新一代多普勒天气雷达产品

新一代多普勒天气雷达产品及其在短时天气预报中的应用

杨引明

上海中心气象台

二零零二.二

目录

第一讲：新一代多普勒雷达基本构成及雷达产品生成数据流简介 (4)

1．1 基本构成 (4)

1．2 数据采集子系统（RDA） (5)

1．3 产品生成子系统（RPG） (7)

1．4 主用户处理子系统（PUP） (8)

第二讲：雷达基本产品的生成、调阅和应用 (9)

2．1 基本反射率因子（R） (10)

2．2 平均径向速度（V） (12)

2．3 速度谱宽（W） (14)

第三讲：由基本反射率因子导出产品的生成、调阅和应用 (16)

3．1 组合反射率因子（CR） (18)

3．2 组合反射率因子廓线（CRC） (20)

3．3 反射率因子剖面（RCS） (22)

3．4 分层组合反射率因子平均值（LRA） (24)

3．5 分层组合反射率因子最大值（LRM） (26)

3．6 弱回波区（WER） (28)

3．7 风暴跟踪信息（STI） (30)

3．8 风暴结构（SS） (34)

3．9 冰雹指数（HI） (36)

3．10 回波顶高（ET） (40)

3．11 回波顶高廓线（ETC） (42)

3．12 垂直积分液态含水量（VIL） (44)

3．13 强天气概率（SWP） (46)

3．14 一小时降水量（OHP） (48)

3．15 三小时降水量（THP） (50)

3．16 风暴总降水量（STP） (52)

3．17 用户可选降水量（USP） (54)

3．18补充降水资料（SPD） (56)

3．19一小时数字降水阵列（DPA）……………………………………………………(58).

第四讲：由基本速度资料导出产品的生成、调阅和应用 (59)

4．1 风暴相对平均径向速度图（SRM） (60)

4．2 风暴相对平均径向速度区（SRR） (62)

4．3 平均径向速度场剖面（VCS） (64)

4．4 速度方位显示（V AD） (66)

4．5 速度方位显示风廓线（VWP） (68)

4．6 中尺度气旋（M） (70)

4．7 龙卷涡旋标志（TVS） (74)

4．8 组合切变（CS） (78)

4．9 组合切变等值线（CSC） (80)

第五讲：由谱宽资料导出产品其它产品的生成、调阅和应用 (82)

5．1 谱宽剖面（SCS） (83)

5．2 分层组合湍流平均值（LTA） (85)

5．3 分层组合湍流最大值（LTM） (87)

5．4 组合矩（CM） (89)

5．5 强天气分析（SWA） (91)

第六讲：新一代多普勒雷达产品在局地暴雨预测和监测中的应用 (96)

（6．1）、暴雨形成的条件 (96)

（6．2）．形成暴雨常见的对流回波系统 (96)

(6．3)．WSR-88D多普勒天气雷达降水探测算法及评估 (97)

（6．4）．基于WSR-88D多普勒天气雷达的暴雨监测 (100)

（6．5）．个例分析 (102)

第七讲：新一代多普勒雷达产品在冰雹预测和监测中的应用 (106)

(7．1)．利用新一代多普勒雷达产品冰雹监测流程 (106)

(7．2)．强冰雹概率指数

H (106)

hail

第八讲：新一代多普勒雷达产品在龙卷风预测和监测中的应用 (108)

(8．1)．龙卷风的定义、强度等级和分类 (108)

(8．2)．龙卷风产生多普勒天气雷达资料特征 (108)

(8．3)．WSR-88D多普勒天气雷达的龙卷风探测方法 (110)

(8．4)．龙卷风的监测和预警流程 (113)

(8．5)．个例分析 (116)

一. 新一代多普勒雷达基本构成及雷达产品生成数据流简介

与常规天气雷达不同，WSR—88D多普勒天气雷达是全相干脉冲多普勒天气雷达，它包含三个微机控制的工作单元，每个单元又由若干次级单元组成，为了准确、合理的操作该雷达，并最有效的使用WSR—88D多普勒天气雷达产品，对这三个工作单元、它们的次级单元、以及相互间的数据信号流有一个简要的了解是必要的。

1．1基本构成

WSR—88D多普勒天气雷达由数据采集单元（RDA），雷达产品生成单元（RPG）、主用户处理单元（PUP）三部分构成。其中RDA产生和发射电磁脉冲，并将接收到的脉冲信号转换成数据化雷达资料，RPG通过宽带通信从RDA获取数据化雷达资料，通过一系列水文气象算法生成雷达产品；PUP通过窄带通信从RPG获得气象产品，进行显示存档，这里也是预报员的业务工作平台。

整个WSR—88D系统结构框图如下：

图1.1 WSR-88D 结构框图

1．2雷达数据采集单元

数据采集单元由天线、发射机、接收机、信号处理器、系统监控及通信等部分组成，该单元产生和发射电磁脉冲，并将接收到的脉冲信号处理生成数字化基本资料，在RPA单元还完成第一级和第二级资料存档任务（ARCHIVE LEVEL I，ARCHIVE LEVEL II）。

一、发射机（Transmitter）

WSR—88D多普勒天气雷达通过速调管放大器（Klystron Amplifier）产生一个相当稳定的高功率（750 KW peak）10厘米波长射频脉冲，然后通过天线收发转换开关送到天线处向外辐射。

为了保证多普勒资料能够精确的从返回信号中提取，对所发射脉冲信号的稳定度要求很高。

二、天线（Antenna）

雷达发射机产生的电磁脉冲（RF）通过天线发射到大气中，并接收电磁脉冲遇到云雨目标物后返回的能量，WSR—88D多普勒天气雷达天线扫描的仰角可从-1度到60度，主要取决于扫描策略（Scan Strategy）、体积覆盖模式（VCP），操作模式（Operational Mode）三个要素。

1．扫描策略（Scan Strategy）

扫描策略决定一个体扫描包含多少个仰角，以及完成一次体扫描所需的时间，WSR —88D中有三个扫描策略：

Scan Strategy 1：一个体扫描包含14个仰角，用时5分钟。

Scan Strategy 2：一个体扫描包含9个仰角，用时6分钟。

Scan Strategy 3：一个体扫描包含5个仰角，用时10分钟。

2．体积覆盖模式：（V olume Coverage Pattern）

扫描策略决定了一个体扫描中包含多少个仰角，而体积覆盖模式指定具体的仰角值（如0.5、1.5度等），WSR—88D可包含20个不同的VCP，但目前定义的仅为四个：

VCP11：扫描策略1 版本1：指定在5分钟完成的体扫中14个不同仰角（0.5、1.5、2.4、3.4、4.3、5.3、6.2、7.5、8.7、10.0、12.0、14.0、16.7、19.5）

VCP21：扫描策略2 版本1：指定在6分钟完成的体扫中9个不同仰角（0.5、1.5、2.4、3.4、4.3、6.0、9.9、14.6、19.5）

VCP31：扫描策略3 版本1：指定在10分钟完成的5仰角的体扫描中每个仰角（0.5、1.5、2.5、3.5、4.5），应用于长雷达脉冲。

VCP32：扫描策略3 版本2：指定在10分钟完成的5仰角的体扫描中每个仰角（0.5、1.5、2.5、3.5、4.5），应用于短雷达脉冲。

3．操作模式（Operational Mode），WSR—88D有两个操作模式，降水模式（Mode A）和晴空模式（Mode B）。

操作模式决定使用哪一种体积覆盖模式和扫描策略：

Mode A：降水模式，使用VCP11或VCP21，相应的体扫描策略为Scan Strategy 1（14层/5分钟）或Scan Strategy 2（9层/6分钟）。

Mode B：晴空模式，使用VCP31或VCP32，相应的体扫描策略为Scan Strategy 3（5层/10分钟）。

三、接收机（Receiver）

当天线接收到从云雨目标物返回的后向发射能量后，将信号传递到接收机，由于与发射的信号相比，接收到的信号是一个非常小的量，所以当接收信号被送到信号处理器之前，必须被放大。

四、信号处理器（Signal Processor）

信号处理器从接收机获得模拟信号后，完成三个重要任务，地物杂波抑制，模数转换和多普勒资料距离退折叠。

1．地物杂波抑制

气象回波和地物回波的主要区别是地物杂波很少或几乎没有运动，而气象目标物返回的信号有明显的运动，WSR—88D就利用这个运动作为去除地物杂波的决定因子。

2．模数转换

来自于接收机的模拟信号在信号处理器中被处理成三种基本类型的数字信号：基本反射率因子，基本平均径向速度和基本谱宽。

3．距离退折叠

在基本速度和谱宽资料中由于不同气象目标物传输路径差异会引起距离折叠，WSR—88D通过与基本反射率因子资料对比对以上两种资料进行距离退折叠。

五．I、II级数据记录存档（ARCHIVE LEVEL I、II）

在RDA中包含最初的两级数据记录存档。

1．存档I（ARCHIVE LEVEL I）

这一级存档设有存储设备和介质，在信号处理器中自动完成，搜集来自于接收机的模拟信号。

2．存档Ⅱ（ARCHIVE LEVEL II）

WSR—88D 存档Ⅱ收集的资料为信号处理器产生的高分辨率数字基本资料，包括反射率因子、平均径向速度和谱宽，这些资料未经水文气象算法处理，目前存储的介质为每盒4.77GB的8毫米磁带。

