多普勒天气雷达识别方法
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多普勒天气雷达回波辨别和剖析之降水回波1.层状云降水雷达回波特色——片状回波层状云是水平尺度远远大于垂直尺度云团,由这种云团所产生的降水称之为稳固性层状云降水。
降水区拥有水平范围较大、连续时间较长、强度比较均匀和连续时间较长等特色。
⑴回波强度特色:①在 PPI 上,层状云降水回波表现出范围比较大、呈片状、边沿零落不规则、强度不大但散布均匀、无显然的强中心等特色。
回波强度一般在 20-30dBz,最强的为45dBz。
②在 RHI 上,层状云降水回波顶部比较平坦,没有显然的对流单体崛起,底部及地,强度散布比较均匀,所以色彩差别比较小。
一个显然的特色是常常能够看到在其内部有一条与地面大概平行的相对强的回波带。
进一步的观察还发现这条亮带位于大气温度层结0 度层以下几百米处。
因为使用早起的模拟天气雷达探测时,回波较强则显示越亮,所以称之为零度层亮带。
回波高度一般在 8 公里以下,自然会跟着纬度,季节的不一样有所变化。
⑵回波径向速度特色:因为层状云降水范围较大,强度与气流相对照较均匀,所以相应其径向速度散布范围也较大,径向速度等值线散布比较稀少,切向梯度不大。
在零径向速度型双侧常散布着范围不大的正、负径向速度中心,此外还常存在着流场辐合或辐散区。
⑶零度层亮带:如前所述,在 PPI 仰角较高或许 RHI 扫面时,总能在零度层以下几百米处看到一圈亮环或许亮带回波,亮带内的回波比上下两个层面都强。
因为亮带回波老是陪伴层状云降水出现,所以是层状云降水的一个重要特色。
(零度层亮带形成的原由:冰晶、雪花着落的过程中,经过零度层时,表示开始消融,一方面介电常数增大,另一方面出现碰并聚合作用,使粒子尺寸增大,散射能力加强,所以回波强度增大。
当冰晶雪花完整消融后,快速变为球形雨滴,受雨滴破裂和下降速度的影响,回波强度减小。
这样就存在一个强回波带,说明层状云降水中存在显然的冰水变换区,也表示层状云降水中气流稳固,无显然的对流活动。
第十四章多普勒天气雷达知识第一节引言RADAR(Radio Detection and Ranging)是一个利用电磁波进行探测、定位的仪器。
最早用于军事目的,后来在气象部门也逐渐得到使用。
它具有准确、客观和实时的特点。
近年来,多普勒雷达的技术也逐渐成熟,它除了保持常规天气雷达的特点外,还通过计算频率(相位)的变化,提取风场的一些特征,因而更具有使用价值。
我国新一代天气雷达建设是我国20世纪末、21世纪初的一项跨世纪气象现代化工程。
我国新一代天气雷达组网的目标和原则是:在我国东部沿海和多强降水地区和四川盆地的大部分地区,布设S波段(波长10cm)新一代天气雷达;在我国强对流天气发生和活动比较频繁、经济比较发达的中部地区,布设C波段(波长5cm)新一代天气雷达;其它地区,即我国第一地形阶梯地域的青、新、藏等流域暂不布设全国组网的站点;但省(区)会所在地和重要地区根据气象服务工作的需要和可能,按统一业务布点要求设置新一代C波段天气雷达,作为局地监测和服务使用。
计划在全国部署158部新一代天气雷达。
图14-1为其中的126部的站点示意图。
截止到2005年5月份为止,已布设80余部新一代天气雷达。
图14-1我国新一代天气雷达网站新一代天气雷达将全部选用S和C两种波段,选取全相干体制,其主要探测和测量对象,包括降水、热带气旋、雷暴、中尺度气旋、湍流、龙卷、冰雹、融化层等,并具备一定的晴空回波的探测能力。
