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天气雷达数据处理技术研究与应用一、概述随着气象技术的飞速发展，天气雷达已经成为现代气象预报中不可或缺的一部分。
地面天气雷达可以获取大气中云和降水的信息，通过对雷达反射信号进行处理和分析，可以获得目标的位置、掩盖和数量等信息。
因此，天气雷达数据处理技术是一项至关重要的技术，它直接影响着气象预报的准确性和及时性。
本文将围绕天气雷达数据处理技术展开讨论，分别从雷达反射率数据的获取与预处理、天气雷达图像数据处理与分析、雷达数据的质量控制和数据可视化等方面展开。
二、雷达反射率数据的获取与预处理为了获取大气中云和降水的信息，我们需要从雷达接收器中获取雷达数据。
天气雷达通常使用相控阵雷达或者旋转式雷达。
数据获取的主要过程包括：1、控制雷达能量发射，控制天气雷达向不同方位扫描，获取雷达反射率数据；2、业务处理：包括反演云和降水的特征，汇总预报产品和分析研究等。
这里主要关注反演云和降水的特征，这是后续处理和分析的基础。
获取的雷达反射率数据需要进行预处理，主要包括数据反演、降雨估算、数据插值和数据校正等。
对于降水数据，需要进行天气雷达数据及场量，测值的分析比对，得出降水微物理参数等，以便得到正确的降水信息。
三、天气雷达图像数据处理与分析天气雷达处理成图像后，我们可以对图像进行进一步处理和分析。
主要涉及到几个方面的内容：1、图像分类和分割：这是天气雷达图像处理的基本任务。
图像分类和分割可以分别用于云和降雨预报，有助于精确的降雨估算和决策支持。
2、图像修复：对于由于数据丢失或损坏导致的缺失、噪声和伪影等问题，需要对图像进行修正和修复，以保证图像精度。
3、特征提取：图像处理的另一个主要任务是提取图像中的特征。
特征可以是关于目标的各种信息，如大小、形状、颜色和纹理等。
特征提取有助于建立目标识别和分类模型，实现精细的降雨识别和预报。
四、雷达数据的质量控制和数据可视化在实际预报过程中，我们需要实时监测和评估雷达数据的质量，以确保其可靠性和准确性。
气象雷达数据处理技术的研究与应用气象雷达是指一种可以利用无线电波对天空中的水滴、冰晶、降雪等粒子进行探测的仪器。
利用气象雷达可以获取大量的天气数据信息，对于天气预报、交通运输、农业生产等方面都有着重要的意义。
然而，随着数据量的增加，雷达数据的处理也面临着越来越大的挑战。
因此，对气象雷达数据处理技术的研究与应用具有重要的现实意义。
一、气象雷达数据处理技术的重要性在天气预报、交通运输、农业生产等领域，气象雷达数据处理技术是至关重要的环节。
首先，气象雷达可以高效地获取天气信息，包括降雨量、风速、温度等。
通过气象雷达传输的数据，有助于更加准确地进行天气预报，为公众生活带来方便和安全。
其次，气象雷达在交通运输领域也具有重大意义。
无论是航空业、海运业还是陆路运输业，都需要对天气和气候进行精确的监测和预测。
而气象雷达提供的精准数据信息，将有助于避免交通事故和延误，提升人们的出行体验。
此外，在农业生产方面，气象雷达数据处理技术也是至关重要的。
从种植作物到养殖动物，天气条件都对其生长和生存产生着重要的影响。
通过利用气象雷达获取的大量精准的天气数据和气候信息，可以帮助农民选择合适的种植时间和养殖方式，从而提高农业生产的效益与质量。
综合来看，气象雷达数据处理技术对于天气预报、交通运输和农业生产等领域的发展具有重要的推动作用。
二、气象雷达数据处理技术的研究内容和方法针对当前雷达数据处理面临的种种困难与挑战，气象雷达数据处理技术的研究已经成为当前气象学领域研究的重点之一。
其中，气象雷达数据处理技术的研究内容主要涉及以下几个方面：1、图像剖析算法图像剖析算法主要针对雷达回波的信息进行剖析和提取。
通过分析雷达同心圆的回波数据，可以抓住回波信号的特征，利用复杂的数学模型或者机器学习的方法，对图像进行像素级的分析和处理。
这种技术处理的数据清晰，稳定性高，可以准确地显示出雷达所检测到的各种天气信息。