六、宽带通信（Wide Communication）

宽带通信提供了RDA和RPG之间一个高速的双向资料传送连接，依据RDA和RPG之间的距离以及当地情况，宽带通信连接可采用直接电缆连接，光纤、微波通信（MLOS）和TI方式。上海WSR—88D采用的是直接的电缆连接。

1．3 雷达产品生成单元

雷达产品生成单元（RPG）是一个多任务的单元，经宽带通信从RDA采集原始基本资料，通过各种水文气象算法处理和生成三十多类70多种气象产品，经窄带通信发送到用户。RPG还是整个雷达系统的控制中心，这里还提供第三级数据记录存档（ARCHIVE LEVEL III）

图1.2 WSR—88D气象产品数据流

1．4 主用户处理单元（PUP）

主用户处理单元（PUP）是收集、处理和存贮从RPG 获得的气象产品的软硬件的总称，由主用户处理器和交互式用户工作站两部分组成。其中PUP交互式用户工作站由两个高分辨图形监视器，图像板，应用终端和彩色打印机组成，是预报人员显示和操作WSR—88D产品的工作平台；主用户处理器连接一个系统终端，为操作者提供PUP 软件安装、运行监控等功能。为了方便操作人员异地了解雷达工作状况，在主用户处理单元还配有远程单元控制面板（远程UCP）。此外，PUP还提供第四级数据记录存档（ARCHIVE LEVEL IV）。

一、PUP主要功能

气象产品的采集，操作人员通过在PUP上设置常规产品集（RPS）或通过一次性请求从RPG上采集气象产品或信息，也可通过设置警报区域和警报阈值自动从RPG 采集警报配对产品。

气象产品的处理和显示，包括气象产品的显示、放大、动画、产品叠加、地理信息的叠加以及强天气的自动报警功能等。

二、远程雷达控制

为了方便操作人员在PUP工作单元了解整个雷达系统的工作状态，实施RPG远程关闭、启动操作、以及进行一些异地RDA、RPG故障的诊断、排除等，在PUP单元配置远程单元控制面板，远程UCP通过9.6K BPS DDN专线与RPG相连，其功能与本地UCP完全相同，但RPG本地UCP和远程UCP只能选择其中一个工作。

三、第四级数据记录存档（（ARCHIVE LEVEL IV）

第四级存档记录媒质与第三级存档完全相同（654M WORM 光盘），可以存储任何WSR—88D多普勒天气雷达产品和信息。

二. 雷达基本产品的生成、调阅和应用

WSR—88D产品生成器根据用户要求生成的基本产品有：基本反射率因子产品6种，平均径向速度产品6种，速度谱宽产品3种，共计3类15种气象产品，如下表：

表2.1 WSR—88D基本数据产品

这些基本产品比其它导出产品更直观的反映锋面，暴雨等天气尺度和中尺度气象特征，是预报员进行天气分析过程中最常用的产品。

每个产品可显示当前体积扫描覆盖模式所定义的所有仰角资料（如VCP11可显示14个仰角的基本资料）。

考虑到以上每类基本产品中的各个基本产品只是空间分辨率和资料等级的不同，书中对各类产品只介绍其中的一种产品（产品号分别为19. 26. 30）

2.1 基本反射率因子产品（R ）

（图2.1 基本反射率因子产品图上海）

产品介绍

上图为2000年8月31日00时39分0.5度仰角的基本反射率因子产品图，空间辨率为0.54海里*1度，探测范围124海里，资料等级16层（5~75 dBZ），雷达工作在降水模式VCP 21，产品代码19 R，从图中可见0014号台风(派比安)在上海登陆前台风眼区和外围螺旋雨带。图象右边的信息栏显示了产品生成时间、分辨率、产品代码等有关图像的一些信息。

生成原理

该产品是4个连续0.13nm距离库上雷达后向散射功率平均而成，这个平均功率在RDA被转换成dBZ，并形成基本资料，然后径宽带通信送到RPG，图像上每个像素点代表了0.54海里×1度波束体积内云雨目标物的后向散射能量。

可调参数

1、每个产品可选择不同的显示仰角：

VCP11：0.5、1.5、2.4、3.4、4.3、5.3、6.2、7.5、8.7、10.0、12.0、14.0、

16.7、19.5

VCP21：0.5、1.5、2.4、3.4、4.3、6.0、9.9、14.6、19.5

VCP31或VCP32：0.5、1.5、2.5、3.5、4.5

产品应用

1 探测降水强度、移动及发展趋势。

2 识别显著的强风暴结构特征，如弱回波区，回波墙，钩状回波，后向入流等。

3 识别锋面、飑线等天气学特征。

4 晴空模式下基本反射率因子产品可以探测诸如飞鸟、昆虫、森林火灾等非降水特征。

产品不足

1. 资料等级不可修改，晴空模式下最高可显示资料强度为28dBZ大小。

2. 地物回波和超折射回波干扰，抬高仰角一般可区分此类回波

3. 旁瓣假回波，发生在高仰角近距离处，一般仰角超过19.5度，该产品不再适用。

4. 产品分辨率随着离雷达站距离的增加而下降。

产品调阅

目的：在PUP显示屏上显示最新1.5仰角的19R产品。

操作步骤：在图像板产品区选择BASE REF

在图像板参数区选择16 LEVEL

在图像板参数区选择0.54 NM

在图像板参数区选择LOWEST ELEV ATION

在图像板参数区选择ELEV ATION UP

(以上四步也可通过图像板上数字键盘完成选择)

在图像板参数区选择DED ASSOC RPG

在图像板参数区选择SED RPG REQ

在图像板显示区选择CLEAR SCREEN QUAD（或FULL SCREEN）

查看所申请的产品是否显示在屏幕上，否则有错误信息提示

2.2平均径向速度产品（V）

（图2.2 平均径向速度产品图上海）

产品介绍

上图为2000年5月26日00时36分2.4度仰角平均径向速度图，空间辨率为0.27海里*1度，探测范围62海里，资料等级16层（-64海里/小时~64海里/小时），雷达工作在降水模式VCP 21，产品代码26 V，图中正速度（暖色调）表示离开雷达，负速度（冷色调）表示朝向雷达。从图中可见“S”型零速度线及两侧的正负速度区,当天为比较一致的西南气流。

生成原理

多普勒雷达采样由于云雨降水粒子相对于雷达的运动而产生多普勒频移，以多普勒效应（λ/

f=）为基本原理，计算得到每个0.13海里×1度体积内降水目标物的2v

平均径向速度。然后取两个连续0.13 距离库上第一个值而成，代表了0.27海里×1度体积内大气云雨目标物相对雷达的运动。

可调参数

1、每个产品可选择不同的显示仰角。如下：

VCP11：0.5、1.5、2.4、3.4、4.3、5.3、6.2、7.5、8.7、10.0、12.0、14.0、

16.7、19.5

VCP21：0.5、1.5、2.4、3.4、4.3、6.0、9.9、14.6、19.5

VCP31或VCP32：0.5、1.5、2.5、3.5、4.5

2、资料等级：在用户控制单元（UCP）上健入< SE，（PASSWORD），VEL >命令，用户可以根据需要任意修改速度产品的资料等级。

产品应用

1．探测地面相对风场，直接服务于警报、研究和预报。

2．探测大气结构。可根据风向风速随高度的变化监测各层冷暖平流及中低空急流。

3．探测风暴结构。根据平均径向速度图，可识别风场气旋、反气旋，风暴顶或近地面层的散度等。

4．制作、调整、更新由探空资料所得的速度矢端曲线。

5．降水边界识别，在降水边界区平均径向速度资料表现为辐合区，而在基本反射率因子场上表现为一个小于5dBZ的弱回波区，无法识别。

产品不足

1．距离折叠。当用户关心的区域发生距离折叠，可通过在远程UCP上调整脉冲重复频率（PRF）得到改善。

2．速度模糊。通过在远程UCP提高脉冲重复频率（PRF），可提高最大不模糊速度。另外在远程UCP上及时更新环境风场向量表也是十分重要的。

3．资料等级不够。当选用8层资料等级调整到较大速度时，较小的速度不可表示。

产品调阅

目的：在PUP显示屏上显示最新0.5仰角的26V产品。

操作步骤：在图像板产品区选择BASE VEL

在图像板参数区选择16 LEVEL

在图像板参数区选择0.27 NM

在图像板参数区选择LOWEST ELEV ATION

(以上三步也可通过图像板上数字键盘完成选择)

在图像板参数区选择DED ASSOC RPG

在图像板参数区选择SED RPG REQ

在图像板显示区选择CLEAR SCREEN QUAD（或FULL SCREEN）

查看所申请的产品是否显示在屏幕上，否则有错误信息提示

2.3 基本谱宽产品（SW）

(图2.3 基本谱宽产品图上海）

产品介绍

上图为2000年8月30日23时41分0.5度仰角的基本谱宽产品图，空间辨率为0.54海里*1度，探测范围124海里，资料等级8层（0海里/小时~20海里/小时），雷达工作在降水模式VCP 21，产品代码30 SW。从图中可见0014号台风(派比安)在上海登陆前台风眼区和外围螺旋雨带，高谱宽区位于雷达站北侧的螺旋雨带上,这与图 2.1中强回波的分布是一致的.

