利用新一代天气雷达资料反演云体含水量

新一代天气雷达灾害性天气监测能力分析及未来发展新一代天气雷达灾害性天气监测能力分析及未来发展近年来，全球气候变化不断加剧，各类极端天气灾害频发，给人们的生命财产安全带来了巨大威胁。

为了及时准确地监测和预报灾害性天气，天气雷达技术不断创新发展，新一代天气雷达在灾害性天气监测能力方面有了显著的提升。

本文将对新一代天气雷达的监测能力进行分析，并展望其未来的发展方向。

一、新一代天气雷达的主要特点新一代天气雷达的主要特点包括高时空分辨率、多参数观测、多普勒效应和立体观察能力。

高时空分辨率是指新一代天气雷达能够对天气系统进行更精细的观测，实现对灾害性天气的更准确监测和预警。

多参数观测是指新一代天气雷达可以同时获取降水、风场、颗粒物浓度等多种参数信息，为灾害性天气的监测提供更全面的数据支持。

多普勒效应是指新一代天气雷达通过测量雷达回波的频率变化，可以对风场进行观测，从而提高对强风、风暴等天气现象的监测能力。

立体观察能力是指新一代天气雷达可以实现对天气系统的三维立体观测，进一步提高对强对流天气和雷暴天气的监测准确性。

二、新一代天气雷达的应用领域新一代天气雷达的应用领域广泛，可以应用于短临天气预报、气候监测、空中交通管理、灾害性天气预警等方面。

在短临天气预报方面，新一代天气雷达能够提供更准确、更及时的降水量、风速、风向等信息，帮助气象部门更好地进行天气预报和预警。

在气候监测方面，新一代天气雷达能够提供全球范围内的降水、温度等数据，帮助气候研究人员深入了解全球气候变化。

在空中交通管理方面，新一代天气雷达能够及时监测到天气变化，为航班调度和飞行安全提供重要保障。

在灾害性天气预警方面，新一代天气雷达可以通过对降水量、闪电等走势的监测，提前预警强对流天气、暴雨洪涝等灾害天气，减少人员伤亡和财产损失。

三、新一代天气雷达的发展趋势随着科技不断发展，新一代天气雷达未来的发展将更加注重数据智能化和信息化。

首先，新一代天气雷达将更加注重数据的智能化处理，并结合机器学习和人工智能等技术，实现对天气数据的自动识别和分析，提高天气监测和预测的准确性。

不同云系飞机增雨作业条件分析及效果评估1摘要:利用多普勒天气雷达数据、常规气象资料和地面降水等资料，选取云南省2019年B-3833的精准飞行的增雨个例进行作业天气条件、作业方式和作业效果的综合分析。

结果表明:1) 影响普洱和丽江飞行的主要天气系统分别为切变线（低槽切变、低涡切变）、台风外围、孟湾低压、高原槽波动、副高控制。

降水云系以对流云为主，其次为积层混合云。

2) 统计了判断不同云系飞机增雨作业潜力的雷达回波指标，包括雷达回波强度、回波顶高、垂直液态含水量、回波强度大于30dBz的面积。

3)总结了在不同云系中飞机实施增雨的作业技术:对流云可以采用绕云擦边作业的方式进行，对流云群采用非强中心穿云作业的方式，发展中弱雷雨云采用上升气流区来回作业的方式，层积混合云可以在非强中心开展作业。

层状云采用由云的移动方向下游向上游蛇形逼近的作业方式。

既保证了安全性，也提高了增雨效率。

4）利用区域历史回归分析对B-3833增雨飞机飞行的15个成功个例进行了统计检验，得到 2019年平均相对增雨率为13.63%，相对增雨量为3.45mm，增雨效果明显。

关键词：飞机增雨；效果检验；作业技术；云南1引言云南地理环境特殊，地势地形复杂，气候类型多样。

气候存在明显的季节性、地区性差异，历年气候变化显著。

干旱已经成为制约云南经济社会发展的严重不利因素之一。

2019年云南降水持续偏少，大部分地区降水量较历年同期偏少20%以上，部分地区偏少50%以上，对库塘蓄水、农作物生长和生态环境保护带来严重影响。

面对降水偏少的严峻形势，云南省人影中心高度重视，与普洱、丽江旱情比较严重的州市共同合作，首次开展专项精准飞机增雨作业。

飞机增雨作业是一项复杂而重要的科学工程，在适当的条件下开展飞机人工增雨工作,对解决水资源缺乏,增加水库蓄水量,改善生态环境,减轻和缓解干旱对国民经济特别是对农业生产的影响等具有十分重要的意义[1]。