2、数据融合技术数据融合技术主要针对数据多源、多种类的问题进行处理。
气象雷达数据处理与应用气象雷达是一种使用雷达技术来测量天气现象的仪器。
它主要用于天气预报、农业、气候研究、交通管理和环境保护等领域。
气象雷达在收集大量的天气数据时发挥着重要的作用。
然而，这些数据需要进行处理才能更好地为人类服务。
本文旨在介绍气象雷达数据处理的基本原理和应用。
一、气象雷达数据的基本原理气象雷达通过发射雷达波，然后接收和分析反射回来的信号来探测天气现象。
雷达波会穿过天空并与大气中的气体、水滴、冰晶等物质相互作用，然后反射回雷达。
这些反射信号包含了天气现象的信息。
气象雷达通过接收这些信号并分析它们的短脉冲周期、微弱反射信号强度、回波时延和频率等信息来获取天气数据。
二、气象雷达应用气象雷达数据处理在气象学中非常重要。
通过处理这些数据，我们可以了解更加准确的天气预报，从而更好地保障社会的生产和生活。
此外，气象雷达还被广泛应用于其他领域：1. 农业气象雷达可以帮助农民预测天气，准确预测和检测降水、冰雹和强风等不利天气对农作物的影响。
农民可以根据预测结果更好地安排作物的种植、施肥和灌溉等工作。
2. 交通管理气象雷达可以帮助交通管理部门预测交通事故，并提醒司机减速慢行，避免在恶劣天气下发生交通事故。
此外，对于全球各地发生的过于严重的自然灾害的预防和处理也拥有重要的应用价值。
3. 环境保护气象雷达可以检测空气中的污染物，评估污染物的散布分布，提供重要的环境数据。
三、气象雷达数据处理气象雷达数据处理包括数据预处理、数据匹配、数据处理和数据表达。
数据预处理通常包括将原始数据转换为电子信号，然后进行数字化和滤波。
数据匹配则是将数据与天气现象的类型相对应，这可通过数据分割算法来实现。
数据处理可以采用参考反射率技术和计算球技术，以提高雷达图像的分辨率和信噪比。
数据表达的目的是将处理后的数据以图像、视频或数据图的形式展示出来。
四、气象雷达数据处理的挑战气象雷达数据处理的主要挑战在于数据的时空分辨率和精度。
同时，气象数据的容量也非常大，需要专业高效的计算机处理和存储。
大气中的气象雷达研究雷达在天气中的应用大气中的气象雷达是一种重要的气象观测工具，能够通过发送和接收无线电波来探测和测量大气中的降水、风暴和其他天气现象。
这些数据对于天气预报、气象研究和灾害监测等方面具有重要的意义。
本文将讨论气象雷达的工作原理、应用领域以及未来的发展方向。
一、气象雷达的工作原理气象雷达利用无线电波的特性来探测大气中的水和颗粒物。
它通过发射短脉冲的无线电波，并接收从云层和降水中散射回来的波束。
传统的气象雷达使用的是C波段的波长，因为C波段的波长能穿透大部分的降水，从而提供准确的数据。
当无线电波遇到水和颗粒物时，会发生散射现象，一部分波束将会散射回雷达接收器。
根据被大气散射和反射回来的波束，气象雷达能够测量大气中的降水类型、降水强度、降水位置和降水速度等信息。
这些信息对于天气预报和天气研究非常有价值。
二、气象雷达的应用领域1. 天气预报气象雷达在天气预报中起着至关重要的作用。
通过测量降水的类型和强度，气象雷达能够提供准确的降水预测，帮助天气预报员准确判断降水的范围和强度。
这样的预测对于决策者、农民和普通市民来说都非常重要，可以准确预警并采取相应的措施。
2. 气象研究气象雷达在气象研究中扮演着重要的角色。
研究人员可以利用气象雷达测量降水的类型和分布，以深入了解各种天气现象的形成和演变过程。
同时，气象雷达还能提供风暴和台风等极端天气事件的数据，促进对于这些天气现象的深入研究。
3. 灾害监测气象雷达在灾害监测中也发挥着重要的作用。
利用雷达数据，可以及时监测和预警风暴、洪水、雷电等自然灾害。
这有助于相关部门采取紧急措施，保护人民生命财产安全。
三、气象雷达的未来发展方向随着科技的不断进步，气象雷达也在不断发展和改进。
未来的发展方向主要包括以下几个方面：1. 多普勒雷达技术多普勒雷达技术可以测量目标物体的速度和方向，对于风暴、龙卷风和冰雹等极端天气的监测非常重要。