生成原理

基本谱宽表达了样本体积内云雨目标物的速度偏差大小。湍流、风切变、不均匀的下落速度和其它非气象因子均可导致高谱宽值，而典型的层状云降水其谱宽值平均小于7海里/小时。该产品也取两个连续0.13海里距离库上第一个谱宽值而成，代表了0.27海里×1度体积内云雨目标物的速度偏差。

可调参数

1、每个产品可选择不同的显示仰角。如下：

VCP11：0.5、1.5、2.4、3.4、4.3、5.3、6.2、7.5、8.7、10.0、12.0、14.0、

16.7、19.5

VCP21：0.5、1.5、2.4、3.4、4.3、6.0、9.9、14.6、19.5

VCP31或VCP32：0.5、1.5、2.5、3.5、4.5

产品应用

1．评价平均径向速度产品。一般说来，高谱宽区蕴含着平均径向速度有较大的不确定性，应进一步与基本反射率因子资料对比分析。

2．降水边界识别。在降水边界处基本反射率因子产品一般小于5dBZ，雷达很难显示（降水模式），然而基本谱宽资料和平均径向速度资料一样，能显示反射率因子小于5dBZ的降水系统边界，从而确定降水边界。

产品不足

1．距离折叠。和平均径向速度产品一样，当感兴趣区域发生距离折叠，用户通过在远程UCP上调整脉冲重复频率（PRF）得到改善。

2．地面非气象目标物影响。地面移动的汽车、摇晃的树叶、水塔等都可以导致虚假的谱宽值，通过设置地物抑制参数解决。

3．系统噪声：系统噪声可导致奇异的谱宽值，可抬高仰角观测。

产品调阅

目的：在PUP显示屏上显示最新0.5仰角的29SW产品。

操作步骤：在图像板产品区选择BASE SPECTRUM WIDTH

在图像板参数区选择8 LEVEL

在图像板参数区选择0.27 NM

在图像板参数区选择LOWEST ELEV ATION

(以上三步也可通过图像板上数字键盘完成选择)

在图像板参数区选择DED ASSOC RPG

在图像板参数区选择SED RPG REQ

在图像板显示区选择CLEAR SCREEN QUAD（或FULL SCREEN）

查看所申请的产品是否显示在屏幕上，否则有错误信息提示

三. 由基本反射率因子导出产品的生成、调阅和应用由基本反射率因子导出的产品包括19类27种产品，如下表：

表3.1 WSR—88D由反射率因子导出的产品

这些由基本反射率因子导出的产品是以基本反射率因子资料为基础，经过严格的水文气象算法生成的，更加丰富、细致、准确描述了各类强天气的发生、发展、消亡，特别是对风暴结构的分析、了解，如组合反射率因子产品，弱回波区产品。而各种降水产品、冰雹指数产品等也为及时监测和预报强对流提供了很好的参考。

需要指出的是：这些产品虽然以基本反射率因子数据导出，但需要用户设置一些本地环境参数或阈值，这对产品的生成和应用具有很重要的意义。

3．1组合反射率因子产品（CR）

（图3.1 组合反射率因子产品上海）

产品介绍

上图为1998年8月9日16时11分组合反射率因子产品图，空间辨率为0.54海里*0.54海里，探测范围124海里，资料等级16层（5dBZ~75dBZ），雷达工作在降水模式VCP 21，产品代码37 CR。图中可见位于上海市区北部的强雷暴单体，在图像的上半部分还叠加了风暴综合属性表，表中列出风暴ID、最强回波及发生高度。是否为龙卷或中尺度气旋，出现冰雹/强冰雹的可能性、风暴的移向、移速等。

生成原理

组合反射率因子产品显示了网格上方各个仰角上反射率因子的最大值，示意图如下：

此外，该产品可叠加风暴综合信息表。

可调参数

无参数可调。

产品应用

1．显示出整个可探测大气空间的最大反射率因子分布。

2．比较于基本反射率因子，有助于探测风暴结构特征和强度等。

3．通过组合反射率因子知道风暴的最强回波区域，再做剖面产品，有利于反映风暴的垂直结构。

4．可以叠加风暴综合属性表。

产品不足

1．比较弱的反射率因子被忽略。

2．反射率因子值发生的高度不可知。也许是一个值发生在0.5度仰角，而相邻值发生于19.5度仰角。

3．回波发展高度不可知。

4．非降水回波也许影响该产品的质量。

产品调阅

目的：在PUP显示屏上显示最新组合反射率因子产品（CR）。

操作步骤：在图像板产品区选择COMP REF

在图像板参数区选择16 LEVEL

在图像板参数区选择0.54 NM

(以上两步也可通过图像板上数字键盘完成选择)

在图像板参数区选择DED ASSOC RPG

在图像板参数区选择SED RPG REQ

在图像板显示区选择CLEAR SCREEN QUAD（或FULL SCREEN）

查看所申请的产品是否显示在屏幕上，否则有错误信息提示

3.2 组合反射率因子等值线（CRC）

（图3.2 组合反射率因子等值线产品上海）

产品介绍

上图为2002年2月14日17时43分组合反射率因子等值线产品图，空间辨率为0.54海里*0.54海里，探测范围124海里，资料等级16层（20~>75dBZ），雷达工作在降水模式VCP 21，产品代码39 CRC，等值线间隔5dBZ。如有风暴探测到，图像上方可叠加显示风暴属性表。

新一代天气雷达观测规定(第二版)

新一代天气雷达观测规定 (第二版) 综合观测司 二○一八年十二月

第一章总则 第一条本规定是在《新一代天气雷达观测规定》（见气测函〔2005〕81号）基础上，为适应新一代天气雷达业务发展，进一步加强对新一代天气雷达业务的管理，依据《中华人民共和国气象法》和《气象设施和气象探测环境保护条例》修订而成。 第二条新一代天气雷达是指中国气象局布网的S波段、C波段多普勒天气雷达，其主要观测目的是监测和预警灾害性天气，特别是热带气旋、暴雨、冰雹、雷雨大风、龙卷、雪暴以及其它天气系统中的中小尺度结构等。 第三条新一代天气雷达观测业务是气象观测业务的重要组成部分，主要包括数据采集、处理、存储、传输、质控、整编、归档和雷达系统的维护维修、定标及气象探测环境保护等内容。 第二章岗位要求与职责 第四条新一代天气雷达观测人员应具备相关专业大专及以上学历或中级及以上技术职称，了解雷达基本结构和原理，掌握雷达维护维修、定标及回波分析等技能。 第五条新一代天气雷达观测人员主要职责: （一）按照本规定开展观测工作，确保重大灾害性天气观测无遗漏和资料的可靠性、完整性、及时性及真实性。 （二）填写、保管各种电子和纸质记录、表簿及技术档案。

（三）执行雷达运行、监控和其他有关规章制度。 （四）负责雷达系统运行保障、工作模式选择、雷达系统适配参数和元数据参数管理、软件维护。 （五）负责雷达系统定标，以及雷达系统和附属设备的维护、保养与检修，保证雷达系统和附属设备稳定运行。 (六)负责雷达观测资料的整编、刻录（拷贝）、归档、存贮、可靠性检查。 第三章探测环境与保护 第六条雷达站址环境及相关要求如下： （一）在雷达主要探测方向，包括重点服务地区和重要天气过程的主要来向，其遮挡物对雷达电磁波的遮挡仰角不应大于0.5?，其他方向的遮挡仰角不应大于1?，孤立遮挡方位角不应大于1?，且总的遮挡方位角不应大于5?，邻近雷达能覆盖该遮挡区域的则可适当降低要求。 （二）雷达站周边不能有影响雷达工作的电磁干扰，一旦出现干扰，相关管理部门应及时向当地无线电管理委员会提出申请，协调解决。 （三）建站时应绘制四周遮挡角分布图，以及距测站上空1千米高度和海拔3千米、6千米高度的等射束高度图，观测环境发生变化时应重新绘制遮挡角分布图、等射束高度图，并上报上级业务主管部门。 （四）应采用2000国家大地坐标系和1985国家高程基准，确定雷达天线馈源的经度、纬度、海拔高度，并作为雷达位臵报上级业务主管部门。经、纬度误差应小于1秒，海

