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.     

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。     

天津新一代天气雷达(CINRAD/SA)定标对比分析

回波强度定标是保障CINRAD/SA回波强度测量精度的关键技术,将直接影响雷达定量估测降水产品的可靠性。应用天津CINRAD/SA多普勒天气雷达定标前后的反射率强度资料,对天津雷达反射率强度进行对比分析。结果表明:定标后天津雷达基本反射率因子强度有所增强,尤其是高仰角反射率增强更加明显;对于积层混合降水回波,定标后天津多普勒天气雷达组合反射率因子强度有所提高。     

基于ConvLSTM的气象雷达回波外推

针对传统雷达回波外推方法存在数据利用率低、预报精度不高等局限,利用定标后的青海大学校内X波段天气雷达监测数据,建立ConvLSTM深度学习模型进行回波外推,并与传统光流法的外推结果进行对比.结果表明:(1)在不同的输入时长和外推时间中,ConvLSTM的精度都明显优于光流法,在第1.5小时内的平均预测误差比光流法低69...     

基于Matlab平台的多普勒雷达强度资料三维可视化

多普勒天气雷达是天气预报与科研应用中监测小尺度天气重要的观测手段.本文以CINRAD-SA型多普勒天气雷达为例,简要介绍了雷达的工作原理及其基数据结构.通过Matlab平台实现天气雷达资料数据的读取,并选用8点插值法(EPI插值)和Cressman插值,实现了将雷达极坐标数据内插到笛卡尔坐标系的三维可视化显示,并且可获取空间内任一切面或剖面的雷达回波强度.对比显示结果发现:Cressman插值后的结果对三维整体呈现的更好,8点插值(EPI)对于平面细节的显示更突出.     

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、雹体位置、雹体移动速度、雹体移动方向等模拟仿真参数信息。算法研究在冰雹识别、人工防雹中的可用性,可有针对性地进行基于位置的冰雹预警信息发布和冰雹灾害防御。     

河北承德地区冰雹天气雷达预警指标分析

利用2012～2016年河北承德地区常规观测资料、C波段多普勒雷达基数据资料,采用雷达基数据反演及统计方法,对承德地区冰雹天气雷达预警指标进行了研究。结果表明:承德地区冰雹预警的定量指标有最大回波强度超过58dBz、回波顶高超过7km、垂直液态累计含水量超过33kg/m~2,并且两个相邻体扫跃增值在20～33kg/m~2之间;承德地区冰雹预警的定性判断的依据有冰雹回波的形状主要分为块状或带状两种,径向速度图上,出现逆风区、大风区、中尺度辐合以及径向速度模糊,基本反射率因子图上,出现三体散射回波、强回波远离雷达一侧出现的V型的缺口;V型缺口对冰雹预警的时间提前量为7～21min。     

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.     

数字化天气雷达强度标定方法

数字化天气雷达的组网观测是天气雷达发展的必然趋势，现有数字化天气雷达提供的强度场必须经过强度标定后再用于组网，因此迫切要求制定数字化天气雷达标定方法。指出了使用标定方程时应注意的量纲问题，针对有关文献中存在的问题提出了解决方法。     

“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。     

基于地学研究的CINRAD/CB雷达回波显示与提取

为准确显示天气雷达指定回波强度的回波区域,基于CINRAD/CB新一代天气雷达(简称CB雷达)的基数据,从地学角度提出一种CB雷达反射率因子回波的可视化方法,即将雷达基数据中的反射率因子数据采用地学中栅格数据格式进行显示。然后生成反射率因子图,结合风暴单体识别与跟踪算法(SCIT)中对风暴单体的识别模式,提出能够提取指定回波强度的雷达回波区域的方法。通过鄂尔多斯气象雷达站的CB雷达基数据提出方法并进行了验证。实验结果表明,提出的反射率因子图可视化方法可以显示雷达的反射率因子特征,针对反射率因子图提出的回波区域提取方法能够提取指定强度的回波区域。     