未来，气象雷达将继续发展多普勒雷达技术，提高对于极端天气的检测能力。
工作研究农业开发与装备 2023年第12期气象雷达的技术升级与应用浅析常舒捷，范伶俐，薛宇峰*（广东海洋大学海洋与气象学院，广东湛江 524088）摘要：随着科学技术的不断发展，气象雷达在各种灾害性天气的预警之中发挥着越来越重要的作用。
介绍国内外的气象雷达发展与应用情况，概述目前气象雷达的技术升级状况，提出我国气象雷达发展会遇到的困难。
希望能对气象雷达发展提供一些建议，助力我国的气象雷达发展。
关键词：气象雷达；技术发展；应用分析0 引言气象雷达，作为一种重要的气象观测工具，在预警和监测灾害性天气事件方面有着至关重要的作用[1]。
在当今科学技术迅猛发展的时代背景下，气象雷达应用领域不断拓展。
因此，气象雷达受到了世界上大多数国家和组织的重视。
从国际视角来看，各国的气象雷达网络不断壮大，形成了全球性的气象监测体系。
而在国内，中国的气象雷达事业也经历了大踏步地前进，构建了基本的气象雷达网络。
我国气象雷达的发展大致分为三个阶段[2]。
第一，在20世纪60年代进入“模拟信号气象雷达时代”，我国研究人员发现了“天使”回波，并提出了晴空回波等经典气象雷达概念，为气象雷达应用与发展打下了一定的基础。
第二，20世纪70年代时期我国进入“数字化气象雷达时代”，即气象雷达定量化测量的时代，其通过DVIP处理提供回波强度数字信息，并增加了回波信息的计算机处理。
最后，在20世纪90年代进入了“多普勒气象雷达时代”。
多普勒气象雷达能够反映出气象目标物的热力结构特征和动力结构特征，为研究各种天气系统的结构与演变提供了十分重要的信息。
目前，国内已有相关业务应用的气象雷达技术带有脉冲压缩和双线偏振等技术，并且为了创新研究，例如无源雷达、认知雷达、双偏振相控阵雷达等也开展了相关技术提升。
这些技术和设备的不断升级将为气象学家和气象预报员提供更准确、更及时的数据，有望提高天气预测和灾害性天气事件的监测效能。
此外，气象雷达领域的未来发展趋势，包括自动化与智能化技术的应用、雷达网络的扩展以及数据可视化工具的改进等。
气象雷达数据挖掘及其应用研究第一章绪论随着气候环境的变化，自然灾害频繁发生，气象雷达作为一种高科技仪器已被广泛应用于气象监测和预测领域。
大量的气象雷达数据不仅提供了丰富的气象信息，同时也需要对其进行有效的处理和分析。
气象雷达数据挖掘技术在该领域中具有重要的应用价值，本文将从气象雷达数据挖掘的基本概念、方法、技术和应用展开探讨。
第二章气象雷达数据气象雷达是一种利用微波信号反射原理监测大气中降水和云层等天气现象的仪器。
由于其强大的探测和分析能力，气象雷达数据在气象预报、环保、水资源管理等领域发挥了重要作用。
气象雷达生成的数据大部分为鲁棒性高、复杂多变的多维时空数据，包括位置、时间、强度、反射率因数等属性。
在实际应用中，如何有效地从气象雷达数据中提取有效信息并进行分析是一个值得探索的问题。
第三章数据挖掘技术数据挖掘技术是一种从大量数据中自动发现规律、模式和知识的方法。
常用的数据挖掘技术包括聚类、分类、关联规则挖掘、时序模型分析等。
在气象雷达数据挖掘中，需要结合该方法，通过对数据集进行数据规范化、特征选择、数据降维等预处理操作，再应用适当的数据挖掘算法进行分析。
在此基础上，可以对气象雷达监测到的天气现象进行分类、预测和模拟。
第四章气象雷达数据挖掘平台气象雷达数据挖掘平台是一种专门用于气象雷达数据挖掘的软件工具，作为一种典型的应用软件，它可以大大提高数据挖掘的效率，并支持一系列气象雷达数据的预处理、分析、可视化等操作。
比如，可以通过该平台对气象雷达数据的特征提取和模型选择进行快速交互式分析，通过可视化技术生成精美的图表和报告分析结果。
目前市场上已有多个气象雷达数据挖掘平台，包括CODA系统、GYRE-多普勒雷达分析系统等。
第五章气象雷达数据挖掘应用实例气象雷达数据挖掘技术随着科技的进步得到了广泛的应用，可以应用于从预测降雨量、预测雹暴强度、空气污染物监测等领域。
