基于SCIT算法的X波段天气雷达冰雹预警研究

基于SCIT冰雹识别与跟踪预警算法,是在分析冰雹云雷达反射率特征和雷达回波参量演变识别基础上,针对X波段全固态多普勒天气雷达的冰雹识别预警效果进行仿真研究.通过X波段天气雷达数据样本实例分析,研究对冰雹概率POH、强冰雹概率POSH和预期最大冰雹尺寸MEHS参数冰雹形成条件的智能识别判断,得到X波段天气雷达雹体序列号、...     

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。     

X波段天气雷达回波强度信号标定方法

为了抵消X波段天气雷达的接收机参数变化引起的雷达回波强度误差,根据雷达回波强度定标原理,利用CINRADSA天气雷达回波强度资料对NuistRD-X常规天气雷达进行强度标定,用标定后的NuistRD-X天气雷达回波与南京和常州CINRAD-SA的雷达回波作对比分析,测得的回波强度与南京和常州CINRAD-SA资料基本一致,结果表明这种定标方法适用于X波段常规天气雷达,这种定标方法是可行的。     

X波段天气雷达强度回波信号定标方法

为了抵消X波段天气雷达的接收机参数变化引起的雷达回波强度误差,根据雷达回波强度定标原理,利用CINRAD-SA天气雷达回波强度资料对NuistRD-X常规天气雷达进行强度标定,用标定后的NuistRD-X天气雷达回波与南京和常州CINRAD-SA的雷达回波作对比分析,测得的回波强度与南京和常州CINRAD-SA资料基本一致,结果表明这种定标方法适用于X波段常规天气雷达,这种定标方法是可行的.     

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。     

台风"卢碧"引发的福州极端降水成因初探

采用福州市地面自动站资料、ERA5再分析资料(0.25° ×0.25°)以及X波段双偏振相控阵天气雷达等新型观测资料,分析了台风"卢碧"(2109)造成福州极端降水的成因,并介绍了X波段双偏振相控阵天气雷达资料在台风降水预报中的应用.研究结果表明,强降水云带的持续影响、源源不断的水汽供应、强的高低层抽吸作用以及舒适的海...     

基于相控阵雷达的区域站雨量质控方法研究

为提高站点雨量数据的准确性,提出了一种基于相控阵雷达的区域自动站雨量质量控制方法,结合区域自动站和X波段双偏振相控阵雷达对雨量数据的精准质控来提高设备的维护效率,降低疑误数据对预报人员的干扰。在对厦门市一次天气过程的实验分析得出,该模型能够及时对疑误站点进行识别,有效改善了区域站降水数据的观测质量。     

GPM DPR雷达联合地面S波段雷达反演雨滴谱

针对GPM-CO DPR观测数据反演雨滴谱算法中存在的双值问题, 提出通过匹配地面S波段天气雷达与GPM-CO DPR观测数据, 为双值问题提供判断依据的方法。在建立反演查算方法的基础上, 利用雷达仿真程序Quickbeam进行算法的理论验证, 并使用观测数据进行实例验证。理论验证的结果表明, 反演结果数据和输入数据的相关系数达到0.99以上; 实例验证的结果显示, 利用此反演算法得到的雨滴谱可以反映降水过程中雨滴粒径的分布情况, 在一定程度上解决双值问题。     

S波段气象雷达天线馈线设计与测量

馈线是雷达系统的重要组成部分。介绍了S波段8.54m天气雷达天线馈线的基本特性,提出了S波段天气雷达天线波导馈线的设计方案,论述了其设计原则及性能估算方法。最后,描述了波导馈线插入损耗和电压驻波比的测试原理和方法程序,给出了S波段8.54m天气雷达天线馈线插入损耗和电压驻波比的实测结果,测量结果满足理论设计的技术要求。     

