多普勒雷达在重庆江北机场雷暴天气的应用

多普勒天气雷达原理与业务应用摘要：多普勒雷达是世界上目前为止最先进的雷达，有“超级千里眼”之称。

相较于传统天气雷达，多普勒天气雷达能够监测到与地面垂直距离在8－12公里范围内的对流云层的产生和变化，能够判断云层的移动速度，对于天气的预报结果而言会极大的减小误差。

为了对天气进行精准预测，各类型的天气探测设备不断涌现，本文主要是对多普勒天气雷达的原理和应用范围进行简单分析。

关键词：多普勒天气雷达、原理、应用引言：随着科学技术的发展和社会的进步，人们对不可控事物的掌控欲望逐步增强。

天气的变化是影响人们劳作、改变人们生活规律的主要原因，以前天气的不可预测性使人们不能够根据天气进行合理的劳作安排。

因此人们开始向探测天气方面进行研究，多普勒天气雷达是目前为止最有效的天气探测设备。

其应用范围宽泛，探测效果优良。

天气雷达的工作原理和普通的雷达一样，通过定期向高空发射电磁脉冲，之后通过接收器接受被高空气象反射回来的电磁脉冲，并通过计算机进行处理和显示，达到探测天气的目的。

1842年，奥地利数学家多普勒在经过铁路交叉处时，发现了火车由远及近时汽笛声变响，反之亦然。

他对这种现象进行研究，研究表明这种现象时由于震源与观察者之间产生了相对运动。

后人为了纪念，将这种现象称之为多普勒现象。

二十世纪七十年代以来，多普勒效应被广泛用于武器火控和天气探测等方面。

多普勒天气雷达比一般天气雷达发射的电磁脉冲波长更短，并且能够在探测降雨位置、强弱基础上可以帮助分析天气的性质以及对流天气等[1]。

多普勒天气雷达的主要应用领域1.强对流天气的监测和预警强对流天气包括雷暴、雷暴大风、冰雹、暴雨和龙卷风等天气现象。

一般而言，强对流天气都是危险天气，对于人们的日常生活和社会生产会产生重大影响。

因此对于强对流天气的监测显得尤为重要，多普勒天气雷达对于研究强对流天气具有重要意义。

对于风暴的研究，不同的角度具有不同优劣性，从简单的二维回波区域到具备显示具有物理意义的三维虚拟体，为强对流天气的跟踪和提前预测展开了新的发展层面。

多普勒雷达在航空气象服务中的应
用
多普勒雷达（Doppler radar）是一种高精度的雷达技术，
利用多普勒效应可以测量目标的相对速度。

在航空气象服务中，多普勒雷达可以被广泛应用于如下场景：
1. 检测和监测风切变
风切变是一种突然的气象现象，会导致飞机在飞行中的速度、高度、姿态等方面出现突然的变化，从而影响飞行安全。

多普勒雷达可以探测到风切变发生的地方，提前几分钟向飞行员提供警报和飞行建议，帮助他们避免危险。

2. 检测和监测降雨、雷暴等天气现象
多普勒雷达可以检测和监测降雨、雷暴等天气现象，提供更加精确的定量和定性预报结果。

在航空领域中，多普勒雷达可以协助飞行员选择更为安全的航路以及飞行高度，从而大幅降低事故风险。

3. 优化航班管理
多普勒雷达可以对大面积气象现象进行远程监测和跟踪，可以帮助航空公司进行航班管理和计划，并及时调整飞机航线和航速，避开天气不利区域，提高旅客舒适度和航班效率，降低航空公司的运营成本。

4. 参与空中交通管制
多普勒雷达可以在空中交通管制中发挥关键作用。

飞行员会根据多普勒雷达提供的气象信息选择更合适、更安全的航线和飞行高度，而管制人员则可以通过多普勒雷达提供的气象数据为飞行员提供降落和起飞时机的建议，以保障航班安全和准时性。

