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国产双偏振天气雷达差分反射率测量性能分析李喆;李柏;赵坤;邵楠;步志超;王崇文【摘要】双偏振天气雷达对气象目标差分反射率(ZDR)的精确测量是我国新一代天气雷达双偏振升级过程中的一个重要环节.本文介绍了采用机外仪表、机内测试信号、太阳、小雨等方法对双偏振天气雷达系统引入的ZDR偏差进行测量的原理,分析了影响ZDR测量精度的关键因素,即发射机、接收机和方位旋转关节引入的ZDR动态偏差.比较了各种标定方法的优点和局限性.以南京大学C波段双偏振雷达为例,给出了采用机外仪表、太阳、小雨方法对雷达系统引入的ZDR偏差的实测结果,并对测量结果进行了比较分析,发现3种方法的测量结果具有较好的一致性;且ZDR测量值随方位角的变化具有一定的规律,因此随着双偏振雷达的长期运转,方位旋转关节的影响不可忽略.本文对未来我国双偏振雷达的业务运行和组网观测具有一定的参考价值.【期刊名称】《气象科技》【年(卷),期】2016(044)006【总页数】6页(P855-859,895)【关键词】双偏振天气雷达;差分反射率;标定;测量精度【作者】李喆;李柏;赵坤;邵楠;步志超;王崇文【作者单位】中国气象局气象探测中心,北京100081;中国气象局气象探测中心,北京100081;南京大学中尺度灾害性天气教育部重点实验室,南京210093;中国气象局气象探测中心,北京100081;中国气象局气象探测中心,北京100081;中国气象局气象探测中心,北京100081【正文语种】中文双偏振天气雷达在降水粒子的相态和形状识别、融化层探测和定量降水估计算法方面具有独特的优势，可以在天气预报和预警业务中发挥重要的作用[1-5]。
在偏振参数中，最重要的是差分反射率ZDR，定义为水平通道与垂直通道回波功率的比值。
根据美国强风暴实验室的长期研究结果，当ZDR的测量精度达到±0.20 dB 时，定量降水估计误差可控制在18%以下；当ZDR的测量精度达到±0.10 dB时，小雨的降水测量误差可控制在10%～15%；同时，0.10 dB的ZDR测量精度也是区分不同类型降雪的需求[6]。
攀枝花一次多单体冰雹天气的双偏振雷达特征分析攀枝花一次多单体冰雹天气的双偏振雷达特征分析近年来，全球范围内的极端天气事件频发，其中冰雹天气给人们生活和农业带来了巨大的损失。
攀枝花市是四川省内一个易受冰雹天气影响的地区之一。
为了更好地研究攀枝花地区的冰雹天气特征，本文利用双偏振雷达技术对攀枝花市一次多单体冰雹天气进行了特征分析。
该次多单体冰雹天气发生于2021年5月15日，持续时间约为2小时。
通过双偏振雷达观测数据，我们可以得到大量的雷达回波信息，从而深入了解该次冰雹天气的发展过程和特征。
首先，通过雷达反射率因子和差分反射率因子的空间分布图，我们可以看到该次冰雹天气主要发生在攀枝花市中部地区。
反射率因子为雷达回波的指标，可以表示降水的强度。
而差分反射率因子可以用来判断降水粒子的类型，对于冰雹天气尤为重要。
在本次观测中，中部地区的反射率因子和差分反射率因子均显著高于周边地区，表明该地区有较强的降水和冰雹天气发生。
接下来，我们进一步分析了该次冰雹天气的垂直结构。
通过雷达垂直切割资料，我们可以看到冰雹天气的垂直发展具有一定的特征。
在该次观测中，冰雹云顶高度约为12千米，冰雹云底高度约为4千米，垂直厚度约为8千米。
冰雹云的垂直发展表明了强风切变环境下的对流发展特征，这是冰雹发生的重要条件之一。
进一步分析雷达的偏振参数，我们可以提取出该次冰雹天气的偏振特征。
通过解析双偏振雷达数据，我们可以得到偏振差、相位差、线偏振度等参数。
其中，偏振差主要用来判断降水粒子的形态特征，相位差主要用来表征降水的微物理特征，线偏振度可以用来判断降水粒子的分布特征。
通过对这些参数的分析，我们可以得到该次冰雹天气的偏振特征：降水粒子主要以雹子为主，雹子的径向速度分布呈现出旋转的特征，线偏振度在冰雹区域内的分布较高。
最后，我们还进一步分析了冰雹天气的时空演变特征。
通过时间序列雷达图，我们可以看到该次冰雹天气的演变过程：先是出现了几个小尺度的降水核，随后逐渐发展形成了一个强降水和冰雹区域。
