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多普勒天气雷达反演风场综述
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作者 梁旭东 周海光 罗义 《气象学报》 北大核心 2025年第3期855-872,共18页
多普勒天气雷达能够提供高时、空分辨率的降水粒子空间信息和径向运动资料。反射率因子和双偏振量等降水粒子空间信息相对比较直观,但是由于雷达探测的大气运动场只有径向分量,并不直接反映大气运动的全部特征,所以需要通过各种反演方... 多普勒天气雷达能够提供高时、空分辨率的降水粒子空间信息和径向运动资料。反射率因子和双偏振量等降水粒子空间信息相对比较直观,但是由于雷达探测的大气运动场只有径向分量,并不直接反映大气运动的全部特征,所以需要通过各种反演方法提取雷达探测资料中包含的大气运动信息,以应用于中、小尺度天气的诊断、分析和预报。中外多普勒天气雷达网建设已经比较成熟,但是业务中基于雷达径向速度的风场反演应用还较少。因此,将风场反演方法分为单雷达风场反演和双(或多)雷达风场反演两类,分别进行了总结,并在附录中采用一致的数学符号给出了主要基本方法的推导和公式,以便让读者能够从基本原理出发了解这些方法的来龙去脉。基于单多普勒雷达的反演方法只要求单部雷达覆盖即可,应用方便、计算简单,但是通常是假定风场是均匀的或者是线性变化的,因此对于空间变化比较剧烈的风场,反演误差较大,同时因采用不同的风场分布特征假设也衍生出了各种扩展方法,一定程度上改善了单多普勒雷达反演风场的准确度和可用性。对于两部或多部多普勒雷达反演技术,重点介绍了原理和特点。多部多普勒雷达反演方法能够得到更加精细和精确的风场三维结构信息,但是对于观测资料的时、空一致性要求较高。随着雷达组网密度的提高,多部多普勒雷达反演方法的研究和应用受到越来越多的重视,同时,将风场反演和资料同化技术结合也是重要的发展方向和趋势。 展开更多
关键词 多普勒天气雷达 单多普勒雷达风场反演 双多普勒雷达风场反演
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石家庄S波段和X波段双偏振雷达定量降水估测应用研究 被引量:1
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作者 黄兆楚 印佳楠 +5 位作者 杨洋 张晓瑞 黄毅 王梧熠 崔毅 李禧亮 《高原气象》 北大核心 2025年第1期253-264,共12页
基于石家庄S波段雷达和X波段雷达、雨滴谱仪观测资料以及地面雨量计数据,分析两种雷达的R(ZH)、R(ZH,ZDR)、R(KDP)和R(KDP,ZDR)四种定量降水估测方法。结果表明,利用雨滴谱仪数据计算出的雷达反射率因子与雷达实测具有较好的一致性,但... 基于石家庄S波段雷达和X波段雷达、雨滴谱仪观测资料以及地面雨量计数据,分析两种雷达的R(ZH)、R(ZH,ZDR)、R(KDP)和R(KDP,ZDR)四种定量降水估测方法。结果表明,利用雨滴谱仪数据计算出的雷达反射率因子与雷达实测具有较好的一致性,但整体偏大5 dB;两种雷达使用R(KDP,ZDR)方法估测降水结果优于其他方法,使用偏振参量KDP能明显提高降雨估测结果,使用ZDR后,测雨公式较单参量提高不明显;使用R(KDP)和R(KDP,ZDR)方法,利用X波段雷达估测降水的准确度略高于S波段雷达,可提升约10%,利用高空间分辨率的X波段雷达可以提升城市降水估测的精确度。 展开更多
关键词 双偏振雷达 雨滴谱 定量估测降水(QPE)
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基于瓦片分区的雷达动态定量降水估测方法研究 被引量:1
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作者 李佳慧 马建立 +1 位作者 陈明轩 史朝 《高原气象》 北大核心 2025年第1期122-133,共12页
雷达定量降水估测(QPE)考虑雨滴谱的时空变异性,是提高QPE的有效途径。雷达采用Z-R关系开展降水估测时,雨滴谱的差异,主要表现为Z-R关系式不同;利用瓦片分区方法,将降水估测区域进行瓦片分区,每个瓦片内利用雷达和自动站数据动态拟合Z-... 雷达定量降水估测(QPE)考虑雨滴谱的时空变异性,是提高QPE的有效途径。雷达采用Z-R关系开展降水估测时,雨滴谱的差异,主要表现为Z-R关系式不同;利用瓦片分区方法,将降水估测区域进行瓦片分区,每个瓦片内利用雷达和自动站数据动态拟合Z-R关系式开展QPE。文中利用六次天气过程对瓦片分区降水估测方法进行评估,从QPE各项评价指标看,误差较传统的固定Z-R关系法和全域动态Z-R关系法,有很好的提升,降水估测结果与强降水中心基本一致,各项误差指标均最小;结果表明瓦片分区降水估测方法是提升雷达QPE的有效方式。 展开更多
