双偏振雷达产品和应用介绍

Improvement (vast improvement) • 降雨/降雪的判别 Rain/Snow Discrimination (vast improvement) • 冰雹探测 Hail Detection (some improvement) • 龙卷探测 Tornado Detection (some improvement)
不同目标的相关系数典型值(取自 NOAA)
• 雨水 • 冰雹 • 软雹 • 雪花 • 冰晶 • 融化层 • 地物杂波 • 生物(鸟\
昆虫) • 铝箔条 • 垃圾
2015-3-18上海南汇双偏阵雷达观测的回波 强度和相关系数
相关系数和零度层亮带
• 相关系数比较清晰地反映了零度层亮带的存在
龙卷垃圾回波 Tornado Debris
• ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱdr 大 雨滴大,但关系难以确定
Ldr的可以反映零度曾层亮带
一次冰雹的Ldr的较大
相位差Φdp及其特点
ΦDP =ΦHH - ΦVV
• 对球形粒子来说，垂直偏振波和水平偏振波引起的相位相 同.
•非球形粒子对垂直偏振波和水平偏振波造成的相位不同. • 如果雷达取样体积中有更多的扁椭球粒子（如强降雨、降
双线偏振雷达获得的新参量
• （1）差分反射率因子Zdr Zdr=10log10(Zhh/Zvv)
• （2）线性退极化比 Ldr = 10log(ZVH/ZHH )
• （3）相关系数 ρhv
• （4) 双程相位差φdp水平、垂直偏振回波信号的相位之差
• (5) 相位差常数Kdp (单位距离上的相位差)
寄希望于新型双偏振雷达 ！
电磁波的偏振
双线偏振雷达系统的特点
理论要求: • 能发射水平偏振和垂直偏振的电磁波,需要两种偏振状态的发射机 • 能接收水平偏振和垂直偏振的回波信号,需要两个接收机 • 两个发射系统性能一致 • 两个接收系统性能一致 • 两种偏振状态下的天线增益和波瓣一致

CC产品清晰显示融 化层的分布
Beijing Metstar Radar Company
15
CC产品显示融化层
C波段雷达CC产品 样例，7.5度仰角
CC产品清晰显示融 化层的分布
Beijing Metstar Radar Company
16
差分传播相移ΦDP
水平和垂直通道相位差 电磁波在雨中传播速度变慢 水平极化的电磁波传播相比垂直慢一些
10
ZDR与冰雹
dBZ大，但ZDR小是冰雹存在一个显著的特征
Beijing Metstar Radar Company
11
ZDR产品
C波段雷达ZDR产 品样例，ZDR大的 区域对应降水强的 区域
Beijing Metstar Radar Company
12
协相关系数(ρHV/CC )
描述水平和垂直极化的回波信号变化的相似度
双偏振雷达产品和应用介绍
目录
双偏振原理 双偏振二次产品 升级双偏振的优势 业务兼容性设计
Beijing Metstar Radar Company
2
1 双偏振原理
Beijing Metstar Radar Company
3
为什么要双偏振？
雷达方程以球形粒子为假设条件，但实际上粒子并非总 是球形。
水平通道的信号用于生成单偏振数据，而双通道信 号之间的差异是双偏振雷达的关键： 双通道幅度差 系统要求双通道幅度差<0.2dB 双通道相位差 系统要求双通道相位差<2度
Beijing Metstar Radar Company
6
粒子双偏振差异表现在
后向散射特征不同 ZDR-反射率在不同极化方向上的差别 LDR-反射率在不同极化方向上的交叉转化

双偏振雷达产品和应用介绍
北京敏视达雷达有限公司 2015年3月
课件
目录
双偏振原理 双偏振二次产品 升级双偏振的优势 业务兼容性设计
课件
1 双偏振原理
Beijing Metsta课r R件adar Company
3
为什么要双偏振？
雷达方程以球形粒子为假设条件，但实际上粒子并非总 是球形。
HCL 产品
基数据
融化层探测
ML 产品
双偏振定量降水估计
QPE 降水率
产品
雨量累积 产品
Beijing Metsta课r R件adar Company
27
双偏振主要二次产品
序号 1 2
3
产品代码 ML HCL
QPE
产品名称
融化层高度
粒子相态识 别
双偏振定量 降水估计
说明 融化层识别和高度 粒子相态识别和分类
差分传播相移ΦDP
水平和垂直通道相位差 电磁波在雨中传播速度变慢 水平极化的电磁波传播相比垂直慢一些
课件
ΦDP解释
与粒子形状相关
DP 0
与粒子密度有关
DP 0
DP 0
冰雹的ΦDP趋近于零
课件
ΦDP产品
C波段雷达PhiDP 产品样例
相位显著增大的区 域为强降水区域
Beijing Metsta课r R件adar Company
Beijing Metsta课r R件adar Company
43
双偏振QPE产品
产品应用： （1）双偏振降水率的计算与粒子相态相关；对冰雹和亮 带不敏感，并且非气象回波不影响降水估算； （2）双偏振降水估计对冰雹和亮带不敏感； （3）非气象回波不影响降水估算。

（一）几种测雨方程的形式
1、常规天气雷达
（21）
2、双线偏振雷达
（22）
3、双线偏振多普勒雷达
（二）模拟雨滴谱资料的结果（参阅有关文献）
1、测雨方程形式与前面相同，但要确定方程中的一些系数。 2、不同测雨方程求得的雨强IDP、IDR、IDK，与雨滴谱确定的真值 雨强R之间的关系，见下面给出的图11 ―图14 。
（三）双程差分传播相位变化值φDP
1、φDP的含义：设水平及垂直偏振波通过相同长度 的一个降水区（可包含非球形粒子组成），散射 回天线处的相位分别为φHH及φVV，则定义： φDP=φHH -φVV=δ+ ɸdp
其中：
（1）δ为反射相位差。 对于同一粒子δ值是固定的。 对于S波段雷达，满足瑞利散射的粒子，δ是个小 量。但冰雹时δ值较大。
1、。ZDR定义式为 ：
ZDR=10log（ZHH/ZVV）=10log ZHH-10logZVV （8） 在信号处理器RVP8中用给出的求ZDR的公式为：
ZDR=10loS gHH=
S VV
2、ZDR值的范围：一般为-0.5—— +6.0dB （1）一般雨滴呈扁旋转椭球，ZHH＞ZVV，故常为ZDR＞0 。 （2）大雨滴时 ，呈更扁的椭球形，故ZDR值可达3~5dB。 （3）冰雹 ，由于翻转作用总体效果接近球形，ZDR值在零附近 ，可以是小的负值或小的正值。
里
即KDP是双程传播相位变化值φDP随距离的变化程度。 2、若 (rm) 与 (rn) 不是相邻两库的距离，而是相隔较远的两个库之
间的距离，则KDP代表该降水段上的平均值。 3、KDP值的大小：一般KDP＜1°/Km，但含有冰核的大雨滴，KDP
（五）双线偏振雷达的退极化因子LDR