气象雷达新技术及其应用朱潇杰

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1、新技术讲座大作业班级：021211学号：02121010姓名：朱潇杰气象雷达新技术及其应用摘要：气象雷达近几十年来呈高速发展的态势, 受到世界上大多数国家和包括世界气，象组织在内的气象、水文和相关学科的国，际气象组织的高度重视。特别是多普勒天，气雷达技术的应用,使获取更多的大气运，动状态信息成为可能, 极大地提高了各国，气象和水文部门对极端灾害性天气的监测，和预报能力, 已成为世界各国构建业务雷达网之首选。本文首先阐述了国外发达国家气象雷，达的发展现状,然后分别简要介绍双(多)基，地天气雷达、双线偏振雷达、相控阵天气雷，达、激光天气

2、雷达、风廓线雷达等新型雷达，探测大气的原理及其在气象中的应用。关键词：气象雷达；民航安全；应用一、气象雷达发展现状气象雷达属于雷达领域中的一个重要分支,其发展至今大致经历了从模拟、数字到以美国NEXRAD为代表的新一代气象雷达三个发展阶段,目前已广泛应用于天气预报以及农业、水文、林业、交通、能源、海洋、航空、航天、国防、建筑、旅游、医疗等领域的专业气象服务。随着气象雷达探测技术的改进和应用范围的扩大,气象雷达在民航安全中的应用引起了民航界和相关学术界的广泛重视.现代气象雷达系统除了能监测雷雨等灾害天气外, 还可以对严重影响民航安全的

3、风切变、湍流和鸟类危险目标进行有效探测和预警,为降低进近机场区域低空风变、飞机尾流和鸟击事件风险做出巨大贡献,对保障飞机飞行的安全性、经济性和舒适性具有重要意义。二、气象雷达新技术（一）双线偏振雷达为了识别降水目标、区分不同的降水类型,人们采用多参数雷达进行天气研究,其中双偏振雷达是人们常采用的技术之一,它是根据不同的降水粒子对入射电磁波极化散射特性不同对降水类型进行识别和分类的。双线偏振天气雷达能交替发射和接收水平和垂直的线偏振波,与常规天气雷达相比,除能测量水平反射率因子ZH外,还可以测量差分反射率ZDR、比差分传播相移KDP、

4、相关系数ρHV(0)、退偏振比LDR等,从而了解降水粒子的形状、相态、粒子谱分布、以及粒子的空间取向等,在提高定量测量降水精度、识别冰雹并确定冰雹的大小、区分冬季降水类型、识别风暴中的闪电活动、确定飞机结冰条件等方面具有广泛的应用。双线偏振天气雷达对云雨时空变化的连续观测,可明显提高对水成物形成的微物理过程的理解,提高降水强度的估测精度,改善雷达测量单点和流域的降水强度和降水总量的效果。（二）双(多)基地雷达双(多)基地雷达主要针对常见的单基地雷达而言的。单基地雷达一般是收发同址,即接收站和发射站位于同一个地方,而双(多)基地雷达则

5、是收发异址,具有一(多)个发射站和一(多)个接收站,以离散的形式配置。从布置的位置方面来看, 可分为地发/地收,空发/地收,地发/空收等几种形式,多基地雷达还具有一发多收,多发多收等形式。而双(多)基地天气雷达系统一般采用地发/地收,由一部常规的多普勒天气雷达与一个或多个没有发射系统和天线伺服系统、布置在远处的双基地接收站组成。由于双(多)基地雷达使用两个或两个以上的分离基地( 其中包括有源和无源基地),因此多个接收站可以从不同的角度对同一个天气目标进行观测,在发射机所发射的电磁波照射下,雨滴散射的电磁波能量及所产生的多普勒频移同时

6、被发射站(主站)及接收站(子站)接收到,利用多普勒技术可获得完整的三维矢量风场。双(多)基地天气雷达系统还可直接测量得到反射率、垂直风、涡流等,利用这些参数应用大气热力学原理可进一步反演出相关的气压与温度。（三）相控阵天气雷达相控阵多普勒天气雷达,主要优势是可以提高获取资料的时间分辨率、进一步提高探测能力。一般雷达均基于机械扫描体制,这种扫描方法一般在6min内完成14层的扫描,对于快速变化的中小尺度天气过程如冰雹、龙卷、微下击暴流、风切变等过程, 用这种传统的方法很难同时满足高时空分辨探测天气过程三维结构和发展演变的需求。相控阵天

7、气雷达快速而精确地转换波束的能力使该雷达能够在1min内完成全空域的扫描,同时获取大量的气象信息。所采用的阵列天线是由大量相同的辐射单元组成的孔径,每个单元在相位和幅度上是独立控制的,能得到精确可预测的辐射方向图和波束指向。若干个固态发射机通过功分网络将能量分配到每个天线单元, 移相网络又控制每个天线单元的初相位,通过大量独立的天线单元将能量辐射出去并在空间进行功率合成。接收时,各天线单元将接收到的目标回波信号进行相位相加进入接收机。回波信号经接收机放大、滤波后进入信号处理机进行多种模式的信号处理。对信号处理机提取的气象数据进行二次

8、处理得到气象预报需要的气象要素资料。（四）激光天气雷达激光雷达对大气的探测,主要是通过分析由激光器发射的激光与大气中的折射率不均匀层以及遇到气溶胶等大气粒子后,产生的后向散射(回波信号)而得到的大气一些物理参数,如风速、大气温度、大气