关键词 降水估测 雷达组网 分区拟合
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S/C波段雷达和X波段雷达混合仰角反射率拼图方法 被引量:1
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作者 朱自伟 戚友存 +4 位作者 张哲 刘瑞芳 乔娟 张春生 罗鸣 《大气科学》 北大核心 2025年第2期419-431,共13页
气候变化使得灾害性天气事件发生频率增加,这对灾害性天气监测提出了更高的要求。近年来,我国许多城市组建了X波段天气雷达监测网作为对传统的S波段和C波段业务天气雷达监测网的补充,以提高灾害性天气监测的时空分辨率,同时改善对天气... 气候变化使得灾害性天气事件发生频率增加,这对灾害性天气监测提出了更高的要求。近年来,我国许多城市组建了X波段天气雷达监测网作为对传统的S波段和C波段业务天气雷达监测网的补充,以提高灾害性天气监测的时空分辨率,同时改善对天气系统低层信息的观测。混合仰角反射率是从天气雷达覆盖范围内的多仰角反射率观测信息中,提取出的离地面最近且未受地形或地物遮挡影响的反射率,对于监测对流系统低层的发生、发展具有重要的价值。为了充分发挥S/C波段雷达探测范围广与X波段雷达观测时空分辨率高的优势,提出了S/C波段雷达和X波段雷达混合仰角反射率拼图方法,步骤包括:(1)混合仰角反射率形成;(2)不同波段雷达反射率转换;(3)多雷达反射率拼图。基于上述方法,产生了深圳市和西安市混合仰角反射率拼图产品,空间分辨率为30 m,时间分辨率为1 min。利用全球降水观测计划(Global Precipitation Measurement,简称GPM)双频测雨雷达(Dual-frequency Precipitation Radar,简称DPR)观测的反射率,通过不同降水类型的个例对拼图产品进行了评估。结果表明,混合仰角反射率拼图产品与GPM-DPR的反射率观测数据具有较高的一致性,平均偏差在±1 dB以内。 展开更多
关键词 X波段天气雷达 混合仰角反射率 雷达组网拼图
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基于三维测风激光雷达的风切变识别方法
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作者 谢冰洁 王改利 +4 位作者 陆欣欣 陈鸿飞 陈科艺 郑佳锋 王琪超 《科学技术与工程》 北大核心 2025年第22期9249-9259,共11页
低空风切变是对飞机飞行安全产生重要影响的因素。利用三维扫描型测风激光雷达2023年3月期间在广州白云机场的观测数据,在对测风激光雷达的观测数据进行预处理的基础上,提出了结合自适应窗口的二维合成风切变识别和时间风切变识别的两... 低空风切变是对飞机飞行安全产生重要影响的因素。利用三维扫描型测风激光雷达2023年3月期间在广州白云机场的观测数据,在对测风激光雷达的观测数据进行预处理的基础上,提出了结合自适应窗口的二维合成风切变识别和时间风切变识别的两步识别方法(简称风切变两步识别法),对比了风切变两步识别法和二维合成法对风切变的识别效果,并对识别的风切变的演变进行了分析。结果表明:数据预处理有效地去除了测风激光雷达观测的孤立点及径向数据间的脉动,并对缺测数据进行了填补;风切变两步识别法有利于风切变的提前预警,在2023年3月广州白云机场观测期间,风切变两步识别法共识别到25起风切变,其中有21起比二维合成风切变识别方法提前预警,平均早预警3~5 min,且对时间维度和空间维度风切变均有较好的识别告警作用;识别的风切变过程大多发生于中午前后(11:00—15:00)时且持续时间多在15 min左右,风切变位置受背景风场影响较大。研究中提出的风切变两步识别法能更早、更全面地识别出低空风切变,有助于提高风切变预警的准确性,为飞机飞行安全提供保障。 展开更多
关键词 三维测风激光雷达 低空风切变 二维合成风切变 时间风切变 风切变两步识别法