最新1多普勒天气雷达原理与应用

1多普勒天气雷达原 理与应用

第六部分 多普勒天气雷达原理与应用（周长青） 我国新一代天气雷达原理；天气雷达图像识别；对流风暴的雷达回波特征；新一代天气雷达产品 第一章 我国新一代天气雷达原理 一、了解新一代天气雷达的三个组成部分和功能 新一代天气雷达系统由三个主要部分构成：雷达数据采集子系统（RDA ）、雷达产品生成子系统（RPG ）、主用户处理器（PUP ）。 二、了解电磁波的散射、衰减、折射 散射：当电磁波束在大气中传播，遇到空气分子、大气气溶胶、云滴和雨滴等悬浮粒子时，入射电磁波会从这些粒子上向四面八方传播开来，这种现象称为散射。 衰减：电磁波能量沿传播路径减弱的现象称为衰减，造成衰减的物理原因是当电磁波投射到气体分子或云雨粒子时，一部分能量被散射，另一部分能量被吸收而转变为热能或其他形式的能量。 折射：电磁波在真空中是沿直线传播的，而在大气中由于折射率分布的不均匀性 （密度不同、介质不同），使电磁波传播路径发生弯曲的现象，称为折射。 2 /3730/776.0T e T P N +=波束直线传播 波束向上弯曲波束向下弯曲000=>

雷达波长，K 表示与复折射指数有关的系数，C 为常数，之决定于雷达参数和降水相态。 四、了解距离折叠 最大不模糊距离：最大不模糊距离是指一个发射脉冲在下一个发射脉冲发出前能向前走并返回雷达的最长距离，Rmax=0.5c/PRF, c 为光速，PRF 为脉冲重复频率。 距离折叠是指雷达对雷达回波位置的一种辨认错误。当距离折叠发生时，雷达所显示的回波位置的方位角是正确的，但距离是错误的（但是可预计它的正确位置）。当目标位于最大不模糊距离（Rmax ）以外时，会发生距离折叠。换句话说，当目标物位于Rmax 之外时，雷达却把目标物显示在Rmax 以内的某个位置，我们称之为‘距离折叠’。 五、理解雷达探测原理。 反射率因子Z 值的大小，反映了气象目标内部降水粒子的尺度和数密度，反射率越大，说明单位体积中，降水粒子的尺度大或数量多，亦即反映了气象目标强度大。 反射率因子（回波强度）： ?=dD D D N Z 6)( 3 60/1m mm Z = 即反射率因子为单位体积内中降水粒子直径6次方的总和。 意义：一般Z 值与雨强I 有以下关系： 层状云降水 Z=200I1.6 地形雨 Z=31I1.71 雷阵雨 Z=486I1.37 新一代天气雷达取值 Z=300I1.4 六、了解雷达资料准确的局限性、资料误差和资料的代表性 由于雷达在探测降水粒子时，以大气符合标准大气情况为假定，与实际大气存在 一定的差别，使雷达资料的准确度具有一定的局限性，且由于雷达本身性能差异及探测方法的固有局限，对探测目标存在距离折叠及速度模糊现象，对距离模糊和速度模糊的处理等，均增大了雷达资料的误差。虽然如此，由于径向速度是从多个脉冲对得到的径向速度的平均值，为平均径向速度，雷达反射率因子通过对沿径向上的四个取样体积平均得到的，其径向分辨率相当于四个取样体积的长度，这也使雷达探测的资料具有一定的代表性。 第二章 天气雷达图像识别 一、掌握多普勒效应 多普勒效应为，当接收者或接受器与能量源处于相对运动状态时，能量到达接受者或接收器时频率的变化。多普勒频率，是由于降水粒子等目标的径向运动引起的雷

6、多普勒天气雷达原理与应用

第六部分多普勒天气雷达原理与应用（周长青） 我国新一代天气雷达原理；天气雷达图像识别；对流风暴的雷达回波特征；新一代天气雷达产品 第一章我国新一代天气雷达原理 一、了解新一代天气雷达的三个组成部分和功能 新一代天气雷达系统由三个主要部分构成：雷达数据采集子系统（RDA）、雷达产品生成子系统（RPG）、主用户处理器（PUP）。 二、了解电磁波的散射、衰减、折射 散射：当电磁波束在大气中传播，遇到空气分子、大气气溶胶、云滴和雨滴等悬浮粒子时，入射电磁波会从这些粒子上向四面八方传播开来，这种现象称为散射。 衰减：电磁波能量沿传播路径减弱的现象称为衰减，造成衰减的物理原因是当电磁波投射到气体分子或云雨粒子时，一部分能量被散射，另一部分能量被吸收而转变为热能或其他形式的能量。 折射：电磁波在真空中是沿直线传播的，而在大气中由于折射率分布的不均匀性（密度不同、介质不同），使电磁波传播路径发生弯曲的现象，称为折射。 三、了解雷达气象方程 在瑞利散射条件下，雷达气象方程为： 其中Pr表示雷达接收功率，Z为雷达反射率，r为目标物距雷达的距离。Pt表示雷达发射功率，h为雷达照射深度，G为天线增益，θ、φ表示水平和垂直波宽，λ表示雷达波长，K表示与复折射指数有关的系数，C为常数，之决定于雷达参数和降水相态。 四、了解距离折叠 最大不模糊距离：最大不模糊距离是指一个发射脉冲在下一个发射脉冲发出前能向前走并返回雷达的最长距离，Rmax=0.5c/PRF, c为光速，PRF为脉冲重复频率。 距离折叠是指雷达对雷达回波位置的一种辨认错误。当距离折叠发生时，雷达所显示的回波位置的方位角是正确的，但距离是错误的（但是可预计它的正确位置）。当目标位于最大不模糊距离（Rmax）以外时，会发生距离折叠。换句话说，当目标物位于Rmax之外时，雷达却把目标物显示在Rmax以内的某个位置，我们称之为‘距离折叠’。 五、理解雷达探测原理。 反射率因子Z值的大小，反映了气象目标内部降水粒子的尺度和数密度，反射率越大，说明单位体积中，降水粒子的尺度大或数量多，亦即反映了气象目标强度大。 反射率因子（回波强度）： 即反射率因子为单位体积内中降水粒子直径6次方的总和。 意义：一般Z值与雨强I有以下关系： 层状云降水 Z=200I1.6 地形雨 Z=31I1.71 雷阵雨 Z=486I1.37 新一代天气雷达取值 Z=300I1.4 六、了解雷达资料准确的局限性、资料误差和资料的代表性 由于雷达在探测降水粒子时，以大气符合标准大气情况为假定，与实际大气存在一定的差别，使雷达资料的准确度具有一定的局限性，且由于雷达本身性能差异及探测方法的固有局限，对探测目标存在距离折叠及速度模糊现象，对距离模糊和速度模

多普勒天气雷达原理与业务应用思考题

1 多普勒天气雷达主要由几个部分构成？每个部分的主要功能是什么？ 答：主要由雷达数据采集子系统（RDA ），雷达产品生成子系统（RPG ），主用户终端子系统（PUP ）三部分构成。RDA 的主要功能是：产生和发射射频脉冲，接收目标物对这些脉冲的散射能量，并通过数字化形成基本数据。RPG 的主要功能是：由宽带通讯线路从RDA 接收数字化的基本数据，对其进行处理和生成各种产品，并将产品通过窄带通讯线路传给用户，是控制整个雷达系统的指令中心。PUP 的主要功能是：获取、存储和显示产品，预报员主要通过这一界面获取所需要的雷达产品，并将它们以适当的形式显示在监视器上。 2 多普勒天气雷达的应用领域主要有哪些？ 答：一、对龙卷、冰雹、雷雨大风、暴洪等多种强对流天气进行监测和预警；二、利用单部或多部雷达实现对某个区域或者全国的降水监测；三、进行较大范围的降水定量估测； 四、获取降水和降水云体的风场信息，得到垂直风廓线；五、改善高分辨率数值预报模式的初值场。 3 我国新一代天气雷达主要采用的体扫模式有哪些？ 答：主要有以下三个体扫模式：VCP11——规定5分钟内对14个具体仰角的扫描，主要对强对流天气进行监测；VCP21——规定6分钟内对9个具体仰角的扫描，主要对降水天气进行监测；VCP31——规定10分钟内对5个具体仰角的扫描（使用长脉冲），主要对无降水的天气进行监测。 4 天气雷达有哪些固有的局限性？ 答：一、波束中心的高度随距离的增加而增加；二、波束宽度随距离的增加而展宽；三、静锥区的存在。 5 给出雷达气象方程的表达式，并解释其中各项的意义。 答： P t 为雷达发射功率(峰值功率)； G 为天线增益；h 为脉冲长度； 、 ：天线在水平方向和垂直方向的波束宽度； r 为降水目标到雷达的距离； ：波长； m ：复折射指数； Z 雷达反射率因子。 6 给出反射率因子在瑞利散射条件下的理论表达式，并说明其意义。 答：∑= 单位体积6i D z ，反射率因子指在单位体积内所有粒子的直径的六次方的总和，与波长无 关。 7 给出后向散射截面的定义式及其物理意义。 答： 定义：设有一个理想的散射体，其截面面积为?，它能全部接收射到其 上的电磁波能量，并全部均匀的向四周散射，若该理想散射体返回雷达天线处的电磁波能流密度，恰好等于同距离上实际散射体返回雷达天线的电磁波能流密度，Z R C Z m m r h G p p t r ?=?+-=2 2222223212ln 1024λθ?πθ?λi S s R S 24πσ=