总之，多普勒雷达在航空气象服务中具有重要的应用意义。

它可以提供更加精准和知识的气象信息，为飞行员和管制人员提供详细的数据分析和预测，在保障航班安全、提高飞行效率和节约运营成本等方面发挥着重要的作用。

多普勒天气雷达技术在天气预报中的应用研究天气预报一直是人们非常关注的话题，预报准确度越高，对人们的生产、生活、出行等方面的影响也就越大。

随着科技的发展，多普勒天气雷达技术被广泛应用于天气预报中，它的出现大大提高了天气预报的准确性，对社会的发展产生了积极的影响。

一、多普勒天气雷达的基本原理多普勒天气雷达是一种测量降雨信息的设备，它主要是以微波的特性来进行信号扫描，可以在室内通过电脑来进行分析。

它的基本原理是利用雷达波束的频率差异，来确定降水粒子的速度以及其运动方向。

当雷达波经过降雨粒子时，粒子所带有的速度会对雷达波的频差造成影响，从而使得雷达信号出现了“频移”。

二、多普勒天气雷达在天气预报中的应用在天气预报中多普勒天气雷达技术的应用，主要是用来分析和预测降雨的状况。

通过多普勒雷达技术，天气预报人员可以更准确地测量降雨强度、降雨率和降雨的时间等信息，并且可以及时掌握风向、风速和预计的强度。

同时，还可以通过雷达数据的分析，了解冰雹、飞沫、雾霾等特殊降水情况。

1.实时更新天气数据多普勒天气雷达的优势在于数据的实时更新，能够相对准确预报未来的天气情况。

在多普勒天气雷达的帮助下，气象专家和相关部门能够更加及时地掌握到天气情况的变化。

2.提高天气预报的准确性利用多普勒天气雷达技术，天气预报可以更加精准逼真。

天气预报人员可以对降水强度、降雨率、降雨时间以及降雨位置进行精准掌握，使得天气预报的准确度得到了大幅提高。

三、多普勒天气雷达技术在不同场合下的应用1.气象预警和预报通过多普勒天气雷达技术，我们不仅可以及时得知降水情况，还能对强雷暴、龙卷风等极端天气进行预警，有效避免了因恶劣天气带来的不利影响。

2.水利灾害预测多普勒天气雷达技术还可广泛应用于水利灾害预测中，如山洪、泥石流等。

通过精准测量降雨信息，可以及时发布预警信息避免灾害的发生。

3.农业生产多普勒天气雷达技术还被广泛应用于农业生产中，通过及时地获取降雨情况，可以为农民们提供更加精准的农业气象服务，帮助农民制定农业生产计划。

多普勒雷达技术及其应用一、引言多普勒雷达技术是一种利用声波的回波来测量目标的速度的识别技术。

它已经被广泛应用于气象、交通、国防、环保、地震、钻探等领域。

本文将对多普勒雷达技术的原理、构成、应用进行系统介绍。

二、多普勒效应原理多普勒效应指的是一种物理现象，当发射器和接收器在相对运动时，回波的频率会因为目标的运动速度而发生变化。

这种现象被称为多普勒效应。

其实现原理在于目标的速度会改变回波的相位和频率，从而使回波波长发生变化。

三、多普勒雷达技术构成多普勒雷达技术主要包括发射机、天线、接收机、信号处理系统、控制系统等。

其中发射机和接收机都是由内部谐振器驱动，通过放大器进行功率放大，天线则负责将电磁波通过空气向目标传输和接收返回波信号。

信号处理系统则负责处理这些波信号的反射和散射。

控制系统则负责控制整个系统的运行，以及收集信息和进行处理和分析。

四、多普勒雷达技术应用利用多普勒雷达技术，可以对雷暴云的运动状态、内部结构、强度、水汽含量等进行预报和研究，对于气象行业来说，这种技术的应用十分重要。

多普勒雷达技术在气象预警、天气预报、暴雨监测等方面得到了广泛应用。

（二）航空领域在无人机、小型飞机、飞行器等航空器的航行和控制中，多普勒雷达技术可以提供精确的速度、风速、空气密度、高度等信息，以帮助飞行人员进行精细化的控制和管理。