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广西S/X波段天气雷达组网拼图分析及其在一次台风过程中的应用
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作者 莫祖斯 刘永亮 +6 位作者 李强 韩宇龙 覃月凤 奉意杰 於莹 何忠洪 黎勋 《热带气象学报》 北大核心 2025年第4期519-530,共12页
为更好地对S/X波段天气雷达组网融合在广西区域的应用能力进行评估,利用雷达观测资料,依次进行基数据解析、Z_(H)-K_(DP)综合法衰减订正、单站雷达网格化及多部雷达组网拼图,最终利用组合反射率、等高平面反射率对广西现有雷达组网覆盖... 为更好地对S/X波段天气雷达组网融合在广西区域的应用能力进行评估,利用雷达观测资料,依次进行基数据解析、Z_(H)-K_(DP)综合法衰减订正、单站雷达网格化及多部雷达组网拼图,最终利用组合反射率、等高平面反射率对广西现有雷达组网覆盖能力在2023年第4号台风“泰利”影响过程进行初步应用分析。结果显示:结合径向廓线对比、网格化对比及多个连续体扫得到的反射率对比分析,经过Z_(H)-K_(DP)综合法订正后的X波段天气雷达反射率在一定范围内具有较高的可靠性;将组网拼图结果应用于台风“泰利”暴雨过程分析,对比S波段和S/X波段天气雷达组网后的0.5 km、0.75 km、1.0 km和2.0 km CAPPI(Constant Altitude Plan Position Indicator)组网反射率因子覆盖区域,结果显示X波段加入雷达组网后,得到了空间结构连续、覆盖更广的资料,有效补充了广西新一代天气雷达的低层盲区、阻挡空缺区等。 展开更多
关键词 X波段天气雷达 S波段天气雷达 衰减订正 雷达组网 反射率因子
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南京地区冰云个例微物理参数的地基毫米波云雷达观测反演分析
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作者 陈文姝 黄兴友 +2 位作者 卜令兵 程勇 丁霞 《气象学报》 北大核心 2025年第1期115-128,共14页
冰云微物理参数在气候变化和降水过程中起到了重要的作用,选取南京2022年4月2和25日两次冰云个例的Ka波段地基云雷达的观测数据,利用经验公式和多普勒谱数据进行了云参数的反演和分析,研究南京地区冰云的微物理特征。结果表明:(1)利用Z-... 冰云微物理参数在气候变化和降水过程中起到了重要的作用,选取南京2022年4月2和25日两次冰云个例的Ka波段地基云雷达的观测数据,利用经验公式和多普勒谱数据进行了云参数的反演和分析,研究南京地区冰云的微物理特征。结果表明:(1)利用Z-IWC和Z-IWC-T经验关系,反演的冰水含量(IWC)存在一些差异,但Z-IWC-T的反演结果更合理。(2)冰云中冰晶的数浓度为10~4—10~7个/m~3,有效直径范围40—100μm,冰水含量在10~(-4)—10~(-1) g/m~3,都比降雨云的对应参数小。此外,还结合谱偏度和谱峰度数据,分析了冰晶云在下落过程中转化为水滴的变化情况、融化和碰并过程对降水的微物理参数以及雷达回波数据有显著的影响。 展开更多
关键词 毫米波雷达 多普勒谱 冰云 微物理参数
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基于深度学习特征融合的天气雷达生物回波提取研究
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作者 陈奕伕 邓志良 +2 位作者 吴东丽 刘云平 张静 《南京信息工程大学学报》 北大核心 2025年第4期538-548,共11页
针对当前天气雷达生物回波提取网络存在参数量大、效率低以及需要大量样本的问题,本文提出一种改进的生物回波提取网络:MFF-PSPnet(Multi-Feature Fusion Pyramid Scene Parsing Network).首先在MobilenetV2主干网络上引入注意力机制模... 针对当前天气雷达生物回波提取网络存在参数量大、效率低以及需要大量样本的问题,本文提出一种改进的生物回波提取网络:MFF-PSPnet(Multi-Feature Fusion Pyramid Scene Parsing Network).首先在MobilenetV2主干网络上引入注意力机制模块和边缘提取模块,然后对所有特征进行融合识别,从生物回波主体提取和边缘细节刻画两个方面提升了网络的分割能力.MFF-PSPnet是一款轻量级网络,其参数量相比现有先进生物回波提取网络减少了89.78%.与其他模型相比,该网络对样本数量的需求更低,更适应小样本环境.通过在历史数据上的消融实验和对比实验,结果表明,MFF-PSPnet提取生物回波的准确率达到98.1%,IoU达到94.8%.在新一代中国天气雷达的历史数据中,本文改进的模型能够有效地提取生物回波,并且更好地适应小样本环境,可应用于移动端. 展开更多