X波段雷达运行支持及培训平台设计

X波段雷达是常规天气雷达中的一种，是监测中小尺度灾害性天气扣短时天气预报的有效工具。目前这种雷达布局比较多，服覆时间已经很长，设备故障时有发生。为了快速查出故障问题，提高机务人员技术水平，将已有的软硬件经验和技术进行一次整合，提供针对基层用户实用的雷达故障诊断和培训平台的设计方案。     

双波段旋转相控阵雷达任务调度算法

针对双波段旋转相控阵雷达旋转工作的特点以及两阵面波段的不同特性,研究了一种任务调度算法。首先给出了旋转情况下的波束驻留任务的模型;其次为了体现两阵面的不同特性,提出了一种纳入空域优先级的任务综合优先级算法;对于单个阵面,采用了一种新的时间窗算法,在不显著增加时间偏移率的前提下,增加了时间利用率;最后通过工作模式调整策略,实现了雷达的抗饱和攻击;仿真实验验证了算法的有效性。     

C波段雷达快速循环同化技术在宁夏降水天气预报中的应用

介绍了宁夏C波段雷达快速循环同化技术及其在2018年夏季降水预报中的应用效果。快速循环同化技术主要基于天气研究预报(weather research and forecasting,WRF)模式,通过对C波段多普勒雷达资料进行去除奇异点、地物遮挡、谱宽检查、退模糊等质量控制,利用三维变分同化、动力降尺度及冷暖启动方法,实现了C波段多普勒天气雷达观测数据的逐小时快速循环同化分析,可逐时滚动输出未来12 h逐小时间隔、水平分辨率3 km的降水、气温、风向风速、相对湿度、物理量场等格点预报产品以及雷达回波产品。通过在2018年宁夏降水预报中的应用分析发现,加入雷达资料同化后的WRF模式降水预报能力有明显提升,可为宁夏降水天气智能网格预报特别是暴雨的短临预报预警提供技术支撑。     

基于X波段雷达回波图像相关性分析的 浅海水深数值模拟与反演研究

根据描述有限水深的TMA海浪谱模型,对X波段雷达浅海区域海面回波进行了数值模拟;TMA海浪谱模型是深水JONSWAP谱的扩展,它能反映水深变化对海浪的影响。对利用X波段雷达回波图像相关性分析来反演浅海水深方法的适用条件以及性能进行了分析;该方法利用雷达对海杂波成像,结合回波图像之间理论与实际相关性之间差值累计量的最小值与水深的对应关系,可以得到雷达探测区域的水深信息。数值模拟以及水深反演结果表明:图像相关性方法在水深小于25 m时有较好的水深估算能力;但当水深大于25 m时,此方法会失去其水深反演能力。通过对模拟的图像进行水深提取,有效的验证了谱模型的准确性以及相关性方法的适用范围,为后续X波段雷达水深研究提供了很好的依据。     

天气雷达I/Q信号仿真建模及统计验证

基于天气雷达发射脉冲的时间自相关特性,采用大气分层模型,建立天气雷达发射端到接收端的I/Q信号仿真算法;并通过统计分析,对算法可靠性进行验证。研究结果表明仿真得到的I/Q信号均符合高斯随机分布,回波功率符合指数分布,与天气雷达真实回波信号统计特性一致;同时以南京大学的C波段双偏振天气雷达的真实弱降水回波数据为基础,进行仿真回波数据与真实数据对比分析。统计结果表明相似的参数设定下,仿真回波信号的反射率因子和速度的标准差与真实信号的统计特性基本一致;且与理论公式结果基本吻合。     

利用相控阵雷达对2020年5月闽南一次降雹过程分析

利用厦门翔安X波段相控阵雷达,结合厦门海沧S波段双偏振雷达、风廓线雷达等多源观测资料,对2020年5月闽南沿海一次罕见大范围降雹过程进行了分析.研究表明,此次过程是一次发生在副高边缘暖湿气流控制下低层暖强迫型强对流,午后西南风超低空急流的建立极大改善了水汽及不稳定条件,地面冷锋入倒槽触发大范围强对流.相控阵雷达分析表明...     