多普勒雷达还可以被用来检测航空器的状况和维修需求。

（三）交通领域在交通领域，多普勒雷达可以帮助交通管理部门监测车辆的速度和密度，进行交通拥堵的预测和管理。

多普勒雷达系统还可以被集成到交通信号灯中，以帮助行人和汽车在道路上的方向和速度。

（四）国防领域在国防领域，多普勒雷达技术可以被用来进行侦察、监测、探测和指引导弹、炮弹、卫星等的轨道和目标。

多普勒雷达技术在常规和太空战争中都扮演着重要角色。

多普勒雷达技术还可以用来监测地震活动和地质灾害发生的位置和时间情况，以便对相关地区进行预防和应急处理。

该技术可以通过检测地下的地表运动，测得地震波的传播速度和传播方向，从而准确判断地震活动的强度和方向。

多普勒雷达在军用和民用之中应用十分广泛，特别是在航空航天技术方面，尤其是机场，对于天气变化十分敏感，本文对机场的天气雷达系统的可靠性设计做了研究，多普勒天气雷达双机备份技术，这种技术在应用方面有着明显的优点，在我国大部分机场采用的天气雷达，多为单机天气雷达，这种雷达可以发现并且探测出雷暴的相应位置，雷暴的强度变化，雷暴的移动方向和移动速度等，通过综合比对这些信息。

一般来说，雷暴很弱之时，其可以对飞机进场和离场进行指挥；雷暴较强之时，其能够使飞机返航，备降以及等待起飞来躲避雷暴，以此来更好保障人民的生命财产安全和提高航空公司的口碑与经济效益，并确保航班飞行安全。

但是对于这种单机雷达，存在着一些致命的缺陷，因为只是单机，所以在发生故障之时，它的工作不能够用其他设备来代替，由此来可以导致机场获取相应的数据不及时。

美国的FFA 的多普勒雷达成功的克服了这个缺点，雷达天馈系统和伺候系统采用的机制为单体机制，而主体部分采用的却是双体机制，他的主体部分包括了发射机，和发射机相对的接受机，信号处理器和远程遥控终端主机，这样有效的避免了故障停机。

一、双机备份的设计原理民航机场的雷达系统划分成两个大的部分，一个是单机制部分，一个是双机制部分，在单机制部分中包括了天馈系统和伺候系统；在双机制部分的构成当中囊括了发射机，接收系统，信号处理器，远程遥控终端，分系统之间独立运行，相互补充，并且可以随时切换，使MTBCF 值得到优化。

这种天气雷达系统，其是在先进的雷达气象技术之上引进的，并且在相关计算科学领域的支撑下，凭借多年的实践和所积累的相关经验，并结合了民航机场相关的地理位置，气候特点，和项目需求设计，满足了我国的航空行业的标准，经过科学的实验和理论分析下的产物。

民航机场所采用的终端系统，并不是一成不变的，随着技术的革新，算法的升级，将会使检测的技术得到很大的提高，因此这个系统比将是一个与时俱进的系统，可以不断的进行更新和升级，确保了系统的先进性，前沿性和准确性，从而使民航机场的天气检测雷达的性能更加优越，更加适应当地的气象变化，更能满足航空航天营运的需求。

一次雷雨大风天气的多普勒天气雷达分析作者：王志华骆云峰董忠辉来源：《知识力量·教育理论与教学研究》2013年第23期[摘要]利用常规气象资料，多普勒雷达产品以及T639数值模式产品，对2010年江西2月的1次强对流天气过程进行分析，根据回波特征判断识别受影响地区的天气系统，分析回波的未来发展趋势，移速、移向、移动路径以及分裂合并的可能性。