多普勒天气雷达练习题

练习题2 1．业务运行的多普勒天气雷达通常采用体积扫描的方式观测。我国业务运行多普勒雷达通常采用的体描模式（VCP11、VCP21、VCP31）2．多普勒天气雷达与常规天气雷达的主要区别在于：前者可以测量目标物（沿雷达径向速度），从而大大加强了天气雷达对各种天气系统特别是（强对流天气系统）的识别和预警能力。 3．新一代雷达系统对灾害天气有强的监测和预警能力。对台风、暴雨等大范围降水天气的监测距离应不小于（400km）。 4．新一代雷达系统对灾害天气有强的监测和预警能力。对雹云、中气旋等小尺度强对流现象的有效监测和识别距离应大于（150km）。 5．新一代雷达观测的实时的图像中，提供了丰富的有关（强对流天气）信息。 6．新一代雷达速度埸中，辐合（或辐散）在径向风场图像中表现为一个最大和最小的径向速度对，两个极值中心连线和雷达射线（一致）。7．新一代雷达速度埸中，气流中的小尺度气旋（或反气旋），在径向风场图像中表现为一个最大和最小的径向速度对，但中心连线走向则与雷达射线相（垂直）。 8．新一代天气雷达观测采用的是北京时。计时方法采用24小时制，计时精度为秒。 9．速度场（零等值线）的走向不仅表示风向随高度的变化，同时表示雷达有效探测范围内的（冷、暖平流）。 10．在距离雷达一定距离的一个小区域内，通过对该区域内沿雷达径向速度特征的分析，可以确定该区域内的气流（辐合）、（辐散）和（旋转）等特征。 11．天气雷达是用来探测大气中降水区的（位置）、大小、强度及变化

12．气象目标对雷达电磁波的（散射）是雷达探测的基础。 13．气象上云滴、雨滴和冰雹等粒子一般可近似地看作是圆球。当雷达波长确定后，球形粒子的散射情况在很大程度上依赖于粒子直径D 和入射波长λ之比。对于（D远小于λ）情况下的球形粒子散射称为瑞利散射；而（D与λ尺度相当）情况下的球形粒子散射称为（Mie）米散射。 14．多普勒天气雷达使用低脉冲重复频率PRF测（反射率因子）,用高脉冲重复频率PRF测（速度）。 15．每秒产生的触发脉冲的数目，称为（脉冲重复频率），用PRF 表示。两个相邻脉冲之间的间隔时间，称为（脉冲重复周期），用PRT表示，它等于脉冲重复频率的（倒）数。 16．降水粒子产生的回波功率与降水粒子集合的反射率因子成（正比）。与取样体积到雷达的距离的平方成（反比）。 17．S波段天气雷达是（10）cm波长的雷达。 18．在天线方向上两个半功率点方向的夹角称为（c波束宽度）。19．在强回波离雷达（较近）时，有可能产生旁瓣造成虚假回波. 20．降水粒子的后向散射截面是随粒子尺度增大而（增大）。 21．0 dBZ、－10dBZ、30dBZ和40dBZ对应的Z值分别为（1）、（0.1）、（1000）、（10000） (mm6/m3)。 22．SA雷达基数据中反射率因子的分辨率为(1km×1°)。 23．写出Z-I关系的表达公式 (b Z ) AI 24．Ze的物理意义是（所有粒子直径的６次方之和）。 25．雷达反射率η是单位体积中，所有降水粒子的（雷达截面之和）。 26．雷达气象方程说明回波功率与距离的（二）次方成反比。

新一代天气雷达业务质量考核办法

word 关于印发新一代天气雷达业务质量 考核办法（试行）的通知 各省、自治区、直辖市气象局： 《新一代天气雷达业务质量考核办法（试行）》已经中国气象局审定通过，现印发给你们，自2012年1月1日起实施，请遵照执行。 二○一一年九月二十八日 中国气象局综合观测司 气测函〔2011〕202号

word 新一代天气雷达业务质量考核办法 （试行） 一、目的和要求 开展新一代天气雷达业务质量考核工作的目的：通过对新一代天气雷达台站各项业务工作的考核，进一步规范全国新一代天气雷达基本业务，促进雷达整体业务质量水平的提高。 本办法依据《新一代天气雷达观测规定》、《新一代天气雷达业务管理和运行保障职责》、《综合气象观测系统运行监控业务职责流程（试行）》等规定制定，用于对中国气象局布局的新一代天气雷达台站各项业务工作的考核。 业务质量考核工作坚持实事求是的科学态度，考核工作严禁弄虚作假。 二、考核内容 本办法考核的雷达业务是指以单部新一代天气雷达为单位开展的台站级雷达观测业务和雷达保障业务。其中，台站级雷达观测业务包括：数据采集，产品生成，数据产品传输，观测分析联防，数据产品存储、整编、归档和质量报表编制等内容；台站级雷达保障业务包括：日、周、月维护以及参与年维护、巡检工作情况，故障维修，维护维修信息在综合气象观测系统运行监控平台（以下简称“ASOM”）中的填报，防雷检查，消防检查，雷达备件、仪器、仪表保管及保养等内容。 为反映雷达业务人员个人和雷达台站整体的工作情况，本办

word 法对雷达业务人员个人和雷达台站业务分别进行考核；为反映雷达业务各项工作情况，本办法对考核内容实行分项统计。 三、基数与错情统计 新一代天气雷达业务基数及错情由雷达观测业务和雷达保障业务基数及错情组成。各新一代天气雷达台站应建立雷达业务交接班制度，雷达业务交班人员应统计每日工作基数和错情，接班人员要对上一班的工作基数和错情进行校对，并及时纠正，接班人员未校对出错误，后期审核发现后出错人按实际错情计算，接班人员按实际错情的一半计算。 （一）雷达业务基数统计 ⒈雷达观测业务个人基数统计 （1）数据与产品 雷达观测业务人员值班期间应确保雷达基数据正常采集和存储，确保雷达产品正常生成。 ①数据采集基数 按规定要求，雷达正常采集存储基数据的每小时计0.5个基数；基数据采集存储不满1小时的，该小时内基数据正常采集存储时间大于30分钟的计0.3个基数，小于30分钟的计0.2个基数；未采集存储的不计基数。采集的基数据应及时存储，未存储则不计基数。 ②产品生成基数 按规定要求，雷达正常生成业务要求所有产品的每小时计

新一代天气雷达复习笔记

目录 第一章引论 (2) 1.1 新一代天气雷达概述 (2) 1.2 天气雷达的局限性 (2) 第二章多普勒天气雷达原理 (3) 2.1 后向散射截面 (3) 2.2 球形粒子的散射 (3) 2.3 电磁波在大气中的衰减和折射 (3) 2.4 雷达气象方程 (4) 2.5 最大不模糊距离和距离折叠 (5) 2.6 多普勒效应 (5) 2.7 最大不模糊速度和速度模糊 (5) 2.8 谱宽 (5) 2.9 雷达取样技术 (6) 第三章多普勒雷达图识别基础 (6) 3.1 识别反射率基本知识 (7) 3.2 识别速度图的基本知识 (7) 第四章雷达数据质量控制 (11) 4.1 地物杂波抑制 (11) 第五章对流风暴及其雷达回波特征 (12) 5.1 普通风暴单体生命史： (12) 5.2 强风暴的雷达回波特征： (12) 5.3 弱垂直风切变中的强风暴——脉冲风暴的回波特征 (12) 5.4 中等到强垂直风切变环境中多单体风暴的雷达回波特征 (13) 5.5 超级单体 (13) 第六章灾害性对流天气的探测与预警 (15) 6.1 龙卷 (15) 6.2 大冰雹 (16) 6.3 灾害性大风 (16) 6.4 暴洪（短时强降水） (17) 6.5 强对流天气预报和预警的发布 (17) 第七章雷达产品与算法 (18) 7.1 产品概述 (18) 7.2 基本产品 (19) 7.3 一些算法简单的重要导出产品 (20) 7.4 风暴单体识别与跟踪算法及其产品 (24) 7.5 冰雹指数产品及其算法 (24) 7.6 中气旋（M）和龙卷涡旋特征（TVS）算法和产品 (25) 7.7 V AD风廓线算法 (25) 7.8 降水算法及其产品 (26) 参考文献： (29)