关键词 天气雷达 生物回波 深度学习 特征融合
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X波段相控阵天气雷达多波束扫描模式的观测偏差及订正
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作者 朱家杉 刘黎平 +5 位作者 吴翀 周钦强 刘艳中 高思楠 耿飞 黄辉 《热带气象学报》 北大核心 2025年第5期647-660,共14页
目前,相控阵天气雷达在国内的应用已初具规模,其高效灵活的相控阵电子扫描模式显著提高了雷达的观测效率,使其适应不同的观测任务。然而,相控阵天线性能参数的不稳定性也为数据质控带来了新的挑战。为了检验相控阵雷达多波束扫描模式的... 目前,相控阵天气雷达在国内的应用已初具规模,其高效灵活的相控阵电子扫描模式显著提高了雷达的观测效率,使其适应不同的观测任务。然而,相控阵天线性能参数的不稳定性也为数据质控带来了新的挑战。为了检验相控阵雷达多波束扫描模式的合理性及对数据质量的影响,定量对比了广东省广州市三部X波段双偏振相控阵天气雷达和一部S波段新一代双偏振多普勒天气雷达的观测数据,评估了单波束和多波束扫描模式下灵敏度变化、各个仰角观测量的偏差及其原因。研究结果表明,多波束模式下相控阵雷达的ZH和ZDR观测偏差会随着波束指向偏离天线阵面法向而增大;天线增益在宽发射波束内分布不均匀,造成各个仰角的数据呈现出与发射波束宽度一致的周期波动。通过订正,将多波束模式下不同仰角Z_(H)的平均观测偏差控制到-0.6 dB左右,本研究为相控阵雷达的数据质控和深入应用提供了思路和依据。 展开更多
关键词 相控阵天气雷达 双偏振天气雷达 反射率因子 数据质量 定量分析
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生物气溶胶荧光激光雷达技术研究进展
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作者 栗喆锴 唐大为 +2 位作者 吴柯南 魏天问 夏海云 《红外与激光工程》 北大核心 2025年第6期33-48,共16页
生物气溶胶是大气中重要的悬浮颗粒,包含花粉、病毒、细菌等成分,对环境气候变化、公共卫生及国防安全等领域具有重要影响。激光雷达凭借对气溶胶颗粒的高灵敏度和高精度时空分布的探测能力,成为远程探测生物气溶胶的重要技术手段,在生... 生物气溶胶是大气中重要的悬浮颗粒,包含花粉、病毒、细菌等成分,对环境气候变化、公共卫生及国防安全等领域具有重要影响。激光雷达凭借对气溶胶颗粒的高灵敏度和高精度时空分布的探测能力,成为远程探测生物气溶胶的重要技术手段,在生物战剂预警、花粉监测及大气环境研究等领域展现出广阔应用潜力。基于不同原理的激光雷达在生物气溶胶探测方面取得了显著进展,其中激光诱导荧光(LIF)激光雷达的应用最为广泛。文中以波长为主线,系统综述了LIF激光雷达在生物气溶胶探测中的研究现状,归纳了其技术特点与局限性,并展望了其在该领域的未来应用前景。 展开更多
关键词 生物气溶胶 激光雷达 大气遥感 激光诱导荧光
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基于瓦片分区的雷达偏振参量动态定量降水估测研究
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作者 李佳慧 马建立 +1 位作者 陈明轩 史朝 《高原气象》 北大核心 2025年第4期1046-1056,共11页