得出如果大气垂直层结有利于对流发展，边界层辐合带的存在与消失，低层水汽输送带的维持和断裂是做出风暴发生、发展、维持和消亡的重要依据，并有一定的提前量。

[关键词]多普勒雷达强对流天气边界辐合数值产品引言2010年2月28日，受地面倒槽、高空低槽东、低涡切变和地面冷空气影响，20时～3月1日01时，我省出现大范围雷雨大风天气。

据中尺度站重要天气监测23～01时段情报统计，共有53站93点出现雷雨大风，1站1点出现短时强降水。

本文利用南昌多普勒雷达探测资料，结合常规天气资料、T639逐3小时地面10m风场资料及物理量产品分析回波的未来发展趋势，回波的移速、移向、移动路径以及分裂合并的可能性，为日后做好此类强对流天气临近预警提供参考。

一、江西“暖区”强对流天气概念模型冷锋或静止锋锋面附近或锋前产生的强对流天气。

这种形势下的强对流天气特点是强度强、范围大、多雷雨大风冰雹成片混合出现。

其形势特征是：地面江西处江南强烈发展的低压倒槽中，35°N以南有明显的冷锋南移，850hPa有θse高能舌自西（或西南）伸向江西，江南有西南急流建立，冷暖平流均较强，冷空气南下时辐合力量大。

二、有利的环流形势（一）高低空及地面形势2010年2月28日20时500hpa高度场，东亚大槽更新入海，南支槽东移，江南处副高西北边缘的西南暖湿气流中，江西境内平均风速达到26m/s。

700hpa江淮西部有槽东移，强度较强，冷舌下探到湖南中部，湘赣境内存在大面积逆温层。

850hpa黄淮一带温度梯度强烈，伴有明显锋生，低涡中心分别位于武汉和济南，低涡切变呈东北--西南向，影响长江及江淮一带。

第六部份 多普勒天气雷达原理与应用（周长青）我国新一代天气雷达原理；天气雷达图像识别；对流风暴的雷达回波特点；新一代天气雷达产品第一章 我国新一代天气雷达原理一、了解新一代天气雷达的三个组成部份和功能新一代天气雷达系统由三个要紧部份组成：雷达数据搜集子系统（RDA ）、雷达产品生成子系统（RPG ）、主用户处置器（PUP ）。

二、了解电磁波的散射、衰减、折射散射：当电磁波束在大气中传播，碰到空气分子、大气气溶胶、云滴和雨滴等悬浮粒子时，入射电磁波会从这些粒子上向四面八方传播开来，这种现象称为散射。

衰减：电磁波能量沿传播途径减弱的现象称为衰减，造成衰减的物理缘故是当电磁波投射到气体分子或云雨粒子时，一部份能量被散射，另一部份能量被吸收而转变成热能或其他形式的能量。

折射：电磁波在真空中是沿直线传播的，而在大气中由于折射率散布的不均匀性（密度不同、介质不同），使电磁波传播途径发生弯曲的现象，称为折射。

2/3730/776.0T e T P N +=波束直线传播波束向上弯曲波束向下弯曲000=><dz dN dzdN dzdN三、了解雷达气象方程其中Pr 表示雷达接收功率，Z 为雷达反射率，r 为目标物距雷达的距离。

Pt 表示雷达发射功率，h 为雷达照射深度，G 为天线增益，θ、φ表示水平和垂直波宽，λ表示雷达波长，K 表示与复折射指数有关的系数，C 为常数，之决定于雷达参数和降水相态。

四、了解距离折叠最大不模糊距离：最大不模糊距离是指一个发射脉冲在下一个发射脉冲发出前能向前走并返回雷达的最长距离，Rmax=PRF, c 为光速，PRF 为脉冲重复频率。

距离折叠是指雷达对雷达回波位置的一种识别错误。

当距离折叠发生时，雷达所显示的回波位置的方位角是正确的，但距离是错误的（可是可估量它的正确位置）。

当目标位于最大不模糊距离（Rmax ）之外时，会发生距离折叠。

换句话说，当目标物位于Rmax 之外时，雷达却把目标物显示在Rmax 之内的某个位置，咱们称之为‘距离折叠’。