将其用于两次强降水过程的监测预警研究.通过分析强降水发生前后风廓线雷达二次产品的变化得出:低空风切变指数在降水开始和结束时均会出现较大幅度的增长;低空急流指数一般在降水前3~4个小时开始增强,降水减弱时则大幅减小;高空急流指数在降水前2个小时左右会出现小幅的波动;此外,高低层冷暖平流强度和厚度的变化与降水过程也有很好的对应关系.     

风廓线雷达资料在灰霾天气分析中的应用

利用上海徐家汇2014年9月~2015年2月风廓线雷达资料,分析了徐家汇上空水平风速与地面能见度的关系,结果表明,在800m~1600m高度上,水平风速小于10m/s,且持续时间长时,地面能见度下降,风速越小,能见度下降越明显;当水平风速小于5m/s时,则可能出现严重灰霾天气。结合风廓线资料,对一次灰霾天气进行分析,发现风廓线雷达探测风场具有实时性特点,能较快发现风向的变化,进而判断污染物的扩散方向和传送途径,能够对灰霾天气作出短时预报;在风廓线雷达垂直速度剖面图上,可以直观地看出某时刻400m~1600m存在上升气流,当大气的垂直上升运动明显时,会使近地面出现弱辐合区,形成小尺度局地环流,使污染物集聚,较易出现污染天气。     

风廓线雷达资料在重污染天气中的应用

基于天津市宝坻区2016—2018年的气象观测资料,分析能见度与各项气象要素间的关系,结果表明,风速和能见度呈现正相关关系,当地面风速持续较小时,易导致能见度降低。结合风廓线雷达和大气成分资料,对一次重污染天气过程进行分析,发现风廓线雷达能实时反映高空风场的变化情况,进而判断污染物的扩散方向和传送途径,为短时环境监测预报提供依据;根据高空垂直速度的变化情况,判断本地是否存在上升气流,进而形成局地弱辐合区,使周边污染物聚集,出现污染天气。     

风廓线雷达去地杂波方法研究

针对传统的回波模拟方法不能很好的模拟高斯白噪声的分布, 也不利于反应真实的回波信号的问题, 改进了回波信号的模拟方法, 同时为了减小地杂波对信号参数估计的影响, 在静态小波变换的基础上, 提出了一种抑制风廓线雷达地杂波的方法, 由于采用提升实现方式, 其运算量并没有明显增加。相对于传统的基于 DWT 去地杂波的方法, 新方法更加适用于较低信杂比的情况。仿真结果验证了新方法的有效性。     

风廓线雷达中频数字接收机设计研究

风廓线雷达是用于大气风场探测的无线电遥感系统,传统的雷达接收机采用模拟接收机,结构繁琐且信号处理精度不高。基于软件无线电,运用中频数字化技术,提出了一种数字化接收机的设计方案,包含中频采样、数字下变频、IQ数据处理等。通过对方案进行仿真和测试,验证了方案的可行性。     

初教机保障对风廓线雷达的需求分析

由于初级教练机飞行安全对风的高要求、高标准,对训练安全中存在的空中风难以准确掌握和提前预报,机场保障部门对风廓线雷达有急切的需求。风廓线雷达对改善机场现有的探测高空风手段有很大的意义和帮助作用,对气象预报也能提供准确的气象基础数据,为提前做出预警、预报能有很大的指导作用,对保障初级教练机飞行安全有很大的必要性。     

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。     

2008年“7.01”昭通罕见大暴雨过程的中尺度特征分析

首先运用气象学与物理量诊断方法,分析了2008年6月30日～7月1日发生在昭通的罕见大暴雨过程的大尺度环境;再利用多普勒天气雷达的高时空分辨率资料结合FY-2C卫星资料及区域自动站雨量资料,对此过程的中尺度对流系统进行分析.结果表明:①此过程具备有利的大尺度条件,中尺度对流系统(MCS)处于前倾疏散的高空槽槽前,高空辐散,低空辐合,为中尺度对流系统的发生提供了有利的大尺度动力条件.②这次降水过程具有强度大、突发性强、时间尺度小的特点,强降水的集中持续时间基本为3～5h,地面降水时空分布具有明显的中尺度特征.③暴雨发生前对流层低层有西南—东北走向的湿舌,为暴雨提供了有利的水汽条件;高空干冷平流与低空的暖湿平流形成的差动平流,造成大气的层结不稳定度增强.④对卫星云图及多普勒雷达回波图进行分析,发现在大尺度的环境风场中,存在着β中尺度对流系统,而β中尺度对流系统由2个中尺度对流云团合并而成,具有椭圆形结构特征,中尺度云团内部的流场辐合带与强的雷达回波带基本对应,强盛阶段雷达回波呈现出典型的人字形回波形态.     