下面以气象预测为例，介绍其在气象雷达数据挖掘中的应用。
大气科学中的气象雷达与卫星遥感技术气象雷达和卫星遥感技术是大气科学领域中非常重要的观测手段，它们能够提供关于大气状态和天气现象的信息，为我们预测天气变化和研究气候变化提供重要支持。
本文将介绍气象雷达和卫星遥感技术的原理、应用和发展趋势。
一、气象雷达技术气象雷达是一种利用雷达波束与大气中的液态和固态降水物质交互作用而形成的回波信号来探测降水和其他气象现象的仪器。
其工作原理是向大气中发射无线电波，当波束遇到大气中的液态或固态降水物质时，会被散射回雷达接收器，形成回波信号。
通过分析这些回波信号的强度、位置和时间等信息，可以判断降水类型、强度以及降水带的移动趋势。
在气象预报中，气象雷达能提供精确的降水信息，如降水类型（雨、雪、冰雹等）、降水强度以及降水带的范围和移动速度等。
这为大气科学研究人员提供了非常重要的数据基础。
气象雷达还能用于探测风暴、雷电和天气前沿等现象，为防灾减灾和天气预警提供重要依据。
目前，气象雷达技术已经取得了重大发展，从最初的反射式雷达到现代的多普勒雷达，以及双线偏振雷达等。
这些新技术提供了更高分辨率、更准确的数据，为研究天气现象和气候变化提供了更多细节。
二、卫星遥感技术卫星遥感技术是利用卫星传感器获取地球表面物理量和环境信息的技术。
通过卫星遥感，可以获取大气的温度、湿度、云量、云类型和水汽含量等参数。
同时，卫星遥感还能提供地表温度、植被覆盖、地表湿度等地表特征的数据，为气象研究和气候模式提供重要输入。
卫星遥感技术主要基于电磁波与物质相互作用的原理。
卫星发射的电磁波通过大气层到达地球表面，与地表物体发生散射、反射或吸收，再由卫星接收到达地面的反射或散射信号。
通过对这些信号进行分析，可以推断出地表特征和大气参数等信息。
在大气科学研究中，卫星遥感技术的应用非常广泛。
通过卫星遥感可以获取大范围的气象信息，如全球的云图、温度分布和海洋表面温度等。
这些数据为天气预报、气候监测和环境评估提供了基础数据。
新一代天气雷达在天气预报预警中的应用研究摘要：伴随着科学技术的快速发展，互联网、大数据应运而生，气象观测系统相关技术水平、观测设备等也有了质的提升。
在天气预报报警系统中，涌现出诸多的先进技术和设备，其中最突出的就是新一代天气雷达。
新一代天气雷达准确率高，能够在天气预报报警中提供较高的参考价值，尤其是对于暴雨、强对流天气的预测更加精准，能够及时探测到灾害性天气，为有效防御应对气候变化预留出宝贵时间，从而提高人们的灾害应对能力。
本文以新一代天气雷达为研究对象，首先阐述它的工作原理，其次重点分析新一代天气雷达在天气预报报警中的作用，希望能够为气象工作者提供一定的参考和借鉴意义。
关键词：新一代天气雷达；天气预报；预警引言新一代天气雷达与传统雷达相比，功率更大、灵敏度更高、性能更好。
基于这样的前提，新一代天气雷达的估测可靠性大幅提高，包括降水可能性、雨量值等，同时，新一代雷达还能够进一步探测到降水地区分布及其变化特征。
在实际应用运行中，新一代天气雷达能够提前感知极端天气变化，并且能够第一时间发出预警，在天气测报、气候变化、交通、农业等重大社会活动中发挥强大的保护作用。
因此，研究新一代天气雷达具有较强的实用价值，能够在气象测报中发挥较高的社会效益以及经济效益。
1.新一代天气雷达探测原理在实际操作的过程中，无论采用哪种类型的电子雷达，都主要是利用电磁波来检测目标物，通过电磁波来测量目标物的远近和基本特点，其中电子散射波技术就是无线电装置最为重要的技术基础。
天气雷达可以通过对散射波的测定,监视天气变化,测定不同目标物质的属性和特点。
新一代的天气雷达,在继承了传统的天气雷达技术基础上，进一步完善和强化了自己的技术核心。
它的运作过程就是，频率综合器在输出了小功率高频信号后，通过雷达和发射机进一步地放大了高功率，然后再利用已有天气雷达具备的铁氧体天线，将已经科学化的能量从空间中辐射出来。
从另一种数据视角分析其探测机理，可以看出当传统天气雷达在接收到雨、雪、云等目标数据后，就会向晴空衍射。