第二节多普勒天气雷达的基本工作原理粒子对电磁波作用的两种基本形式是散射和吸收。
气象目标对雷达电磁波的散射作用是雷达探测大气的基础。
当天气雷达间歇性地向空中发射电磁波(称为脉冲式电磁波)时,它以近于直线的路径和接近光波的速度在大气中传播,在传播的路径上,若遇到空气分子、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。
粒子产生散射的原因是:粒子在入射电磁波的作用下被极化,感应出复杂的电荷分布和电流分布,它们也要以同样的频率发生变化,这种高频率变化的电荷分布和电流分布向外辐射的电磁波,就是散射波。
多普勒天气雷达:原理、应用与收获总结以下是多普勒天气雷达原理与应用课程的总结:1.雷达基本原理与组成雷达是一种利用无线电波探测目标的电子设备。
它通过发射电磁波,并接收目标反射回来的电磁波,根据反射回来的电磁波的特性,推断出目标的位置、速度、形状等信息。
雷达主要由发射机、接收机、天线和显示器等组成。
发射机产生高频电磁波,并通过天线向空间发射。
当电磁波遇到目标时,它会被反射回来并被天线接收。
接收机接收到反射回来的电磁波后,对其进行处理和分析,以推断出目标的位置、速度、形状等信息。
2.多普勒天气雷达原理多普勒天气雷达是一种专门用于探测天气目标的雷达。
它利用多普勒效应原理,测量目标的速度和方向。
当雷达发射的电磁波遇到运动目标时,反射回来的电磁波的频率会发生变化。
多普勒天气雷达通过测量这种频率变化,可以推断出目标的速度和方向。
同时,根据反射回来的电磁波的振幅和相位等信息,还可以推断出目标的形状和大小。
3.多普勒天气雷达的应用多普勒天气雷达在气象领域有着广泛的应用。
它主要用于探测台风、暴雨、冰雹等恶劣天气,为气象预报和灾害预警提供重要依据。
此外,多普勒天气雷达还可以用于空气质量监测、气候变化研究、航空航天等领域。
4.课程收获与总结通过学习多普勒天气雷达原理与应用课程,我们了解了雷达的基本原理和组成,以及多普勒天气雷达的工作原理和应用。
我们学会了如何利用雷达数据分析和推断天气信息,并掌握了雷达在气象领域中的应用方法和技巧。
在本课程中,我们学习了很多有用的知识和技能,包括:雷达方程和散射截面、电磁波的传播特性、多普勒频移和速度估计、气象目标的识别和处理等。
这些知识和技能不仅可以帮助我们更好地理解雷达的工作原理和应用,还可以为我们的后续学习和工作打下坚实的基础。
总之,学习多普勒天气雷达原理与应用课程,不仅让我们深入了解了雷达的工作原理和应用,还提高了我们的数据处理和分析能力,为我们的后续学习和工作打下了坚实的基础。
6多普勒天气雷达原理与应用多普勒天气雷达是一种利用多普勒效应来探测降水、风速和风向等气象参数的雷达,广泛应用于气象预报、水资源管理、防灾减灾等领域。
下面将从多普勒天气雷达的原理和应用两个方面进行详细介绍。
一、多普勒天气雷达原理:多普勒天气雷达利用物体回波的多普勒频移来测量物体的运动状态。
其原理可以通过以下几个步骤来理解:1.信号发射与接收:雷达通过天线向大气中发射脉冲信号。
脉冲信号是一种特殊的波形,其特征是能够精确测量反射信号的时延。
雷达波束探测的范围称为体积样积分区(VCP)。
2.对流层的多次散射:当雷达脉冲信号遇到大气中的物质(如雨滴、冰晶等)时,部分能量会被这些物质散射反射回来,形成回波。
3.多普勒频移的测量:回波信号中包含了大气物质运动的信息。
相对于静止的物体而言,当物体以一定速度向雷达或远离雷达运动时,回波信号的频率会发生变化,这就是多普勒频移效应。
4.频谱分析与信号处理:雷达对回波信号进行频谱分析,可以得到回波信号频率的分布情况。