利用反射率因子Z建立的QPE_TP算法相比传统降水估测方法效果有明显提升,为充分发挥偏振雷达在定量降水估测(QPE)中的优势,在QPE_TP的基础上,本文进一步提出基于S和X波段雷达双偏振参量组网的瓦片分区定量降水估测方法,通过5次天气过程... 利用反射率因子Z建立的QPE_TP算法相比传统降水估测方法效果有明显提升,为充分发挥偏振雷达在定量降水估测(QPE)中的优势,在QPE_TP的基础上,本文进一步提出基于S和X波段雷达双偏振参量组网的瓦片分区定量降水估测方法,通过5次天气过程对各偏振参量降水估测方法及传统方法进行评估。结果表明,QPE_TP_Z_KDP综合估测方法相较其他方法表现出明显优势,尤其在强降水区域的估测结果与实际雨量分布高度一致,各项误差指标均最小。因此,QPE_TP_Z_KDP综合估测方法是提升雷达QPE比较有效的方法。 展开更多
关键词 偏振参量 瓦片分区 降水估测
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2022年3月26日闽南地区冰雹过程多源雷达特征分析
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作者 梁秋枫 郑辉 +1 位作者 苏蕾 郭秀凤 《热带气象学报》 北大核心 2025年第4期504-518,共15页
利用福建厦门海沧X波段双偏振相控阵雷达、S波段多普勒双偏振天气雷达和福建泉州S波段多普勒单偏振天气雷达,结合常规气象观测资料,对2022年3月26日发生在闽南地区的一次冰雹过程进行分析,得到以下结论。(1)利用三部雷达对冰雹超级单体... 利用福建厦门海沧X波段双偏振相控阵雷达、S波段多普勒双偏振天气雷达和福建泉州S波段多普勒单偏振天气雷达,结合常规气象观测资料,对2022年3月26日发生在闽南地区的一次冰雹过程进行分析,得到以下结论。(1)利用三部雷达对冰雹超级单体进行协同观测,可获得更加全面的雷达冰雹特征,有利于提高灾害性天气的预警能力。(2)厦门海沧X波段相控阵雷达完整观测到10 min内钩状回波演变形成的过程,Z_(DR)弧、K_(DP)足、Z_(DR)环、CC环等双偏振特征体现出超级单体内粒子相态的变化。强回波后侧受衰减影响出现“V”型缺口甚至回波缺失,强回波区域内出现K_(DP)洞表明该区域存在大冰雹。冰雹增长时,回波强度增强、Z_(DR)和K_(DP)大值区减少、CC降低;冰雹降落时,融化层附近Z_(DR)增大、K_(DP)显著增加、CC降低。(3)泉州S波段雷达观测到钩状回波、有界弱回波、三体散射、风暴顶辐散等经典冰雹特征;HT和VIL快速下降体现出冰雹降落的特征;中气旋的增强和减弱对于判断超级单体的强弱变化有较好的指示意义。(4)X波段相控阵雷达探测细腻程度优于海沧S波段雷达,在有效回波内K_(DP)表现优于S波段雷达,在液态粒子探测方面X波段相控阵雷达更有优势。X波段相控阵雷达对15 dBZ以下和70 dBZ以上的回波探测能力低于S波段雷达,未探测到超级单体前侧的阵风锋,其探测强度较S波段雷达偏低约5~20 dBZ。 展开更多
关键词 冰雹 X波段双偏振相控阵雷达 协同观测 Z_(DR) K_(DP)
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基于三维卷积的双偏振雷达定量降水估测研究
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作者 张毅 谢宸浩 +3 位作者 陈雨欣 黎德波 张永华 熊梓立 《热带气象学报》 北大核心 2025年第2期200-210,共11页
强降水常常引发洪涝灾害,因此提高雷达定量降水估测(QPE)准确性对减轻灾害损失具有重要意义。利用广州双偏振雷达数据与自动站雨量数据生成四维数据集,设计了3DPoly-QPENet、3DTime-QPENet、3DEcho-QPENet三种三维卷积QPE模型进行比较... 强降水常常引发洪涝灾害,因此提高雷达定量降水估测(QPE)准确性对减轻灾害损失具有重要意义。利用广州双偏振雷达数据与自动站雨量数据生成四维数据集,设计了3DPoly-QPENet、3DTime-QPENet、3DEcho-QPENet三种三维卷积QPE模型进行比较试验。通过测试集的性能评估和典型暴雨个例的检验,得出以下结论:(1)四维数据集相较于传统的三维数据集,在捕捉降水分布特征和提升QPE拟合效果方面提供了更多的可能性;(2)三种三维卷积QPE模型呈现出与结构设计紧密相关的性能差异,其中3DPoly-QPENet在中等降水量区间(15~20 mm·h^(-1))的平均绝对误差(MAE)较另两种模型平均降低13%;3DTime-QPENet在高降水量事件(>50 mm·h^(-1))的MAE较另两种模型平均降低8.1%;3DEcho-QPENet全局误差均衡性最优,总体MAE较另两种模型平均降低20.4%;(3)三维卷积模型均系统性优于传统Z-R关系方法,平均RMSE降低46.6%,MAE下降48.6%,CC提升21.4%。 展开更多