X波段双线偏振天气雷达双通道一致性测试及分析张治国;张曼;仰美霖;李林;李思腾【摘要】对房山X波段双线偏振天气雷达的天线性能、接收动态范围、噪声系数、系统定标能力以及接收双通道一致性进行测试分析,结果表明:天线增益和交叉极化隔离度最小值分别为44.73 dB和36.1 dB、双通道差分反射率ZDR和差分传播相位φDP标准差分别为0.02 dB和0.26°、双通道的噪声系数最大平均值为2.02 dB,均满足该雷达系统相应的指标设计要求;双通道的动态曲线特征和回波强度定标性能一致性存在差异,会对雷达系统探测数据质量造成不利影响.同时对该雷达系统的差分反射率ZDR标定方法进行了探讨,对雷达探测降水个例数据进行了分析.%Beijing Fangshan dual-polarization weather radar's antenna performance,receiver dynamic range,noise factor,system calibration ability and the consistency of receiving dual channels are tested and analyzed.The minimum values of the antenna gain and cross polarization isolation ratio and the standard deviation values of the dual channels' differential reflectivity ZDR and differential transmission p hase ΦDP are 44.73 dB,36.1 dB,0.02 dB and 0.26°,respectively and the maximum average value of the dual channel noise coefficient is 2.02 dB,which all correspond to the index design of the radar system.The differences of dual channels' dynamic curve characteristics and the consistency of echo intensity calibration performance will adversely affect the quality of radar system detection data.In addition,the differential reflectivity calibration for the dual-polarization weather radar and an actual detecting precipitation weather case are also analyzed.【期刊名称】《气象科技》【年(卷),期】2017(045)005【总页数】11页(P776-786)【关键词】双线偏振天气雷达;双通道;一致性【作者】张治国;张曼;仰美霖;李林;李思腾【作者单位】北京市气象探测中心,北京100089;中国气象科学研究院灾害天气国家重点实验室,北京100081;中国气象局北京城市气象研究所,北京100089;北京市气象探测中心,北京100089;中国气象科学研究院灾害天气国家重点实验室,北京100081;中国气象局北京城市气象研究所,北京100089;北京市气象探测中心,北京100089;中国气象科学研究院灾害天气国家重点实验室,北京100081;中国气象局北京城市气象研究所,北京100089;中国气象科学研究院灾害天气国家重点实验室,北京100081;中国气象局北京城市气象研究所,北京100089【正文语种】中文【中图分类】P415.2X波段双线偏振雷达具有天线体积小、相对S/C波段天气雷达具备更高探测分辨率、能提供反映粒子特征的多种偏振参数信息的优势，美国利用大气系统自适应观测项目CASA IP1(Collaborative Adaptive Sensing of the Atmosphere Integrative Projects 1)已于2006年在美国俄克拉荷马地区开展了X波段双线偏振多普勒雷达组网观测实验，并取得了一定的研究成果[1-2]；北京市气象局也于2015年逐步构建X波段双线偏振雷达网，以进一步提升首都城市气象综合立体、精细化探测的能力。