气象雷达数据分析及应用研究气象雷达是用于监测降雨和气象现象的一种主要工具。
通过观测雷达图像，可以获取各个地区的降雨情况，同时也可以分析未来气象趋势，为气象预报提供基础数据。
气象雷达的工作原理是利用射频信号的散射反射，通过计算射频信号的时间、频率和相位等信息，可以获取天空中各个位置的反射信号强度以及形态信息。
通过将多个雷达的数据进行处理和分析，可以得出更加准确的降雨和气象趋势预测结果。
气象雷达数据的应用非常广泛。
目前，气象雷达数据已经被广泛应用于天气预报、水文预报、交通运输、航空航天、农业生产等多个领域。
下面我们就围绕这几个领域，探讨气象雷达数据在其中的应用情况及研究方向。
一、天气预报气象雷达是天气预报中不可替代的工具之一。
通过分析气象雷达图像，可以获取当前天气状况以及未来天气趋势。
这对于各类天气灾害预警、公路、城市、船舶、航空、野外施工等各类人员和设备调度具有非常重要的意义。
天气预报是气象雷达的重要应用领域之一，与之相关的研究方向主要有：（1）天气预报算法优化：针对气象雷达数据的不同特点，优化天气预报算法，提高天气预报的准确性以及良好性。
（2）天气灾害预警：通过气象雷达数据，对天气灾害进行警示预测，提高天气灾害防范和减灾的能力。
（3）气象趋势预测：通过气象雷达数据，分析未来天气趋势，为公众和行业提供气象参考。
二、水文预报气象雷达不仅对天气预报有重要意义，还对水文预报有着重要的应用价值。
通过分析气象雷达数据，可以对水文过程进行预测，并为水文预报提供基础数据。
气象雷达数据在水文预报中的应用主要包括以下几个方面：（1）洪水预测：通过分析气象雷达数据，可以对洪水进行监测和预测，并及时进行洪水预警，提高人民生命财产安全。
（2）水资源调度：通过气象雷达数据，可以预测水资源情况，调度水资源，支持经济和社会的发展。
（3）水文模型构建：利用气象雷达数据构建水文模型，分析水资源变化趋势，掌握水资源管理规律，为水资源管理提供参考依据。
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、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、大气密度等。
根据激光与大气作用方式和探测目的的不同, 演变出多种不同类型的激光雷达。
米(Mie)散射激光雷达可连续地探测大气边界层中气溶胶粒子的光学特性以及气溶胶粒子和大气边界层高度的时空分布。
差分吸收(DIAL)激光雷达可探测大气边界层中污染气体,如NO2、SO2、O3等含量的时空分布。
拉曼(Raman)激光雷达根据同时接收到的水汽和氮气分子对激光后向散射信号的比值,就可以计算出水汽混合比,探测边界层中水汽含量的时空分布。
（五）风廓线雷达大气中存在着各种不同尺度随时间变化的湍流,它们能引起折射指数的不规则变化,对无线电波产生散射作用。
风廓线雷达向天空发射无线电波,接收到的回波是由于大气湍流对电磁波的散射而产生的。
通过对回波的处理和分析就可以获得湍流大气的多普勒系数和强度系数,从而反演出湍流强度、运动方向和运动速度随高度的分布。
大气湍流是随风传播的,因此,如果获得了大气湍流的多普勒速度和方向,同时也就获得了风的速度和方向。
风廓线雷达上加装无线电探声系统(RASS)后,可以测量大气层的有效温度。
RASS雷达系统通常由4个声源组成,分布在风廓线雷达天线阵的每一边并垂直向上发射声波。
由于声速与大气温度有很好的对应关系,所以可以通过风廓线雷达测得的声速来得到有效温度廓线,进而连续地估算出湿度廓线,风廓线雷达主要用于探测风、温、湿的垂直廓线,相当于无线电探空仪的探测效果,但时间分辨率要高得多,可以小到大约3min;高度分辨率也高得多,可以达到每层50m左右,且几乎是垂直探测的,探测高度从近地面到18km范围内。
六）星载测雨雷达TRMM/PR星载天气雷达可能性研究可以追溯到1960年代,但直到1997年TRMM(TropicalRainfall Measuring Mission)卫星发射,第一部测雨雷达雷达才被安装在卫星上。