1多普勒天气雷达原理与应用

第六部分 多普勒天气雷达原理与应用（周长青） 我国新一代天气雷达原理；天气雷达图像识别；对流风暴的雷达回波特征；新一代天气雷达产品 第一章 我国新一代天气雷达原理 一、了解新一代天气雷达的三个组成部分和功能 新一代天气雷达系统由三个主要部分构成：雷达数据采集子系统（RDA ）、雷达产品生成子系统（RPG ）、主用户处理器（PUP ）。 二、了解电磁波的散射、衰减、折射 散射：当电磁波束在大气中传播，遇到空气分子、大气气溶胶、云滴和雨滴等悬浮粒子时，入射电磁波会从这些粒子上向四面八方传播开来，这种现象称为散射。 衰减：电磁波能量沿传播路径减弱的现象称为衰减，造成衰减的物理原因是当电磁波投射到气体分子或云雨粒子时，一部分能量被散射，另一部分能量被吸收而转变为热能或其他形式的能量。 折射：电磁波在真空中是沿直线传播的，而在大气中由于折射率分布的不均匀性 （密度不同、介质不同），使电磁波传播路径发生弯曲的现象，称为折射。 2 /3730/776.0T e T P N +=波束直线传播 波束向上弯曲波束向下弯曲000=>

最大不模糊距离：最大不模糊距离是指一个发射脉冲在下一个发射脉冲发出前能向前走并返回雷达的最长距离，Rmax=0.5c/PRF, c 为光速，PRF 为脉冲重复频率。 距离折叠是指雷达对雷达回波位置的一种辨认错误。当距离折叠发生时，雷达所显示的回波位置的方位角是正确的，但距离是错误的（但是可预计它的正确位置）。当目标位于最大不模糊距离（Rmax ）以外时，会发生距离折叠。换句话说，当目标物位于Rmax 之外时，雷达却把目标物显示在Rmax 以内的某个位置，我们称之为‘距离折叠’。 五、理解雷达探测原理。 反射率因子Z 值的大小，反映了气象目标内部降水粒子的尺度和数密度，反射率越大，说明单位体积中，降水粒子的尺度大或数量多，亦即反映了气象目标强度大。 反射率因子（回波强度）： ?=dD D D N Z 6)( 0lg 10Z Z dBZ ?= 360/1m mm Z = 即反射率因子为单位体积内中降水粒子直径6次方的总和。 意义：一般Z 值与雨强I 有以下关系： 层状云降水 Z=200I1.6 地形雨 Z=31I1.71 雷阵雨 Z=486I1.37 新一代天气雷达取值 Z=300I1.4 六、了解雷达资料准确的局限性、资料误差和资料的代表性 由于雷达在探测降水粒子时，以大气符合标准大气情况为假定，与实际大气存在一定的差别，使雷达资料的准确度具有一定的局限性，且由于雷达本身性能差异及探测方法的固有局限，对探测目标存在距离折叠及速度模糊现象，对距离模糊和速度模糊的处理等，均增大了雷达资料的误差。虽然如此，由于径向速度是从多个脉冲对得到的径向速度的平均值，为平均径向速度，雷达反射率因子通过对沿径向上的四个取样体积平均得到的，其径向分辨率相当于四个取样体积的长度，这也使雷达探测的资料具有一定的代表性。 第二章 天气雷达图像识别 一、掌握多普勒效应 多普勒效应为，当接收者或接受器与能量源处于相对运动状态时，能量到达接受者或接收器时频率的变化。多普勒频率，是由于降水粒子等目标的径向运动引起的雷达回波信号的频率变化，也称为多普勒频移，其与目标的径向运动速度成正比，与多普勒天气雷达波长成反比。 二、了解多普勒天气雷达测量反射率因子、平均径向速度和速度谱宽的主要技术方法 多普勒雷达利用降水粒子的后向散射与多普勒效应来达到对其探测的目的。通过发射信号与接收信号的延迟来测量距离，通过降水粒子的多普勒频移来测量其速度。 反射率因子：雷达的反射率因子是降水粒子后向散射被雷达天线接收到的回波，为单位体积内中降水粒子直径6次方的总和，反射率因子Z 值的大小，反映了气象目标内部降水粒子的尺度和数密度，反射率越大，说明单位体积中，降水粒子的尺度大或数量多。

《新一代天气雷达观测规定》

新一代天气雷达观测规定 中国气象局 二○○五年五月

第一章总则 第一条为加强对新一代天气雷达观测业务的管理，根据《气象法》及《全国气象事业发展规划》（2001-2015）、《全国新一代天气雷达发展规划》（1994-2010），并考虑到新一代天气雷达功能及特点，制定本规定。 第二条新一代天气雷达是指中国气象局布网的CINRAD雷达系列的多普勒天气雷达，S波段多普勒天气雷达有CINRAD/SA、CINRAD/SB、CINRAD/SC等；C波段多普勒天气雷达有CINRAD/CB、CINRAD/CC、CINRAD/CD 和CINRAD/CCJ等。 第三条新一代天气雷达观测是气象业务观测的重要组成部分，新一代天气雷达观测业务包括雷达开机、数据采集、处理、存储、传输、整编、归档，编制各种雷达观测报表，观测环境的保护，雷达参数测量和标校，雷达系统的维护和检修等内容,本规定是新一代天气雷达观测业务的基本准则，适用于新一代天气雷达气象业务观测。 第四条新一代天气雷达观测的主要目的是监测和预警灾害性天气。探测重点是热带气旋、暴雨、冰雹、雷雨大风、龙卷、雪暴、沙尘暴以及其它天气系统中的中小尺度结构等。 第五条从事新一代天气雷达业务工作的人员应具备相关专业大专及以上学历或中级及以上技术职称。 第六条从事新一代天气雷达业务工作人员的主要职

责包括： （一）严守工作岗位，严格按照本规定开展观测工作，认真分析雷达回波及其演变，做好重要天气的监测和预警，确保重大灾害性天气观测无遗漏和资料的可靠性、完整性及真实性； (二) 认真填写、妥善保管各种观测记录、统计表簿和各类技术档案； (三) 严格执行值班制度、交接班制度、雷达标校制度和其他有关规章制度，检查各种安全设施； （四）负责系统运行管理、工作模式选择、雷达系统适配参数设置、系统软件维护； （五）负责雷达系统和网络设备的维护、保养与检修，监视雷达工作状态，发现异常及时处理、报告。 第二章观测环境 第七条雷达站址环境应当符合下列要求： (一)雷达站址周围无高大建筑物、高大树木、山脉等遮挡。在雷达主要探测方向上(天气系统的主要来向)的遮挡物对天线的遮挡仰角不应大于0.5?，其他方向的遮挡角一般不大于1?； (二)雷达天线所在位置以经度、纬度、海拔高度表示，经纬度定位精度应小于3秒，海拨高度测量误差应小于5米； (三)建站时应绘制四周遮挡角分布图，以及距测站1千

多普勒雷达原理

汽笛声变调的启示--多普勒雷达原理 1842年一天，奥地利数学家多普勒路过铁路交叉处，恰逢一列火车从他身 旁驰过，他发现火车由远而近时汽笛声变响，音调变尖（注：应为“汽笛声的音频频率变高”）；而火车由近而远时汽笛声变弱，音调变低（应为“汽笛声的音频频率降低了”）。他对这种现象感到极大兴趣，并进行了研究。发现这是由于振源与观察者之间存在着相对运动，使观察者听到的声音频率不同于振源频率的缘故，称为频移现象。因为这是多普勒首先提出来的，所以称为多普勒效应。 由于缺少实验设备，多普勒当时没有用实验进行验证。几年后有人请一队小号手在平板车上演奏，再请训练有素的音乐家用耳朵来辨别音调的变化，验证了该效应。 为了理解这一现象，需要考察火车以恒定速度驶近时，汽笛发出的声波在传播过程中表现出的是声波波长缩短，好像波被“压缩”了。因此，在一定时间间隔内传播的波数就增加了，这就是观察者为什么会感受到声调变高的原因；相反，当火车驶向远方时，声波的波长变大，好像波被“拉伸”了。因此，汽笛声听起来就显得低沉。 用科学语言来说，就是在一个物体发出一个信号时，当这个物体和接收者之间有相对运动时，虽然物体发出的信号频率固定不变，但接收者所接收到的信号频率相对于物体发出的信号频率出现了差异。多普勒效应也可以用波在介质中传播的衰减理论解释，波在介质中传播，会出现频散现象，随距离增加,高频向低频移动。 多普勒效应不仅适用于声波,它也适用于所有类型的波，包括电磁波。 多普勒效应被发现以后，直到1930年左右，才开始应用于电磁波领域中。常见的一种应用是医生检查就诊人用的“彩超”，就是利用了声波的多普勒效应。简单地说，“彩超”就是高清晰度的黑白Ｂ超再加上彩色多普勒。超声振荡器产生一种高频的等幅超声信号，向人体心血管器官发射，当超声波束遇到运动的脏器和血管时，便产生多普勒效应，反射信号为换能器所接受，根据反射波与发射波的频率差可以求出血流速度，根据反射波的频率是增大还是减小判定血流方向。 20世纪40年代中期，也就是多普勒发现这种现象之后大约100年，人们才将多普勒效应应用于雷达上。多普勒雷达就是利用多普勒效应进行定位，测速，测距等的雷达。当雷达发射一固定频率的脉冲波对空扫描时，如遇到活动目标，回波的频率与发射波的频率出现频率差（称为多普勒频率），根据多普勒频率的大小，可测出目标对雷达的径向相对运动速度；根据发射脉冲和接收的时间差，可以测出目标的距离。20世纪70年代以来，随着大规模集成电路和数字处理技术的发展，多普勒雷达广泛用于机载预警、导航、导弹制导、卫星跟踪、战场侦察、靶场测量、武器火控和气象探测等方面，成为重要的军事装备以及科学研究、业务应用装置。 多普勒天气雷达，是以多普勒效应为基础，当大气中云雨等目标物相对于雷达发射信号波有运动时，通过测定接收到的回波信号与发射信号之间的频率差异就能够解译出所需的信息。它与过去常规天气雷达仅仅接收云雨目标物对雷达发射电磁波的反射回波进了一大步。这种多普勒天气雷达的工作波长一般为5～10厘米，除了能起到常规天气雷达通过回波测定云雨目标物空间位置、强弱分布、垂直结构等作用，它的重大改进在于利用多普勒效应可以测定降水粒子的运