通过计算信号的频移量,可以得到大气物体沿径向的速度和方向。
二、多普勒天气雷达的应用:多普勒天气雷达主要应用于气象预测、水资源管理和防灾减灾等领域,具有以下几个方面的应用:1.气象预报:多普勒天气雷达可以精确测量降水的强度、区域分布和降雨类型(如雨、雪、冰雹等),有助于提高天气预报的准确性。
通过观测和分析雷达回波,可以及时预警并预测强降水、洪水、暴风雨等极端天气事件,为防范和减轻灾害提供重要数据支持。
2.水资源管理:多普勒天气雷达能够实时监测和测量降水的强度和分布,在水资源管理中起到重要作用。
通过对降水数据的分析,可以为城市供水、水库调度、灌溉农业等方面的决策提供准确的水资源量和雨量预测信息。
3.风速与风向测量:多普勒天气雷达还可以测量大气中的风速和风向。
利用雷达的多普勒频移原理,可以从回波中获取风场流场的信息,包括垂直风速的分布、风向的变化等,为气象、航空、海洋等领域提供有关风的数据。
C波段多普勒天气雷达地物识别方法李丰;刘黎平;王红艳;杨川【摘要】地物回波对雷达数据应用会造成负面影响,是影响定量降水估测等产品精度的重要因素,识别并剔除地物回波是雷达基数据质量控制的一个重要内容.该文在现有S波段雷达地物识别方法的基础上,使用长治、哈尔滨两部CINRAD/CC雷达2011年观测数据,对C波段雷达地物回波特征进行分析,改进识别参量的隶属函数,建立适合C波段多普勒天气雷达的地物识别方法(MCC方法),并对该方法进行效果检验.结果表明:S波段及C波段雷达地物回波与回波强度有关的参量分布较为相近,与降水回波的参量分布有明显区别;S波段雷达地物识别方法中与回波强度有关的参量可用于C波段雷达地物的识别,与速度有关的参量中仅中值速度可用于C波段雷达.通过统计分析与个例分析,相对于现有S波段雷达识别方法,MCC方法可显著提高C波段雷达地物回波的识别正确率,并可减少层状云降水回波的误判.【期刊名称】《应用气象学报》【年(卷),期】2014(025)002【总页数】10页(P158-167)【关键词】地物回波;模糊逻辑;质量控制【作者】李丰;刘黎平;王红艳;杨川【作者单位】中国气象科学研究院灾害天气国家重点实验室,北京100081;中国气象科学研究院灾害天气国家重点实验室,北京100081;中国气象科学研究院灾害天气国家重点实验室,北京100081;中国航天科工集团第二十三研究所,北京100854【正文语种】中文地物回波对雷达数据应用会造成负面影响,是影响定量降水估测等产品精度的重要因素,识别并剔除地物回波是雷达基数据质量控制的一个重要内容。
该文在现有S 波段雷达地物识别方法的基础上,使用长治、哈尔滨两部CINRAD/CC雷达2011年观测数据,对C波段雷达地物回波特征进行分析,改进识别参量的隶属函数,建立适合C波段多普勒天气雷达的地物识别方法(MCC方法),并对该方法进行效果检验。
结果表明:S波段及C波段雷达地物回波与回波强度有关的参量分布较为相近,与降水回波的参量分布有明显区别;S波段雷达地物识别方法中与回波强度有关的参量可用于C波段雷达地物的识别,与速度有关的参量中仅中值速度可用于C波段雷达。
强对流天气下对多普勒天气雷达探测和预警的研究强对流天气下对多普勒天气雷达探测和预警的研究引言:强对流天气是一种极端天气现象,具有剧烈的降雨、风暴、冰雹等特征。
这些天气现象不仅给人们的生活带来了不便,还对农业、交通运输等行业造成了严重的损失。
因此,对强对流天气进行及时准确的探测和预警具有重要的意义。
多普勒天气雷达作为一种高效的探测工具,在强对流天气监测和预警中发挥着重要作用。