关键词 定量降水估测 双偏振雷达 四维数据集 三维卷积 深度学习
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星载W波段多普勒雷达云内大气风场探测信号仿真研究
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作者 叶晗 张子瑾 +2 位作者 董晓龙 朱迪 张敬钰 《空间科学学报》 北大核心 2025年第2期340-352,共13页
全球三维大气风场探测对提升数值天气预报精度、增强气象灾害预警能力及保障航空航天安全具有关键作用.本文建立了一套星载W波段多普勒雷达云内大气风场探测信号仿真系统,通过输入实际场景的大气廓线数据,仿真雷达回波信号,进而利用回... 全球三维大气风场探测对提升数值天气预报精度、增强气象灾害预警能力及保障航空航天安全具有关键作用.本文建立了一套星载W波段多普勒雷达云内大气风场探测信号仿真系统,通过输入实际场景的大气廓线数据,仿真雷达回波信号,进而利用回波信号估计径向风速,并分析了信噪比和脉冲累积数对径向风速估计精度的影响.结果表明,对于星载W波段多普勒雷达,当极化脉冲间隔不大于20μs时,极化分集脉冲对技术可实现0~40 m·s^(-1)的风速探测范围,有效获取云内高风速产品;径向风速估计精度随脉冲累积数的增加和信噪比的增大而提升;在本文雷达系统指标条件下,当信噪比为0 dB,脉冲累积数为64时,径向风速估计精度为1.34 m·s^(-1),能够满足数值天气预报2m·s^(-1)的测风精度要求. 展开更多
关键词 云内大气风场 W波段多普勒雷达 回波信号仿真 极化分集脉冲对技术 径向多普勒速度
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测风激光雷达在拉萨贡嘎机场转风预报中的应用
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作者 王慷 周立 +2 位作者 陆雪蓓 丁魅理 其美旺珍 《激光技术》 北大核心 2025年第3期437-443,共7页
拉萨贡嘎机场地处雅鲁藏布江河谷,地形和下垫面共同作用导致风场环境复杂,为了验证测风激光雷达在高高原的风场探测能力,总结转风预报经验,利用FC-Ⅲ型测风激光雷达图像,结合航空器空中报告和地面观测资料,对风切变监测功能和转风过程... 拉萨贡嘎机场地处雅鲁藏布江河谷,地形和下垫面共同作用导致风场环境复杂,为了验证测风激光雷达在高高原的风场探测能力,总结转风预报经验,利用FC-Ⅲ型测风激光雷达图像,结合航空器空中报告和地面观测资料,对风切变监测功能和转风过程要素特点进行了分析。结果表明,测风激光雷达擅长对风场的高时空密度进行监测,可以较好地捕捉到4000 m范围内进近航路的风切变;雨季,通过雷达图像能提前跟踪1000 m~2000 m对流云中层外流和1000 m以下近地面强风区推进情况,根据最大风速、距离等要素推算出跑道精细化转风时间;干季,南风分量的触发高度为1000 m~1500 m,转南风后存在中层动量损失、垂直气流和散度突变等特点,转西风前20 min,1000 m~2000 m高度层的西风分量持续增大至10 m/s以上,转风后中高层西风分量维持,可以统计入流区推进位置和转风时间的相关性,为精细化预报积累指标。此项工作对拓展测风激光雷达在高高原地区的应用场景、提升地面风精细化预报水平具有重要意义。 展开更多
关键词 激光技术 测风激光雷达 高高原机场 转风预报
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超强台风“莫兰蒂”(2016)内核微物理特征的双偏振雷达观测分析
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作者 潘佳文 高珊 +4 位作者 郑秀云 高丽 蒋璐璐 吴伟杰 彭婕 《气象学报》 北大核心 2025年第2期366-388,共23页