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。     

新一代天气雷达速度退模糊算法研究

速度退模糊算法对新一代天气雷达后期数据同化及短时临近预报具有重要影响。针对在高切变和孤立回波情况下速度退模糊出现错误的问题,提出了基于联合切变检测和十字形多尺度窗口的速度退模糊改进算法。首先,采用MDV(Mininum Distance Velocity, MDV)数据预处理方法进行全局数据优化。其次,将当前速度库和参考库的差值与切变阈值相比较,根据对比结果,分别进行切向和径向的退模糊。然后,在远离雷达的孤立回波区域,建立一种十字形多尺度窗口,实现参考库的确定,进而完成全方位的速度退模糊。使用我国新一代天气雷达(CINRAD-SA)在极端天气情况下的实测数据对该算法进行了多次验证。结果表明,在高切变和孤立回波情况下,该算法的速度退模糊准确率较高,优于新一代天气雷达中运行的WSR-88D速度退模糊算法。     

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。     

新疆石河子垦区沙漠边缘地带冰雹天气的多普勒天气雷达产品预警指标初探

利用2006~2015年新一代多普勒天气雷达资料等资料,运用统计学、雷达气象学等方法分析研究了新疆石河子垦区沙漠边缘地带的冰雹天气的多普勒天气雷达产品特征,初步建立了冰雹天气的多普勒雷达产品的预警指标。春季对流云的雷达回波中心强度为45d Bz,回波顶高度为7km,-20℃等温线以上超过45d Bz的反射率因子的出现;夏季对流云的雷达回波中心强度为50d Bz,回波顶高度为8km,-20℃等温线以上超过45d Bz的反射率因子的出现。逆风区和正负速度对的出现对冰雹天气预警有一定指导作用。垂直累积液态水含量(VIL)的跃增,VIL中心值大于15kg·m~(-2)时,对流性天气降雹的概率较大,VIL值的大小与冰雹的直径成正比,其高值区范围的大小与降水量成正比。中尺度气旋产品、冰雹指数HI产品和1h累积降水量等产品和雷达组合反射率因子、垂直累积液态水含量(VIL)结合使用时,对冰雹天气的预警有一定的指导意义。     

新一代天气雷达速度退模糊算法

速度退模糊算法对新一代天气雷达后期数据同化及短时临近预报具有重要影响。针对在高切变和孤立回波情况下速度退模糊出现错误的问题,提出了基于联合切变检测和十字形多尺度窗口的速度退模糊改进算法。首先,采用MDV(mininum distance velocity,MDV)数据预处理方法进行全局数据优化。其次,将当前速度库和参考库的差值与切变阈值相比较,根据对比结果,分别进行切向和径向的退模糊。然后,在远离雷达的孤立回波区域,建立一种十字形多尺度窗口,实现参考库的确定,进而完成全方位的速度退模糊。使用我国新一代天气雷达(CINRAD-SA)在极端天气情况下的实测数据对该算法进行了多次验证。结果表明,在高切变和孤立回波情况下,该算法的速度退模糊准确率较高,优于新一代天气雷达中运行的WSR-88D速度退模糊算法。     

黄河下游夏初一次强对流天气过程成因分析

 利用常规观测资料、多普勒雷达资料和NCEP/NCAR再分析资料,对2008年6月25日发生在黄河下游的一次强对流天气进行了天气动力学和雷达回波分析。结果表明,这次强对流天气是在有利的大尺度环境下产生的,强对流区存在有利的水汽输送和水汽辐合,不稳定的大气层结有利于对流天气的发生,Qse高能区和Qse密集区有利于对流天气的发展,850hPa以下为较强散度辐合,800～600hPa为高空散度辐散和600hPa以下的垂直上升运动为强对流的发生、发展提供了动力条件。根据多普勒雷达资料分析,对流活动在河北境内生成,移动过程中发展,影响河南安阳时回波强度大于50dBz,径向速度图上存在中尺度辐合。     

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。     

雾中能见度与雷达回波的关系初探

根据Koschmicder能见度公式结合雾滴粒子消光系数、雾中含水量W及雷达反射率因子Z之间的相互关系,解析了雷达雾回波的反射率因子Z与雾区能见度的关系,并以2006年冬南京实测雾滴谱资料,估算在特定雾滴谱模型下能见度与雷达反射率因子的关系,以及对2006年镇江站一次大雾天气的实测雷达回波及能见度资料的分析,验证雾中能见度与雷达回波的相关性,能见度随反射率因子Z的增大而递减。