本文将对多普勒天气雷达在强对流天气探测和预警中的研究进行详细介绍。
一、多普勒天气雷达的原理多普勒天气雷达是一种基于多普勒效应原理的探测仪器。
多普勒效应是指当物体相对探测器静止或以一定速度运动时,会引起探测器接收到的物体反射波的频率发生变化。
多普勒天气雷达通过接收天空中的微波信号,并利用多普勒效应测量大气中雨滴或冰晶的速度,并进而推算出对流云中水滴或冰晶的运动状态。
多普勒雷达能够提供目标的速度、位移和方向信息,这对于对强对流天气的探测和预警非常重要。
二、多普勒天气雷达的探测和预警方法1. 多普勒雷达的强回波探测强对流天气的主要表现是强降水和强风,因此我们可以通过解析多普勒雷达接收到的回波信号,找到其中的强回波区域,进一步预测和预警强降水带来的洪水或水灾。
通过多普勒雷达扫描回波,我们可以确定降雨带的位置、范围和强度,从而及时发布相应的预警信息,引导人们做好防范措施。
2. 雷暴风暴识别与跟踪雷暴风暴是强对流天气的典型表现之一。
多普勒雷达可以测量风暴区域中风和颗粒物的速度和方向,通过计算这些数据可以识别并跟踪风暴的动态发展过程,确定其移动路径和速度,为预测和预警雷暴风暴提供重要数据支持。
3. 雹暴监测与预警冰雹是一种具有破坏性的天气现象,可以对农作物和建筑物造成严重损害。
多普勒雷达可以识别冰雹云的运动特征,通过分析冰雹云内部冰雹粒子的反射和多普勒频移数据,可以预测冰雹的大小、数量和降雹区域,及时发布冰雹预警,提醒人们做好防雹措施。
三、多普勒天气雷达预警系统的建设多普勒雷达与其他气象观测设备相结合,构成完整的强对流天气监测和预警系统。
多普勒天气雷达下击暴流图像识别杜牧云;肖艳娇;吴涛【摘要】以下击暴流具有的低层显著辐散特征为基础,引入图像识别中的连通区识别技术,开发出了应用于多普勒天气雷达的下击暴流图像识别算法.首先通过设置的速度阈值将径向速度进行二值化处理,然后运用8邻域法寻找速度大值区,并采用距离、夹角和正、负速度差值等条件进行约束对正、负速度大值区进行配对,最后对未成功配对的速度大值区进行邻近区域的二次匹配,从而识别出下击暴流区域.利用多个下击暴流个例实测的多普勒雷达数据对该算法进行了测试,结果表明该算法对一些较小尺度的下击暴流,尤其对受环境风场影响而具有不对称辐散特征的下击暴流有良好的识别效果.【期刊名称】《气象科技》【年(卷),期】2015(043)003【总页数】5页(P368-372)【关键词】多普勒天气雷达;下击暴流;图像识别【作者】杜牧云;肖艳娇;吴涛【作者单位】中国气象局武汉暴雨研究所暴雨监测预警湖北省重点实验室,武汉430074;武汉中心气象台,武汉430074;中国气象局武汉暴雨研究所暴雨监测预警湖北省重点实验室,武汉430074;武汉中心气象台,武汉430074【正文语种】中文对流风暴发展到成熟阶段后,其中雷暴云中冷性下降气流达到相当大的强度,到达地面形成外流,并带来雷暴大风。
这种在地面引起灾害性大风的局地强下降气流称为下击暴流[1]。
Fujita[2]在对1975年6月24日发生在美国纽约肯尼迪国际机场的一次坠机事件进行调查后首次提出了“下击暴流”的概念,即:能在地面产生17.9 m/s以上辐散风的一种强烈的下沉气流。
通过对下击暴流的深入研究,Fujita[3-4]进一步将下击暴流分为微下击暴流(水平尺度小于4 km)和宏下击暴流(水平尺度大于4 km)。
Wislon等[5]对微下击暴流的定义做了进一步的补充:凡在径向上具有辐散速度特征,且正负速度差达到10 m/s或以上、尺度小于4 km 即为微下击暴流。