为了研究热带气旋内核的微物理特征,基于厦门S波段双偏振雷达探测数据分析了超强台风“莫兰蒂”(2016)登陆过程中内核微物理特征的演变。结果表明:(1)“莫兰蒂”内核降水具有明显的非对称分布,短时强降水主要位于台风移动方向前侧。极... 为了研究热带气旋内核的微物理特征,基于厦门S波段双偏振雷达探测数据分析了超强台风“莫兰蒂”(2016)登陆过程中内核微物理特征的演变。结果表明:(1)“莫兰蒂”内核降水具有明显的非对称分布,短时强降水主要位于台风移动方向前侧。极端短时强降水则集中在台风移动方向左侧,并由左前侧象限向左后象限移动。(2)水平极化反射率因子(Z_(H))、差分反射率因子(Z_(DR))和差分传播相移率(K_(DP))等双偏振参数的极大值位于距离台风中心约30 km范围内,呈现非对称水平分布。登陆期间,地形使得台风内核的水平结构发生变化,台风眼墙逐渐向内收缩,陆地上的双偏振参数明显增强,其大值区由台风移动方向的左侧向右侧转移。(3)台风眼墙的前侧象限呈现出水凝物尺度分选的双偏振雷达回波特征:表现为K_(DP)大值区位于Z_(DR)大值区的下游,Z_(H)大值区位于二者重叠处。位于眼墙前侧的Z_(DR)柱指示了稳定上升气流的存在。大的降水粒子在此产生并向下游降落,形成倾斜的Z_(DR)大值区,较小粒子具有更大的平流距离,伴有K_(DP)大值区。(4)台风内核的融化层高度由外向台风中心而逐渐增高,体现了台风的暖心结构。在融化层之下,Z_(H)、Z_(DR)和K_(DP)均随高度降低而明显增大,说明“莫兰蒂”的内核降水以暖雨过程为主。(5)台风眼墙不同象限的水凝物分布导致地面降水呈现不同的特点,其移动方向前侧更容易出现Z_(DR)大值,K_(DP)大值则多出现在左侧象限,更大、更浓密的降水粒子在上述象限形成极高的降水效率。Z_(DR)与K_(DP)大值区均与地面短时强降水对应,但后者可更好地指示地面极端短时强降水的位置。(6)“莫兰蒂”登陆阶段,闽南地区地形对其眼墙降水具有增强作用。局地地形造成的低层辐合使得Z_(DR)、K_(DP)等双偏振参数明显增大。更大、更浓密的降水粒子区频繁出现在该区域,有利于强降水的发展和维持。 展开更多
关键词 热带气旋 超强台风"莫兰蒂" 双偏振雷达 微物理特征
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地杂波反射率因子的天气雷达在线标校方法
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作者 雷永恒 王黎明 +3 位作者 杨亭 傅一原 刘宜萱 叶飞 《电子测量与仪器学报》 北大核心 2025年第5期217-226,共10页
提出了一种改进的基于地杂波反射率因子天气雷达在线标校方法,旨在及时发现并纠正由于雷达硬件故障或性能退化导致的反射率因子测量误差偏移,提高降水定量估测的准确性。利用Gabella天气雷达杂波识别算法,对未滤波的反射率因子数据进行... 提出了一种改进的基于地杂波反射率因子天气雷达在线标校方法,旨在及时发现并纠正由于雷达硬件故障或性能退化导致的反射率因子测量误差偏移,提高降水定量估测的准确性。利用Gabella天气雷达杂波识别算法,对未滤波的反射率因子数据进行地杂波标记,在此基础上,通过重新采样获得固定维度的地杂波数据矩阵,统计地杂波的出现频次,计算地杂波数据的累计概率密度函数,并选取其95%分布对应的反射率因子值作为监测值,以识别稳定的地杂波数据;再利用金属球标校方法得到地杂波反射率因子的基值,最终通过监测值与基值的差值计算雷达的相对校准值。并进行了地杂波数据选取范围、去距离订正以及大范围降水条件下的敏感性试验,优化了筛选阈值,显著提高了雷达系统偏差在线标校的灵敏度和可靠性。长沙莲花山CINRAD/SA-D型天气雷达的试验结果表明,2024年3月28日,在大范围降水条件下,雷达逐小时相对校准值平均为0.22 dB,标准偏差为0.76 dB;3月逐日相对校准值标准差为0.75 dB,并在3月8日~9日有效监测到雷达标定常数变化约2 dB;9月11日,金属球定点扫描获得的地杂波反射率因子基值与理论值对比,雷达系统偏差为-0.13 dB,标准差为0.26 dB。该方法能够有效提升天气雷达系统偏差的在线监测灵敏度和可靠性,为天气雷达的在线标校提供了可行的技术手段。 展开更多
关键词 天气雷达 地杂波 反射率因子 在线标校
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厦门区域一次飞行严重颠簸事件的成因分析
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作者 梁秋枫 郑辉 +2 位作者 苏蕾 包晓军 黄辉 《热带气象学报》 北大核心 2025年第1期136-146,共11页
