讲稿-风廓线雷达简介.ppt

风廓线雷达简介 主要内容 1 风廓线雷达概述 2 探测原理 3 风速计算方法 4 风廓线雷达的应用 目的 掌握风廓线雷达探测原理 了解风廓线雷达应用现状 1 风廓线雷达概述 1.1 风廓线雷达的探测内容 风廓线雷达 (wind profiler radar，WPR) 是利用大气湍流对电磁波的散射作用进行大气风场等物理量探测的遥感设备。风廓线雷达常被称为风廓线仪，但从硬件系统技术体制上它应当属于现代雷达的一种。 风廓线雷达探测的主要对象是晴空或多云大气，对降水天气也有一定的探测能力 风廓线雷达发射的电磁波在大气中传播过程中，由于大气折射率的空间不均匀分布而产生散射，其后向散射能量被风廓线雷达所接收，能实时提供大气的三维风场信息。 增加无线电声学探测系统（RASS），与微波辐射仪或GPS/MET水汽监测系统配合，可实现对大气风、温、湿等要素的连续遥感探测，是一种新的高空大气探测系统。 多普勒天气雷达探测的局限性 以降水粒子为示踪物 对于无降水粒子的大气，测不出大气流场 风廓线雷达的探测优势 以大气折射指数起伏（湍流块）为示踪物 可以测量从边界层到中层大气的流场 对于较长波长的雷达，在有云或小雨天气仍可观测 美国 NPN(35部对流层)，间隔200公里，每个站配有一套GPS水汽监测系统。CAP(60多部各种型号)，由35个部门建设的风廓线雷达组成。 探测数据和设备的状态信息一起被发送到位于Bloulder的风廓线雷达控制中（PCC）。经过数据处理和质量控制，每小时平均风数据和温度数据经过计算后发送给NOAA风廓线雷达网（NPN）的用户 理论研究和实际使用的结果都表明NOAA风廓线雷达网对于天气预报具有很重要的价值，尤其是监测墨西哥湾水汽输送过程中的低空急流。NOAA风廓线雷达网的数据对于预测这种低空急流引起的夜间雷暴非常重要。 日本 WINDAS(31部1.3G风廓线雷达)，间隔130公里。 经过台站级处理的10分钟平均的风数据传输到风廓线雷达控制中心，通过进一步的一致性检验后用于数值天气预报。 WINDAS用于预报台风、梅雨和中纬度低压引起的强降水。 欧洲 已有约28部风廓线雷达投入运行，并将资料发送给英国气象局，并通过因特网实时显示获得的探测数据。 欧洲的风廓线雷达网采用的频段包括50MHz、400MHz及1000MHz。 湍流散射（Bragg散射）探测原理 RASS（无线电声探测）系统 发射频率：404、449MHz,波长：74cm 发射脉宽：3.3(低),20(高)μs 数据处理：128点FFT 天线面积：144m2 声波频率：850~900Hz(~37cm) 测温原理： 静止大气，声波径向速度Vs: A仅依赖于相对湿度，其对径向速度的贡献小于1m/s 2.2 风廓线雷达分类 根据大气湍流散射理论，对雷达发射的电磁波能够产生有效后向散射的湍流涡旋尺度等于雷达波长的一半。 在风廓线雷达的探测高度确定之后，风廓线雷达可使用的工作频段也就随之确定。 即探测高度达到对流层以上的风廓线雷达选择VHF频段，典型工作频率约为45MHz。 对流层和低对流层风廓线雷达选择UHF(P 波段)频段，典型工作频率约在 450-900 MHz。 边界层风廓线雷达选择L波段，典型工作频率在1200 MHz 左右。 风廓线雷达分类 经过计算，即可获得个高度层上的水平风向风速、垂直气流速度、功率谱密度、大气折射率结构常数Cn2等各种数据产品和图像产品 3 风速计算方法 4 风廓线雷达的应用 探测风切变 风切变线：风向、风速的不连续线。 2.探测冷锋 冷锋：在锋面移动过程中，冷气团起主导作用，冷气团推动锋面向暖气团一侧移动。 冷锋天气：分第一型冷锋天气和第二型冷锋天气 第一型冷锋天气：坡度小，在高空槽线前部并接近地面低压中心附近的冷锋段的天气多为稳定性的。降水区出现在锋后，多为稳定性降水，当锋前暖空气不稳定时，地面锋线附近常出现雷阵雨。 第二型冷锋天气：坡度大，高空锋区多为下沉运动，该冷锋段上的天气多为不稳定天气。狂风暴雨，雷电交加，风速迅速增大，常出现大风天气。 探测暖锋 暖锋：由暖气团向冷气团运动形成的。在我国出现的机率比较小，秋季一般只在东北地区、江淮地区、江淮流域出现，夏季多出现在黄河流域、渤海地区的气旋中。暖锋天气：在夏季，如暖空气不稳定，暖锋上也可能出现积雨云、雷雨以及阵性降水等对流天气。 探测雷暴 雷暴：在雷暴云中放电、雷鸣、狂风暴雨的一种强对流天气，多发生在夏季。云中盛行上升气流，湿度高于周围。雷暴天气：雷电、狂风、暴雨。 探测飑线 飑线：由排列成带状的雷暴群的十分狭窄的对流性天气带。飑线天气：风向突变、风速急