多普勒天气雷达基础

多普勒天气雷达基础 一、填空题 0.5，1.5 ， 2.4 ， 2、我国S波段雷达探测范围：当探测距离在230km、340km、460km时，雷达波束高度分别是 4.5 km 、9.2km 、15.3 km 。 3、雷达探测的局限性是波束展宽和Overshooting 。 4、超级单体风暴可能产生的灾害有：雷电、灾害性大风，强降水、冰雹、甚至龙 二、选择题 1、雷达通常观测地面以上的大气，通常采用最低仰角是0.5°度，这样做的原因（A ） A.尽量减少地面的杂波 B.对近地层进行完美的扫描 C.随距离变远，波束中心逐渐变高，采样体积变大。 2、多普勒天气雷达的主要应用领域有（ABCDE）（多选） A.强对流天气的监测与预警 B. 监测天气尺度和次天气尺度降水系统 C.降水估计测量 D.风的测量（VAD 风廓线）——提供风场信息 E.数据同化，改善数值预报模式初值场 3、下面那些中小尺度天气系统可以产生雷暴大风天气？（ABCD）（多选） A.一般强风暴（超级单体或多单体风暴） B.飑线 C.与强锋面有关的带状对流中处于成熟阶段的单体中的下沉气流 D.雷暴低层的强烈入流 4、下面不属于气象回波的有（BCDG）（多选） A.絮状回波 B.超折射回波 C.鸟类回波 D.飞机回波 E.阵风锋 F.飑线G海浪回波H.0度层亮带 三、判断对错 1、在雷达图的产品中，0等速度线呈“S”形则说明大气风场结构为暖平流，呈反“S”形则为冷平流。（对） 2、雷达波束随着距离的变远，采样体积变少。（错） 3、雷达不能观测头顶的大气状态，但能观测所有近地面的大气。（错） 4、雷达在扫描时一个波束以某仰角发射出来，转360°完成一个高度的扫描。（对） 5.雷达不能观测到“头顶“的大气静锥区，环状无回波区。（对）

新一代天气雷达资料传输说明及设置技巧

文章编号:1006-4354(2009)01-0040-02 新一代天气雷达资料传输说明及设置技巧 杨辉,姜宗元,朱敏武 (汉中市气象局,陕西汉中723000) 中图分类号:TN957.53 文献标识码:B 1 雷达状态监测资料传输(安装在RDA),传输软件为RDASC.exe(中国气象局下发) 雷达状态监测资料上传到省气象局服务器为综合监控服务器,IP地址172.23.64.20,帐户dqt,口令dqt,路径/other。 传输文件名:雷达状态信息Z R DWRN SRSI C5IIiii yyyyMMddhhmmss.bin 雷达报警文件名Z A DWRN A LM C5 IIiii yyyyMMddhhmmss.bin。 说明:RDASC.exe程序将RDA计算机RA DA R Monitor目录下每6min生成的雷达状态信息文件和雷达报警文件(雷达有故障报警时生成)实时上传至省局服务器。雷达状态信息文件和雷达报警文件是中国气象局大探中心网站https://www.wendangku.net/doc/fa9598262.html,/login.jsp的数据源支持。可以通过中心网站看到全国各站雷达的运行情况。 设置技巧:RDA计算机运行的主要问题是RDASC.EXE程序自动退出。建议RDA计算机安装Windows2000操作系统,安装完成后立即修复系统漏洞,升级杀毒软件全盘杀毒,杀毒后关闭杀毒软件所有自动监控程序。平时运行中关闭或卸载杀毒软件。 2 雷达产品资料传输(安装在PUP),传输软件为PUPC程序(中国气象局下发) 以FTP方式,把雷达数据产品传输到省气象局宽带网雷达传输服务器,再由省气象局传输到国家气象信息中心。宽带网雷达传输服务器IP地址172.23.64.173,端口号2001,帐户radftp,口令radftp,路径/upload。 目前陕西CB雷达需要传输的产品资料共25种:基本反射率19号3个,20号3个;基本速度26号3个,27号3个;组合反射率37号、38号;其他传输产品有41、48、53、56、57、58、60、78、79、80、110号。 说明:PUPC程序负责将本站雷达PUP终端生成的最新雷达产品实时上传至省气象局172.23.64.173服务器。可以在http:// 172.23.64.66/Guojf/new/rad.aspx上看到全省各雷达站实时雷达产品上传情况。 设置技巧:在本地PUP终端的日常产品集中,将25种雷达产品添加,其他产品全部删除。可保证本站雷达产品按要求100%传输,在http://172.23.64.66/Guojf/new/rad.aspx上 收稿日期:2008-08-21 作者简介:杨辉(1981—),男,陕西户县人,在读硕士,助工,从事气象信息技术保障和天气雷达维护保障。 查询、更新和管理关系数据库系统。SQL同时也是数据库脚本文件的扩展名。通过SQL语言实现对数据库表和记录的查询、插入、修改、删除等操作。 4 结语 基于WEB的陕西省综合气象观测业务管理系统软件,采用模块化编程技术,前台使用标准IE浏览器,后台使用A SP技术和数据库技术实现ACCESS或SQL动态数据库连接和信息存取、加工、显示,经上线测试,运行稳定,效果良好,数据信息根据业务变化情况即时更新。 4陕西气象2009(1)

新一代多普勒天气雷达产品

新一代多普勒天气雷达产品及其在短时天气预报中的应用 引明 中心气象台 二零零二.二

目录 第一讲：新一代多普勒雷达基本构成及雷达产品生成数据流简介 (4) 1．1 基本构成 (4) 1．2 数据采集子系统（RDA） (5) 1．3 产品生成子系统（RPG） (7) 1．4 主用户处理子系统（PUP） (8) 第二讲：雷达基本产品的生成、调阅和应用 (9) 2．1 基本反射率因子（R） (10) 2．2 平均径向速度（V） (12) 2．3 速度谱宽（W） (14) 第三讲：由基本反射率因子导出产品的生成、调阅和应用 (16) 3．1 组合反射率因子（CR） (18) 3．2 组合反射率因子廓线（CRC） (20) 3．3 反射率因子剖面（RCS） (22) 3．4 分层组合反射率因子平均值（LRA） (24) 3．5 分层组合反射率因子最大值（LRM） (26) 3．6 弱回波区（WER） (28) 3．7 风暴跟踪信息（STI） (30) 3．8 风暴结构（SS） (34) 3．9 冰雹指数（HI） (36) 3．10 回波顶高（ET） (40) 3．11 回波顶高廓线（ETC） (42) 3．12 垂直积分液态含水量（VIL） (44) 3．13 强天气概率（SWP） (46) 3．14 一小时降水量（OHP） (48) 3．15 三小时降水量（THP） (50) 3．16 风暴总降水量（STP） (52) 3．17 用户可选降水量（USP） (54) 3．18补充降水资料（SPD） (56) 3．19一小时数字降水阵列（DPA）……………………………………………………(58). 第四讲：由基本速度资料导出产品的生成、调阅和应用 (59) 4．1 风暴相对平均径向速度图（SRM） (60) 4．2 风暴相对平均径向速度区（SRR） (62) 4．3 平均径向速度场剖面（VCS） (64) 4．4 速度方位显示（V AD） (66) 4．5 速度方位显示风廓线（VWP） (68) 4．6 中尺度气旋（M） (70) 4．7 龙卷涡旋标志（TVS） (74) 4．8 组合切变（CS） (78)