利用航空器颠簸报告、福建省厦门空中交通管理站通信导航监视数据、ERA5再分析资料和厦门市气象局布设的X波段双偏振相控阵天气雷达对2023年6月23日08:48(北京时,下同)发生在厦门管制区内2700 m高度的一起严重颠簸事件进行分析。(1)本... 利用航空器颠簸报告、福建省厦门空中交通管理站通信导航监视数据、ERA5再分析资料和厦门市气象局布设的X波段双偏振相控阵天气雷达对2023年6月23日08:48(北京时,下同)发生在厦门管制区内2700 m高度的一起严重颠簸事件进行分析。(1)本次颠簸事件发生在急流区右侧的西南气流控制中,低层水汽充沛、风场辐合,中层弱冷中心侵入,配合200 hPa辐散,层结不稳定、对流潜在能量高,但垂直风切变小,在地面辐合抬升条件下,有利于出现以脉冲风暴为主的对流天气。颠簸区域位于垂直速度大值区边缘,周边水平和垂直方向上多散度对出现,低层为正涡度气旋式环流,中高层配合反气旋式环流,物理量场的垂直分布为对流天气的发展提供了有利条件。(2)该航班穿越正在强烈发展的脉冲风暴是此次严重颠簸事件的直接原因。对流单体组合反射率较低,但云中风场有强烈的切变和旋转、空间尺度小,气流条件复杂。X波段相控阵天气雷达探测反演的垂直速度与航空器飞行数据有很好的对应关系,表明云中气流变化导致航空器遭遇严重颠簸。(3)ZDR大值区与强烈的上升气流有明显的对应关系,其后侧存在下沉扰动气流,K_(DP)受粒子密度影响,雷达特征不明显,局部大值区与下沉气流相对应。(4)X波段相控阵雷达组网切变产品(CS、AS、RS)能够反映出小尺度对流单体气流的变化,较对流回波的发展有一定的预警提前量,若切变较强则对流云团后续将继续发展。 展开更多
关键词 飞行颠簸 X波段 相控阵天气雷达产品
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德宏州一次飑线过程X波段和C波段雷达特征对比分析
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作者 杨诗妤 龚婉 +2 位作者 周可 于艳 毛敏瑜 《农业灾害研究》 2025年第1期113-115,144,共4页
2023年4月23日20:00~23:00云南省德宏傣族景颇族自治州出现一次层状云后置TS型飑线,过程以雷暴大风为主,局地伴有短时强降水和冰雹。选取气象台站观测资料、EC再分析资料、MICAPS探空资料、C波段及X波段雷达资料,对该过程进行分析。结... 2023年4月23日20:00~23:00云南省德宏傣族景颇族自治州出现一次层状云后置TS型飑线,过程以雷暴大风为主,局地伴有短时强降水和冰雹。选取气象台站观测资料、EC再分析资料、MICAPS探空资料、C波段及X波段雷达资料,对该过程进行分析。结果表明:(1)500 hPa和700 hPa垂直风切叠加南支槽前辐合上升运动,是强对流发生的动力条件。20:00大气对流较08:00不稳定度增加显著,大气层结不稳定是产生强对流天气的能量条件。(2)此次飑线过程特征明显,风暴单体强度大,初生时反射率因子超过50 dBz,发展过程中存在回波悬垂、有界弱回波、钩状回波等超级单体及特征明显的中层径向辐合地面大风预警指标。(3)C波段雷达反射率和速度产品能较好地预报风暴单体的位置和发展趋势,X波段反射率产品较C波段更有利于识别风暴单体。 展开更多
关键词 飑线 雷达特征 X波段 C波段 超级单体 中层径向辐合
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X波段多普勒双偏振天气雷达在平原地区选址参考地研究
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作者 陈平 韩乾 《农业灾害研究》 2025年第7期183-185,共3页
随着气象监测技术的飞速进步,X波段多普勒双偏振天气雷达因其优异的小尺度、短时尺度的降水及风场探测能力,在气象观测中发挥着重要作用。因此,天气雷达选址尤为重要。以平原地区为例,阐明了双偏振天气雷达优势,分析了平原地区选址因素... 随着气象监测技术的飞速进步,X波段多普勒双偏振天气雷达因其优异的小尺度、短时尺度的降水及风场探测能力,在气象观测中发挥着重要作用。因此,天气雷达选址尤为重要。以平原地区为例,阐明了双偏振天气雷达优势,分析了平原地区选址因素及影响,基于山东省东营市广饶县雷达选址案例,对选址候选地进行了综合评估,提出了基于加权评分法的选址参考地评估方法。结果表明,该方法能够量化不同选址指标的权重,为选址决策提供客观依据。 展开更多
关键词 X波段多普勒双偏振天气雷达 平原地区 水库 河道泵站
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