目前TRMM卫星上的测雨雷达(PR)由日本NASDA(National Space and DevelopmentAgency)公司制造。
发射频率13.796GHz,采用相控阵天线,波长约2cm,观测范围从地表到15km。
TRMM/PR雷达可以提供三维降水结构,定量测量陆地与洋面降水量,通过所提供的降水分布的测量资料,提高TRMM中微波图象的精度等。
TRMM卫星上还载有闪电成像传感器何被动微波图像仪等,应用这些仪器得到的资料,可对各种天气现象,尤其是对发生在资料稀少的热带海洋等热带地区的天气进行更为深入的研究。
（七）机载雷达从1980年代开始,陆续有多种载有不同波长何探测能力的机载多普勒雷达系统投入使用,近年来机载雷达技术的发展进步,大大提高了获取风和微物理学信息的能力。
如机载双波束多普勒雷达,即在一部雷达上有两个天线,分别装在飞机的前部与后部,产生前向与后向两个波束,同一粒子运动速度V可以得到两个径向速度Vr1、Vr2,这样可以反演出雷暴云中的二维流场。
另一个进步是与地面雷达相结合的双站接收天气技术,与多部雷达相比,前者易使用更易于布署和运转,且高效。
机载天气雷达优点的是探测范围机动灵活,可以近距离靠近降水目标,提高空间分辨率,不存在地物阻挡降水目标及远处地曲造成盲区,主要用于研究地面雷达网不能覆盖或海洋上的中尺度天气现象。
如Chen-KuYu等利用机载多普勒雷达在台湾东南沿海对一发展种的中尺度对流系统进行观测时,捕捉到一个长生命期中尺度气旋发展初期特征,气旋的水平直径由地表约40km,扩大到对流层中层的70km,形成一个明显的斜槽,并一直与对流性降水紧密相联。
三、气象雷达在民航安全中的应用（一）微波雷达风切变探测早在20世纪80年代初,研究人员就积极尝试应用微波多普勒气象雷达进行风切变探测研究80年代末到90年代初,FAA在观测大量风切变的基础上开发了终端多普勒气象雷达(TDWR)系统[7,8].该系统采用5cm波长055!窄波束在机场探测风切变和沿着飞机起降路线上的强降雨,并给出下列标准:当估计空速变化量在10m/s至15m/s时,发送切变警报;大于15m/s时则发送微暴警报. 此外系统数据还将共享于FAA的廊道综合气象服务系统( CIWS) 和综合终端气象服务系统(ITWS),以便空管人员管理.TDWR是地基风切变探测的典型系统,目前已成功应用于美国45个主要机场。
在机载风切变探测方面,由于机载微波多普勒雷达可与现代机载数字彩色气象雷达兼容,使造价降低,且对飞机无改装要求, 因此很适合于机载前视式风切变探测.但是实际探测中,地杂波是主要的干扰因素,尤其飞机进近阶段,抑制地杂波干扰、克服雨衰减和检测低反射率的风切变微弱信号是三大技术难点.其中,适于风切变探测的雷达信号处理方法有脉冲对法、快速傅里叶变化法、自适应滤波法、频谱模式分析法等。
（二）激光雷达风切变探测测风激光雷达系统是从20世纪70年代开始发展起来的,最初的测风激光雷达系统一般采用连续CO2激光器和相干检测方法.90年代后,非相干检测固体激光测风系统得到了迅速发展.目前,国际具有代表性的风切变激光雷达探测系统为美国Lockheed Martine公司为美国国防部、NASA和FAA等政府部门研制的相干多普勒激光雷达Wind Tracer 系统（三）气象雷达湍流探测对气象雷达而言,湍流是指微粒速度偏差较大的气象目标[15],这里的速度偏差可理解为速度的范围或频谱,频谱越宽,湍流越大.一直以来,湍流对于飞机尤其是民航飞机的安全造成极大威胁.本节将主要对民航飞机经常遭遇的大气湍流和飞机尾流探测方法作一介绍。
（1）大气湍流探测大气湍流[4]由大气快速不规则运动引起,属于气象学概念,通常表现为气流运动急速多变,方向变化不定。
早期气象雷达并不能直接测量大气湍流,通常用间接判别的方法,将大气湍流和降雨量、无规律的回波形状和急剧升降的雨梯度联系起来判断是否存在,但实际中湍流并不一定会伴随上述特征出现,尚存很多缺陷。
