多普勒天气雷达原理与业务应用--汇总.pdf

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 1 时，有 5 2 6