多普勒天气雷达原理与业务应用--汇总.pdf

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1、多普勒天气雷达原理与业务应用第一章引论1.在我国东部和中部地区，装备先进的新一代S波段（10cm）和C波段（5cm）多普勒天气雷达系统。沿海地区设（S波段）雷达，内陆地区设（C波段）雷达。2.计划在全国共布置（158）部新一代天气雷达。到2005年5月份为止，已布设80余部新一代天气雷达。3．新一代天气雷达系统的应用主要在于对灾害性天气，特别是与风害和冰雹相伴的灾害性天气的监测和预警。它还可以进行较大范围降水的定量估测，获取降水和降水云体的风场结构。4．新一代天气雷达的应用领域有哪些？（1）对灾害性天气的监

2、测和预警。（2）定量估测大范围降水。（3）风场信息。（4）改善高分辨率数值天气预报模式的初值场5．辐合（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，两个极值中心的连线和雷达的射线（相一致）。气流中的小尺度气旋（或反气旋）在径向风场图像中也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）。6．新一代天气雷达采用（全相干）体制，共有（7）种型号，其中S波段有(3)种型号，称为（SA、SB、SC），C波段有(4)种型号，分别为（CINRAD-CB、CC、CCJ、CD）。7．新一代

3、天气雷达的三个主要部分：（雷达数据采集子系统（RDA）、雷达产品生成子系统（RPG）和主用户终端子系统（PUP））以及连接它们的通信线路。RDA和RPG由一条（宽带）通讯线路连接，RPG和PUP由一条（窄带）通讯线路连接。由RDA的数字化基本数据经过(RPG)中的各种算法生成一系列的产-1-品。8.RDA由四个部分构成：（发射机、天线、接收机和信号处理器）。它的主要功能是（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）。9．我国新一代天气雷达主要采用的体扫模式目前只定义了其中

4、的四个：VCP11:规定5分钟内对14个具体仰角的扫描；VCP21：规定6分钟内对9个具体仰角的扫描；VCP31：规定10分钟内对5个具体仰角的扫描；使用长脉冲。VCP32:规定10分钟内对5个具体仰角的扫描；使用短脉冲。10．天气模式有两种：（降水）模式和（晴空）模式。降水模式使用VCP11或VCP21，晴空模式使用VCP31或VCP32。11．信号处理器完成三个重要的功能：（地物杂波消除，模拟信号向数字化的基本数据的转换，以及退多普勒数据的距离折叠）。12．雷达产品生成子系统（RPG）的主要功能：（由宽

5、带通讯线路从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）。13.主用户处理器的主要功能是（获取、存储和显示产品）。包括：（1）产品请求（获取）；（2）产品数据存储和管理；（3）产品显示；（4）状态监视；（5）产品编辑注释。14．业务运行常用的体扫模式有VCP11、VCP21和VCP31，其中（VCP11）常在强对流风暴出现的情况下使用，而（VCP21）在没有强对流单有显著降水的情况下使用，其他情况下使用VCP31。15．天气雷达有哪些固有的局限性？一是波束中心的高度随

6、距离的增加而增加，二是波束宽度随距离的增加而展宽，三是静锥区的存在。前两点使雷达对远距离目标的探测能力降低，而第三点使雷达对非常近的目标物的探测能力受限。-2-第二章多普勒天气雷达原理1．后向散射截面：设有一理想的散射体，其截面面积为σ，它能全部接收射到其上的电磁波能量，并全部均匀地向四周散射，若该理想散射体返回雷达天线自找电磁波能流密度，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，则该理想散射体的截面面积σ就称为实际散射体的后向散射截面。2．瑞利散射：在粒子尺度远小于电磁波波长的情况下，即α<

7、<1时，有5226m1KD，其中K，m为构成粒子介质的复折射指数。42m23．我国新一代天气雷达有S波段（10CM）和C波段（5CM）两种。一般在沿海和长江流域多暴雨地区安装S波段雷达，在内陆较少暴雨地区安装C波段雷达。4．各种折射情况下电磁波的传播路径：Fig2.5a(标准折射、临界折射、超折射、无折射、负折射)5．超折射回波常是一些呈辐辏状排列的短线，超折射形成的气象条件：超折射是因为大气中折射指数n随高度迅速减小而造成的（逆温）。负折射形成的气象条件是湿度随高度增加，温度向上迅速递减。2

8、2252PtGhm166．雷达气象方程：Pr22i42D1024ln2r单位体积m2PG22h2322tPtGhm1ZPr22i2221024(ln2)rV1024(ln2)m2r（1）与发射机有关的参数：①波长λ②脉冲宽度τ③脉冲功率Pt④脉冲重复频率PRF（2）与天线有关的参数：①天线方向图及波束宽度②天线增益G（3）与接收机有关的参数：6a