中国双偏振天气雷达系统发展综述苏添记;葛俊祥;章火宝【摘要】回顾了近30年来中国双线偏振天气雷达的研究进展,着重从雷达数据质量控制和雷达偏振参量的测量精度两大方面进行详细叙述.阐述了目前主要通过提高双偏振天气雷达的系统性能,降低系统误差,抑制雷达地物杂波,来提高雷达数据质量和测量精度,而双通道一致性和极化隔离度是双偏振天气雷达系统最主要的性能指标;描述了双偏振天气雷达系统及其产品应用新进展.【期刊名称】《山东气象》【年(卷),期】2018(038)001【总页数】7页(P62-68)【关键词】双偏振;天气雷达;气象观测【作者】苏添记;葛俊祥;章火宝【作者单位】烟台市气象局,山东烟台264003;南京信息工程大学电子与信息工程学院,江苏南京210044;南京信息工程大学电子与信息工程学院,江苏南京210044;烟台市气象局,山东烟台264003【正文语种】中文【中图分类】TN959.4引言1976年，Seliga and Bringi[1]提出双线偏振雷达设想，之后，美国、欧洲、日本等均发展了自己的双线偏振雷达用于天气观测[2-4]。
1989年，中国科学院兰州高原大气物理研究所(现中国科学院寒区旱区环境与工程研究所)在713雷达的基础上进行双偏振改造，研制出了国内首部双线偏振天气雷达(C波段，图1)[5]，以此为平台，刘黎平、王致君、张鸿发等多位学者在双线偏振天气雷达的探测理论，雷达数据质量控制，雷达产品在定量测量降水量与降水粒子相态识别等方面做了大量的研究工作[6-9]，为中国双线偏振天气雷达的发展奠定了基础。
进入21世纪，随着国内新一代多普勒天气雷达布网的逐步完善，在这些雷达的基础上进行双偏振改造的研究工作也已展开[10-11]。
中国气象科学研究院、中科院寒区旱区环境与工程研究所等科研院所和一些天气雷达厂家相继研制或改造出了X、C和S波段的双线偏振多普勒天气雷达[12-15]。
与第一部双线偏振天气雷达相比，这些雷达具有更高的测量精度，且具备多普勒功能。
双发双收双偏振天气雷达差分反射率工程标定方法1. 前言嘿，朋友们，今天咱们来聊聊一个听起来挺高大上的话题：双发双收双偏振天气雷达的差分反射率工程标定方法。
别担心，我会尽量把这个听上去像外星人语言的内容，讲得简单明了，让你能跟着我一起走进这个神奇的世界。
首先，咱们得知道，天气雷达可不是那种我们平时在电视上看到的天气预报图，哎呀，它可是大展身手，能帮我们深入了解天气的变化，尤其是那些复杂多变的气象现象。
2. 天气雷达的基本原理2.1 双发双收的秘密在咱们进入正式的标定方法之前，先来聊聊这个“双发双收”到底是什么。
简单来说，双发就是雷达能够同时发出两种不同的波形，而双收则是它可以同时接收到这两种波形的回波。
听起来很牛吧？这就像是你同时听两首歌，却能把每首歌的旋律和歌词都听得清清楚楚。
这样的设计让雷达在探测天气的时候，能够更好地识别雨滴、雪花这些小家伙，甚至还能区分出它们的形状和大小，真是神奇！2.2 偏振的魔力接着咱们说说偏振，简单地讲，偏振就像是给雷达的波形穿上了“特殊的衣服”。
通过偏振，雷达可以了解天气中的水滴是怎样的，这对咱们判断降水类型、强度都有着至关重要的作用。
比如，偏振可以帮我们分清楚是雨还是雪，是小雨还是大暴雨，这可太重要了！想象一下，如果你出门时能准确知道明天会不会下雨，那绝对是省去了不少麻烦，谁也不想在大雨中淋成落汤鸡，对吧？3. 差分反射率的工程标定方法3.1 标定的必要性好啦，咱们进入正题——差分反射率的标定。
为什么要标定呢？就像一把锋利的刀，要时常磨一磨才能切得更顺利，雷达也得定期校准才能确保数据准确。
想象一下，如果你的雷达像个刚睡醒的熊猫，数据一会儿高一会儿低，那可真是让人哭笑不得。
通过标定，我们可以消除各种系统误差，让雷达工作得更精准，这样我们就能更好地预测天气，及时发布预警。