风廓线雷达在降水条件下水平风场的反演研究

风廓线雷达利用湍流信号进行水平风场反演时,雷达回波信号中的功率谱数据包含大气湍流、地物、降水粒子等,其中降水粒子对水平风场造成的干扰尤为严重。若用没有剔除杂波的功率谱反演水平风场,会导致水平风场的真实度较低。本文首先用插值法和中值滤波法抑制杂波干扰,再用分段法确定平均噪声,然后根据两峰之间的最低点对降水时段的双峰功率谱进行湍流谱和降水谱的分离,继而利用分离出来的湍流谱信号反演水平风场,最后选取青海大学风廓线雷达2021年8月27日和2022年4月27日两场降水数据进行分析。结果表明：用分离出的湍流谱信号反演的水平风场较分离前一致性提高,分离湍流谱信号的方法可行,且用智能天气传感器进行验证,验证结果较好。     

风廓线雷达资料在福建省气象局的业务应用现状与展望

简要总结了近年来风廓线雷达探测资料在福建省气象局的业务应用情况。风廓线雷达数据质量控制技术的研究提升了风场数据的可靠性和准确性,拓展了风场数据的应用范围,但仍有改进的空间。风廓线雷达为实时监测、分析天气系统尤其是中小尺度天气系统的发生、发展提供了可能,为提高日常的强对流和台风预报预警准确率提供了技术支撑,同时也对福建省新型风场资料在预报上的应用起引领和示范作用。在今后的研究中应结合其他观测资料进行综合分析,开展不同类型天气的关键机制应用。其资料直接或二次开发后应用到天气监测、个例分析中,有利于加强预报员对中小尺度天气系统物理机制的进一步认识和理解,提高短时临近预报水平。风廓线雷达组网资料用于数值模式资料同化中,亦能有效改进模式效果,目前在福建省已开始业务运行,将在今后的批量观测系统试验中不断完善。     

风廓线雷达有源相控阵天线的设计与实现

为了在气象雷达设计中使有源相控阵天线的性能与成本最优化,采用400个交叉极化半波振子作为天线辐射单元,提高了天线的效率和可靠性,获得了低副瓣天线性能.采用20个发/收模块组成的固态有源阵,减少了内部发热,可以采用自然风冷,降低了对发射机散热系统的要求;采用40个一分二十功率分配器和一个功率合成器,减少了馈电网络的传输损耗.结果表明,设计出的有源相控阵天线满足了风廓线雷达的总体要求.     

风廓线雷达5波束校验计算风的方法

为了改善风廓线雷达观测数据的质量,减少因个别波束测量时被污染而对计算结果造成的误差,提出了进行5波束联合校验计算风的方法。该方法利用风廓线雷达5波束测量数据之间的相关性,根据风廓线雷达5个波束测量值是否通过一致性检查的不同情况进行风的计算。给出了详细的计算流程,并以气球测风结果为参照,对3波束计算法和5波束校验计算法的效果进行了实例对比,结果表明5波束校验计算方法提高了数据的准确性,计算结果与气球测量值之间的误差小,并且在实际工作中已经得到了成功的应用。     

一次强飑线天气过程的雷达回波特征分析

应用常规天气资料、自动站和强天气监测数据、WebGIS雷达回波拼图等资料,采用统计对比分析和特征提取方法,对2017年5月11日江西强飑线天气过程进行分析,结果表明:"511"强飑线过程是由500 h Pa高空小槽引导、低空切变和低空急流等多因素共同作用下产生的。江西飑线回波系统多数是由省外产生且有规律移入的带状回波系统,具有4个不同阶段的回波特征。超级单体风暴常伴有雷雨大风、短时强降水、冰雹等强对流天气,往往发生在飑线回波带的前方暖区中。弓形回波带由一个个对流回波核组成,回波长度往往超过100 km。雷雨大风发生在弓形回波的前沿,而最强的雷雨大风发生在弓形回波的顶部"逗点"头部,也就是回波移速较快向前突出的部位。     

基于小波变换的风廓线雷达间歇杂波抑制方法

针对风廓线雷达实际应用中,飞鸟等飞行体产生的间歇杂波对风谱识别的严重干扰问题,提出了一种小波系数代换的杂波抑制方法.通过分析风廓线雷达的信号特性,根据间歇杂波的突发性和持续时间短的特点,给出了在小波域内通过非相干谱积累之间信号能量一致性检验的杂波识别方法、判定公式以及相关尺度间小波系数代换的抑制方法.实测数据验证结果表明,杂波抑制效果明显.     

基于R语言的风廓线雷达产品数据简单处理

风廓线雷达产品数据在气象上应用广泛,对其产品数据资料的分析、处理和可视化十分重要.本文利用免费的开源软件R语言,对雷达资料产品数据进行批量读取、计算和绘图.展示了R语言在处理风廓线雷达资料的特点：简洁、易学.     

风廓线雷达测风和气球测风资料对比分析

在简述风廓线雷达及气球测风原理的基础上,把风廓线雷达探测资料与当地探空资料进行对比分析,发现风速风向一致性较好.利用大理风廓线资料与云南5部探空雷达资料对比发现,风廓线资料与丽江探空雷达资料最为接近,利用风廓线与丽江探空逐日U风、V风资料对比分析发现在700 hPa以上基本一致,说明风廓线雷达资料是可信的.     

气象风廓线雷达的装备指挥车的设计与应用

该文围绕着一款气象风廓线雷达,进行该装备指挥车的设计与应用.根据某气象部门的实际要求,分析了该风廓线雷达的探测特点后,利用某中型客车底盘,进行指挥车的结构布局与安装,并对该风廓线雷达的抗风载能力进行了计算,并得出计算结果.风廓线雷达的装备指挥车,在气象部门的广泛应用,将极大地提高气象部门的移动应急能力,有效地保障气象部门的雷达探测任务.     

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。