新一代天气雷达测试规范

新一代天气雷达(CINRAD-SA/SB)测试规范 1、范围 1.1本规范涵盖了新一代天气雷达测试内容、指标要求、测试方法、测试仪表的设置以及测 试程序的使用。 1.2本规范适用新一代天气雷达的SA/SB型号。 2、本规范引用文件 新一代天气雷达出厂、现场测试大纲 3、测试内容以及指标 3.1 发射机功率测试 要求发射机输出的峰值功率在650kW―750kW范围内。 3.2 发射机输出脉冲包络测试 发射机输出脉冲包络，窄脉冲脉冲宽度（50%处）：1.57±0.1μs ，宽脉冲脉冲宽度（50%处）：4.5―5.0μs；上升沿（10%―90%）、下降沿（90%―10%）大于120ns、小于200ns；纹波顶降小于5%。 3.3 发射机极限改善因子测试 用频谱仪测得发射信号的S/N，根据计算公式：I＝S/N＋10lgB－10lgF 式中：I为极限改善因子（dB） S/N为信号噪声比（dB） B为频谱分析带宽（Hz） F为发射脉冲重复频率（Hz） SA/SB雷达发射机极限改善因子I≥52dB 3.4 发射机输出频谱宽度测试 -40dB处谱宽不大于±7.26MHZ； -50dB处谱宽不大于±12.92MHZ； -60dB处谱宽不大于±22.94MHZ 3.5 接收机噪声系数测试 包含保护器，接收机模拟噪声系数≤3.0dB，数字端噪声系数≤4.0dB 3.6 接收机机内动态范围测试 采用机内信号源接收系统动态范围≥85dB

3.7 接收机机外信号源动态范围测试 采用外部仪表信号源 接收系统动态范围≥85dB 3.8 接收机机内发射率测试 用机内信号源注入功率为-95dBm 至-35dBm 间各档的信号，在距离5km 至200km 范围内检验其回波强度的测量值，回波强度测量值与注入信号计算回波强度测量值的最大差值应在±1dB 范围内。 3.9 接收机机外信号源发射率动态范围测试 用仪表信号源注入功率为-90dBm 至-35dBm 各档的信号，在距离5km 至200km 范围内 检验其回波强度的测量值，回波强度测量值与注入信号计算回波强度测量值的最大差值应在±1dB 范围内。 3.10 系统地物抑制能力测试 滤波前功率减滤波后功率≥52dB 。 3.10 系统相位噪声测试（I 、Q 相角） I 、Q 相角法进行测试、计算相位噪声≤0.15°。 3.11 现场雷达天线水平测试 水平合像仪测得天线8个方向对角差值不超过50 " 3.12 现场雷达天线太阳法的指向测试 方位、俯仰角度误差≤±0.3° 3.13 现场雷达天线控制精度测试 方位、俯仰角度控制精度≤±0.1° 4、 新一代天气雷达各项指标的测试方法 4.1 发射机输出包络测试 4.1.1测试位置： 270° 90°

多普勒天气雷达原理与业务应用测验1(答案)..

多普勒天气雷达原理与业务应用测验一 （一至四章） 一、填空题 1、天气雷达是探测降水系统的主要手段，是对强对流天气（冰雹、大风、龙卷和暴洪）进行监测和预警的主要工具之一。 2、RDA由四个部分构成：发射机、天线、接收机和信号处理器。 3、PUP可以通过以下三种方式获取产品：（1）常规产品列表；（2）一次性请求；（3）产品-预警配对。 4、S波段和C波段的雷达波在传播过程中主要受到降水的衰减，衰减是由降水离子对于雷达雷达波的散射和吸收造成的。 5、.新一代多普勒雷达估测累计降水分布时，雷达采样时间间隔一般不应超过10分钟，除受本身精度限制外，还受降水类型（Z-R关系）、雷达探测高度、地面降水差异和风等多种因素影响。 6、多普勒雷达能测量的一个脉冲到下一个脉冲的最大相移上限是180度，其对应的径向速度值称为最大不模糊速度。 7、径向速度图中，零等速线呈“S”型表示，实际风随高度顺时针旋转，由RDA处得南风转为现实区边缘对应的西风。反之，零等速线呈反“S”型表示，实际风随高度。逆时针旋转，由RDA处得南风转为现实区边缘对应的东风。 8、WSR-88D和我国新一代天气雷达的脉冲重复频率在300-1300范

围内。 9、多普勒天气雷达的最大不模糊距离与雷达的脉冲重复频率成反比，相应的最大不模糊速度与脉冲重复频率成正比。 10、对于SA和SB型雷达，基数据中反射率因子的分辨率为1K M×1°，而径向速度和谱宽的分辨率为0.25K M×1°。 11、积状云降水一般有比较密实的结构，反射率因子空间梯度较大，其强度中心的反射率因子通常在35dbz以上，而层状云降水回波比较均匀，反射率因子空间梯度较小，反射率因子一般大于15dbz而小于30dbz。 12、雷达波束和实际风向的夹角越大，则径向速度值越小；实际风速越小，径向速度也越小。 13、如果一个模糊的径向速度值是 45 节，它的邻近值是-55 节，最大不模糊径向速度是 60节，那么这个径向速度的最可能值是节（-75）14、我国的新一代天气雷达主要采用（VCP11、VCP21、VCP31）三种体扫模式。 15、雷达产品生成子系统有主要功能有：（产品生成）；（产品分发）；雷达控制台；（第三级数据存档）。 16、主用户处理器PUP是的主要功能有：（产品请求）；（产品数据存档）；产品显示；（产品编辑注释）；状态监视。 17、在瑞利散射条件满足的情况下，降水粒子集合的反射率因子只与降水粒子本身的（尺寸）和（数密度）有关。 18、（距离折叠）是雷达对产生雷达回波的目标物位置的一种辨认错误。

新一代天气雷达观测规定(修订)

新一代天气雷达观测规定（修订）

编写说明 新一代天气雷达观测规定（修订）是在《关于印发《新一代天气雷达观测规定》的通知》（气测函〔2005〕81号）的基础上，结合天气雷达质量整改工作需要编制而成。 本规定由中国气象局气象探测中心组织起草，主要编写人员包括：周旭辉、李斐斐、周薇、陈玉宝、邵楠等。

第一章总则 第一条为适应新一代天气雷达业务发展，进一步加强对新一代天气雷达业务的管理，根据《中华人民共和国气象法》及《气象设施和气象探测环境保护》，并考虑到新一代天气雷达功能及特点制定本规定。 第二条新一代天气雷达是指中国气象局布网的CINRAD系列的新一代天气雷达，S波段新一代天气雷达有CINRAD/SA、CINRAD/SB、CINRAD/SC等；C波段新一代天气雷达有CINRAD/CA、CINRAD/CB、CINRAD/CC和CINRAD/CD等。 第三条新一代天气雷达观测是气象业务观测的重要组成部分，新一代天气雷达观测业务包括雷达开关机、数据采集、处理、存储、传输、整编、填报报表、归档、雷达系统的维护维修、定标和气象探测环境保护等内容,本规定是新一代天气雷达业务的基本准则。 第四条新一代天气雷达观测的主要目的是监测和预警灾害性天气。探测重点是热带气旋、暴雨、冰雹、雷雨大风、龙卷、雪暴、沙尘暴以及其它天气系统中的中小尺度结构等。 第二章岗位要求及职责

第五条从事新一代天气雷达业务工作的人员应具备相关专业大专及以上学历或中级及以上技术职称。 第六条从事新一代天气雷达业务工作人员的主要职责包括： （一）严守工作岗位，严格按照本规定开展观测工作，认真分析雷达回波及其演变，做好重要天气的监测和预警，确保重大灾害性天气观测无遗漏和资料的可靠性、完整性及真实性； (二) 认真填写、妥善保管各种电子档和纸质记录、表簿和各类技术档案； (三) 严格执行值班制度、交接班制度、雷达运行监控制度和其他有关规章制度； （四）负责雷达系统运行保障、工作模式选择、雷达系统适配参数设置、元数据参数配置、系统软件维护； （五）负责雷达系统定标，以及雷达系统和附属设备的维护、保养与检修，保证雷达系统和附属设备可靠运行。 第二章探测环境及保护 第七条雷达站址环境应当符合下列要求：在雷达主要探测方向，包括重点服务地区和重要天气过程的主要来向，其遮挡物对雷达电磁波的遮挡仰角不应大于0.5?，其他方向的遮挡仰角不应大于1?，孤立遮挡方位角不应大于1?，且总的遮挡方位角不应大于5?，如临近雷达可覆盖该遮挡区域的则可适当降低要求；