3.2 标定的方法步骤那么，具体怎么标定呢？首先，我们得找一个标准的参考物，通常会使用一些特定的目标，比如玻璃球或者其他均匀的水滴。
X波段双偏振雷达在冰雹和强降水天气识别中的初步应用毕力格;苏立娟;佟小林;关彦如【摘要】文章利用X波段双偏振雷达,通过分析差分反射率因子、差分传播相移和零滞后相关系数等双偏振参量特征,识别了呼和浩特地区两次强对流天气过程,并与对应时刻的地面雨滴谱观测资料进行对比,检验了识别效果.从个例分析结果来看,此X波段双偏振雷达具有较好的识别效果,当雷达回波强度大、差分传播相移小且差分反射率因子和零滞后相关系数也较小时,产生冰雹的可能性较大;当差分反射率因子值较大,差分传播相移高且零滞后相关系数接近1时,由大粒子组成的强降水天气的可能性大.同时,雨滴谱仪的天气现象识别、粒子谱连续监测和高频率数据采集等特征,在双偏振雷达的冰雹和强降水天气识别检验中提供了重要的数据支撑.【期刊名称】《内蒙古气象》【年(卷),期】2017(000)004【总页数】5页(P27-31)【关键词】X波段双偏振雷达;偏振参量;冰雹;强降水;雨滴谱【作者】毕力格;苏立娟;佟小林;关彦如【作者单位】内蒙古气象科学研究所,内蒙古呼和浩特 010051;内蒙古气象科学研究所,内蒙古呼和浩特 010051;内蒙古气象科学研究所,内蒙古呼和浩特 010051;内蒙古气象科学研究所,内蒙古呼和浩特 010051【正文语种】中文【中图分类】P415.2随着气候变化的影响，强冰雹和短时强降水等强对流天气频发，对人工影响天气作业指挥带来了极大的困难。
近些年，国内外人工影响天气工作者也对强对流天气的监测预警和作业指挥方面开展很多工作，也取得很好的效果。
李德俊等[1]利用多普勒天气雷达和常规分析资料，对比分析强降水天气和冰雹天气，找出了适合判别短时强降水和强冰雹的多普勒雷达临近预警指标。
陈金敏等[2]利用雷达资料和探空资料对冰雹和强降水天气的物理量和多普勒雷达参数特征进行了对比分析，并给出了判别阈值。
对于普通的多普勒天气雷达判别冰雹存在一定的缺陷,很难通过回波强度值来判断强雷达回波是强降水回波还是冰雹回波，必须引进其他辅助参量来识别[3]。
X波段双偏振天气雷达差分传播相移滤波分析X波段双偏振天气雷达差分传播相移滤波分析天气雷达是一种重要的气象探测仪器，用于观测大气中的降水、云和风暴等天气现象。
在天气雷达技术中，差分传播相移滤波是一种常用的信号处理算法，可用于抑制地面回波和杂波，提高雷达系统的探测性能。
X波段双偏振天气雷达是一种新型的雷达系统，在传统的天气雷达技术上进行了改进和创新。
相比于传统雷达系统，X 波段双偏振天气雷达可以提供更多的信息，例如雷达回波的双偏振属性，使得气象学家们可以更准确地分析天气现象。
差分传播相移滤波作为一种重要的信号处理技术，在X波段双偏振天气雷达中应用得越来越广泛。
差分传播相移滤波的基本原理是基于天气雷达信号的相移特性来抑制杂波和地面回波。
相移特性是指雷达回波信号在传播过程中的相位改变。
差分传播相移滤波通过对雷达回波信号进行相位差分，进而改变信号频率分量的相位特性，实现对杂波和地面回波的抑制。
在X波段双偏振天气雷达中，差分传播相移滤波主要应用于雷达回波信号的短脉冲补偿和地面杂波的抑制。
首先，通过对双偏振回波信号进行差分处理，可以提取出各个分量的相位信息，从而实现雷达回波的短脉冲补偿。
这样可以提高雷达系统的分辨率和探测能力，使得对小尺度天气现象的观测更加精确。
其次，差分传播相移滤波可以通过补偿地面回波信号的相位变化，抑制地面杂波的干扰。
这样可以提高雷达系统的探测灵敏度和可靠性，减少对天气现象的遮蔽效应。
差分传播相移滤波在天气雷达系统中的实现需要采用复杂的信号处理算法和运算方法。
首先，需要通过对雷达回波信号的采集和处理，获取到各个分量的振幅和相位信息。
然后，针对不同分量的相位信息，进行差分传播相移滤波算法的设计和优化。
最后，通过对滤波后的信号进行重构和整理，得到最终的天气雷达图像和数据。
另外，差分传播相移滤波的性能和效果还受到多种因素的影响，例如雷达系统的频率、脉冲重复频率、天线孔径等。
因此，在使用差分传播相移滤波算法时，需要充分考虑这些因素的影响，并进行相应的优化和调整。
