全相干多普勒天气雷达.ppt

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1、雷达气象学电子版（第二版）第四章多普勒天气雷达VAD技术就是速度—方位显示方法、即让雷达天线以某一固定的仰角作方位扫描，并把探测到的降水粒子在某一距离和方位上的径向速度VR(β)记录并显示出来。三、VAD技术测量水平流场及降水量水平风的来向，就是径向速度极小值时天线所指的方向。当天线指向上风方向时（一)测量均匀流场的风向风速当天线指向下风方向时所以可求得被探测高度上的水平风速：粒子的平均下落速度速度方位显示产品对于给定高度，根据标准径向距离（缺省16.2海里），选定与给定高度最接近的仰角资料。然后将该仰角中给定高度上每个距离库上平均径向速度点绘在径向速度一方位图上，横坐标为方

2、位角0°或360°为正北方向，180°朝向正南），纵坐标表示径向速度。最小二乘法拟合这些点，可得到一条正弦波曲线，振幅表示水平风速，波谷（负值最大点）所在方位角表示水平风向。(二)测量非均匀流场的风向、风速、辐散和形变VAD曲线的非简谐振荡形式提供了水平风场更多的信息。对VAD曲线作谐波分析，应用傅氏级数的零次，一次和二次谐波展开，可以得到水平辐合、水平风向和风速以及水平风场的形变等信息。将按方位角展成傅氏级数可得到四、多部多普勒雷达联合探测风场1．三部雷达方法探测风场2．双多普勒雷达探测3.单多普勒天气雷达反演单部多普勒雷达只能探测大气目标物相对于雷达的径向运动速度，从径向

3、速度分布特征再来推断大气流场的特点，因此，单部多普勒天气雷达探测能力是有限的，它不能直接探测空气运动的二维或三维的详细结构，为了能从单部多普勒天气雷达测得的径向速度分布，从而推断气流的空间情况，必须作出一些假定。Lhernitte方法：Lhernitte（1968年)提出了用三台多普勒天气雷达进行观测的方案.这种方法的原理比较清楚，但实际上很难做到同步同时对准空间某一点取样。切实可行的代替方案是三个波束独立地扫描，多距离同时取样、记录、然后用内插方法计算各时刻、各地点雷达的径向速度。这样做实际上隐含着整个测量过程中气流分布是定常的假设，而且，资料处理程序非常复杂，运用三部雷达

4、进行探测的实例还很少。而在Lhernitte探测方案基础上发展的几种双部天气多普勒雷达探测的方法，已在一些探测试验中得到应用。1．三部雷达方法探测风场最佳布局是指三部雷达怎样布局才能在给定的探测误差范围内,使它的探测空间最大,其含义是:雷达如何布局,才能使各点的探测误差最小三部多普勒天气雷达联合探测大气风场的最佳布局与各部雷达的最大探测距离和测速精度及要求的联合探测精度有关;在三部雷达的最大探测距离和测速精度都相同且测速精度为1m/s的情况下,三部雷达以等边三角形布局为最佳,其边长与雷达的最大探测距离和希望的探测精度有关。2．双多普勒雷达探测Browning等（1968年）提

5、出，用一部雷达Ｂ作垂直指向，测量雷达Ｂ的上空的云粒子的垂直运动径向速度，另一部雷达Ａ设在距Ｂ雷达一定距离，同时对垂直指向雷达Ｂ的上空进行探测。雷达Ａ的天线的方位角固定不变，改变仰角由1度到45度作多普勒径向速度测量，这样就可以得到Ｂ点上空的垂直速度和水平风速。但是这种方法得不到对流云完整的三维结构。Miller等人在1974年提出对两部多普勒天气雷达共面探测方案。该方案是Ａ、Ｂ两部雷达在同一个平面上扫描取样。该平面与地平面的交线为Ａ、Ｂ两部雷达的基线。变化夹角对不同的平面共同取样就可以得到三维流场资料。共面探测方案共面探测时两部雷达天线扫描需要很好配合，才能系在同一面上扫描，

6、操作仍很困难。NSSL（国家强风暴实验室）采用两部雷达同时在Ａ、Ｂ两地各自进行固定仰角的方位扫描，从仰角零度开始，每抬高１度仰角进行一次方位扫描，直到降水云顶为止，Ａ、Ｂ两个雷达站取得整个降水云体的多普勒速度资料。2．双多普勒雷达探测共面探测方案资料处理步骤:对所得资料的处理方法是：先利用插值方法求出两部雷达共面时的数据，再采用前述资料处理方法进行处理。该资料处理步骤如下：1：首先由两部雷达在共同平面扫描中得到平均径向速度和及它们之间的夹角和,a,计算出平面上该点的速度2：根据两部雷达测出该点的回波强度Z，根据雨点末速度和雨点直径的平方根成正比的条件下导出的（或或）关系式，估

7、算出该处降水质点的下降末速度。3：由于探测取样的平面与地平面存有夹角，降水粒子下降的末速度不垂直于探测平面，必须求在探测平面上的垂直分量。4：运用边续公式，在不可压缩的假设条件下，推算出该平面垂直方向的速度。5：斜面上的三维气流通过坐标转换到水平面坐标，转换中采用线性插值。973“中国暴雨”双多普勒雷达探测示意图S波段C波段多普勒雷达系统主要参数多普勒雷达反演风场示意图在实际业务中，两部雷达共同观测区域一般相对较小，反演出的二维风场难以满足实际业务的需要。因此人们便把目光投向用单多普勒天气雷达反演二维风