基于S波段双偏振雷达的一次下击暴流初探

利用S和X波段两种双偏振雷达、日本葵花8号卫星、北京探空站等观测资料以及ERA5再分析数据，通过天气学分析方法和雷达回波特征分析方法，分析2022年6月17日冀中一次下击暴流天气过程的发生机理.结果表明：此次天气过程为弱强迫下发生的强对流天气，云团满足MCC的标准，不断累积的对流有效位能、抬高的自由对流高度构成下击暴流发生的有利环境；干空气夹卷、融化层上部湿区有利于水汽凝结，融化层下融化形成的大雨滴经蒸发降温，形成向下的负浮力是强下沉气流形成的主要原因；下沉辐散气流叠加在冷池密度流上，形成非对称下击暴流天气，在有利的环境背景条件下，微下击暴流指数可以作为下击暴流的一个参考指标；下击暴流发生前的雷达回波特征为速度图上中层径向辐合、低层辐散、反射率因子槽口以及反射率因子核心下降.     

云南省L波段雷达运行监控平台的设计与实现

基于B/S(Browser/Server结构)模式开发的云南省L波段雷达运行监控平台,有效地实现了云南省5部L波段雷达的探空设备和探空数据的监控.整个平台由FTP计划任务、数据录入系统和L波段雷达运行监控系统3部分组成.运行情况表明,该平台的建立有助于全面掌握我省探测网系统设备的运行状况,保障高空探测网的稳定运行,提高了气象探空数据的数据质量.     

一种新的多普勒天气雷达回波数据无损压缩

为了解决多普勒天气雷达回波数据传输的实时性以及数据存储的有效性问题,提出了一种基于阶梯量化的多普勒天气雷达回波数据无损压缩新算法。针对天气雷达回波数据的特点,首先对天气雷达回波数据进行预处理,即将雷达回波数据进行格式转换;其次提出了一种阶梯量化方法,并采用MED预测进一步去除数据中的相关性;最后对量化和预测后的回波数据采用LZW编码以实现无损压缩。实验结果表明,新方法较其他方法大幅提高了回波数据的无损压缩倍数,可实现对多普勒天气雷达回波数据的有效压缩。     

基于GIS的内蒙古中部地区多源雷达回波拼图

 为了做到内蒙古中部地区天气的实时监测,研究了该地区新一代天气雷达基本反射率产品和713雷达平显回波等多源雷达回波数据的拼合方法。首先阐述了两类回波数据的存储结构和格式,然后设计了两类径向数据向二维矩阵数据转换的算法,研究了该类数据转为栅格类型存储的直角坐标绘制模式,并采用ArcGIS Engine二次开发组件进行了实现。最后基于GIS技术研究了两种回波图像进行区域拼图的方法,并设计了回波图像拼合平台,其能够根据用户的选择条件实时对该地区4部雷达的回波图像进行拼合。在包头市气象局的测试应用表明,该平台可实现内蒙古中部地区天气的实时监测,同时为气象预报员制作气象预警预报提供辅助决策。     

基于X波段雷达图像估计有效波高的改进方法

本文在利用经验正交函数(EOF)恢复有效波高(SWH)的基础上,克服EOF分析在模态分解时的缺陷,提出旋转经验正交函数(REOF)方法恢复波高.借鉴SWH与雷达回波强度信噪比的平方根成线性的关系,建立了SWH和REOF分析得到的主成分的Shannon熵之间的线性关系.根据渤海湾X波段雷达图像时间序列,利用REOF分析获取了SWH.浮标采集的SWH与该改进算法获取的SWH之间的相关系数为0.86,优于浮标和EOF分析恢复的SWH之间的相关系数0.82.实验结果表明,本文中提出的算法可以有效的提取SWH,且比EOF分析提取SWH的效果更好.