新一代天氣雷達講義

2020-11-26 中國氣象局

新一代天氣雷達講義

來源：中國氣象報社   發布時間：2008年05月16日09:02

內容提要：

 

   我國的新一代雷達有四種型號，由不同廠家生產。教材如果不針對具體的雷達，有些問題很難講透。中美和資的敏視達公司生產的雷達基本上是仿造美國的WSR-88D。我們的教材也是以WSR-88D雷達為背景編寫的，並在相當大的程度上參考了美國WSR-88D的培訓教材（該教材已由培訓中心科技培訓部全部翻譯完畢），同時也參考了幾十篇中外文獻。我們特別強調的是培養學員在雷達回波圖識別方面的基本思路和技巧，使他們在培訓期結束是能對強對流系統的回波特徵具有敏銳洞察力和深刻的悟性。我們在與所編教材配套的光碟中錄入了近200幅雷達產品彩圖，這在歷來的雷達教科書中是前所未有的。 
全書分為八章。第一章引論首先概述了天氣雷達發展史；然後敘述了我國新一代天氣雷達系統的性能要求；接著闡述了新一代天氣雷達的應用前景；再接下來對新一代天氣雷達進行了概述（包括雷達結構、產品產生和分發、產品種類、通信方式和產品顯示）；最後概要地介紹了新老雷達的評分對比。第二章是都卜勒天氣雷達的基本原理，基本做到了簡單明了和通俗易懂。第三章為數據模糊的處理。首先需要消除地物回波和雷達波束在特殊氣象條件下非正常傳播造成的回波。都卜勒雷達為了精確測量徑向速度，必須採用較高的脈衝重複頻率（PRF），其副作用是最大探測距離較短，經常產生速度數據的距離摺疊。因此需要有距離去摺疊算法。另外還要進行速度退模糊處理。不了解這些內容，是很難對雷達回波的反射率因子圖和速度圖進行正確解釋的。第四章為基本產品（包括基本反射率因子、基本速度和基本譜寬）。對基本產品的各種分別率和數據級別以及基本產品的應用領域進行了簡要的敘述。第五章是速度圖的基本識別，篇幅雖然不多，但卻是很重要的一章。學員對這一章的內容必須熟練掌握。第六章為對流系統結構及其雷達回波特徵。天氣雷達的主要任務之一就是對對流風暴的監測和預警。這張的內容在所有天氣雷達的教科書中都是必不可少的。我們在這一章比傳統教科書增加了對流系統的都卜勒速度特徵。第七章對導出產品進行了介紹並重點描述了兩種導出產品（風暴單體識別和跟蹤、冰雹探測）的算法。這是新一代雷達所特有的。最後一章（第八章）是非常重點的一章，講述了雷達產品（主要是基本產品）的各種應用，特別是對強天氣過程的監測和預警。

 

詳細內容：

第一章 引論
1.1 我國新一代天氣雷達的建設布局
1.2 新一代天氣雷達概述
1.3 美國新一代雷達與老一代雷達在探測強對流和龍捲方面的評分對比

第二章 都卜勒雷達原理
2.1 大氣、雲和降水對電磁波的作用
2.2 雷達氣象方程 
2.3 距離摺疊
2.4 大氣折射和等效地球半徑
2.5 雷達取樣技術
2.6 降水估計
2.7 雷達回波信號的處理和都卜勒速度信息的提取
2.8 基本數據的產生

第三章 數據模糊的處理
3.1 PRF對最大探測距離Rmax和最大風速Vmax的影響
3.2 數據的識別和算法
3.3 地物雜波幹擾及抑制地物雜波的算法
3.4 異常傳播
3.5 間歇性點雜波的抑制算法
3.6 距離摺疊及退距離摺疊算法
3.7 速度混淆及速度混淆處理算法
3.8 使速度混淆和距離摺疊的影響最小化


第四章 都卜勒雷達基本產品
4.1 基本產品的特徵
4.2 基本產品
4.3 基本產品的局限性
4.4 基本產品的釋用


第五章 速度圖的識別
5.1 基本速度圖的識別
5.2 速度圖的水平不連續線與鋒線
5.3 小尺度系統的基本識別

第六章 對流性風暴的結構、演變及其雷達回波特徵
6.1 風暴的特徵和分類
6.2 速度矢圖的業務應用
6.3 超級單體風暴的動力學特徵
6.4 多單體風暴的動力學特徵
6.5 強風暴反射率的估算
6.6 超級單體風暴的速度估算
6.7 災害性天氣的產生和探測
6.8 中尺度對流系統（MCS）


第七章 雷達回波個例分析

第八章 雷達導出產品
8.1 風暴單體算法和有關產品
8.2 與反射率有關的導出產品
8.3 導出的速度產品
8.4 強天氣分析產品
8.5 降水量算法和產品

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