人工增雨的关键技术是选择何种云，在云中什么样的部位，播撒多少适量的催化剂才能达到播撒增雨效果。

基于雷达资料降水量的反演廖彬武【摘要】本文利用SA雷达基数据编写程序对降水量进行反演.从SA雷达基数据中得到反射率因子Z,利用反射率因子Z和降雨率R的关系,并根据经验公式利用C++编写程序反演降雨量;并在MFC编写界面上利用不同颜色绘制降水强度及范围.本设计对反射率、降水强度利用不同色表在MFC界面上进行显示,对SA雷达基数据进行了初步应用,使其更加直观.【期刊名称】《河南科技》【年(卷),期】2016(000)001【总页数】2页(P151-152)【关键词】雷达基数据;Z-R关系;降水量反演【作者】廖彬武【作者单位】民航宁夏空管分局,宁夏银川 750000【正文语种】中文【中图分类】P456.7在雷达气象方程中，平均接收功率与反射率因子Z成正比，再将理论和实际观测相结合，可以发现反射率因子Z和降水强度R存在一定关系。

因此，可考虑用气象雷达作为间接测量降水的工具。

由于目前各个雨量站之间的距离一般有几十公里，而降水地区的降水强度往往是不均匀的。

因此，雨量站测量的降水强度因雨量站网密度过稀而缺乏代表性，所以很难准确地计算出一定区域面积的降雨量。

而气象雷达却能够快速地获得大面积的降水资料，估计雷达扫描范围内各点的降水强度和一定区域面积上的降水总量。

因此，利用气象雷达测量降水，对工农业生产、天气预报等方面都有一定意义。

根据气象雷达方程可以得出平均回波功率Pav和反射率因子Z成正比，反射率因子Z和降水粒子谱有关，而降水粒子谱又和降水强度R有关。

因此，反射率因子Z和降水强度R具有一定的关系。

根据理论分析与观测、统计等方法可以得出关系Z=aRb。

Z=aRb中a、b的值与降水粒子谱的分布、降水粒子的下落速度有关。

所以，Z-R 关系法测量降水，因降水的类型、降水发展阶段和所在地理位置的不同而不同。

对于多数降雨而言，a的取值范围为30～600，b的取值范围为1～2。

通常情况下，Z取200，b取1.6，由此可以得出Z、R的关系是Z=200R1.6。

GPS水汽反演及降雨预报方法探究一、引言地球上大气水汽的水平分布对天气、气候和水循环等多个领域具有重要的影响。

在过去几十年里，随着全球定位系统（GPS）技术的进步和应用，GPS成为一种有效的手段来估算大气中的水汽含量。

本文将盘绕GPS水汽反演及降雨预报方法的探究展开，旨在探究这一领域的最新进展和应用。

二、GPS水汽反演原理GPS水汽反演原理是基于接收机观测到的GPS信号通过大气传播路径的延迟和相位差。

由于水汽对无线电波的传播速度和相位产生延迟，因此可以通过测量接收机信号的延迟来反演出大气中的水汽含量。

常用的GPS水汽反演方法主要包括对流层湿延迟（Tropospheric Delay, TD）和对流层相位湿延迟（Tropospheric Phase Delay, TPD）两种。

三、GPS水汽反演方法探究1. TD法TD法是通过测量GPS信号在大气中的传播路径延迟来反演水汽含量。

该方法主要利用GPS接收机观测到的伪距数据，通过减除大气的干延迟来得到湿延迟，从而估算出水汽含量和水汽分布。

TD法适用于小时标准和较短的距离范围内的水汽反演。

2. TPD法TPD法是通过测量GPS信号在大气中的相位延迟来反演水汽含量。

该方法主要利用GPS接收机观测到的载波相位数据，通过减除大气的干延迟和载波频率来得到相位延迟，从而估算出水汽含量和水汽分布。

TPD法适用于更长的时间标准和更大的距离范围内的水汽反演。

四、GPS水汽反演在降雨预报中的应用GPS水汽反演可以帮助降雨预报工作，提高对降雨过程的准确性和可靠性。

通过测量大气中的水汽含量和水汽分布，可以对降雨的强度、范围和进步趋势进行猜测。

GPS水汽反演可以提供高时空区分率的水汽数据，为降雨预报模型提供输入参数，优化降雨模拟和预报结果。

五、GPS水汽反演及降雨预报方法的探究进展目前，GPS水汽反演及降雨预报方法的探究已取得一些重要进展。

包括改进GPS观测和数据处理方法、提高对大气细结构的区分能力、开发更准确的降雨预报模型等。

使用气象雷达进行天气监测与预报的方法与技巧气象是人类生活中重要的一部分，天气状况直接影响着我们的出行、活动和生产等各个方面。

为了更好地了解气象情况，科学家们发明了气象雷达。

气象雷达是一种能够探测大气中的云雨、降水和天气形势的设备，它通过发射和接收回波的方式来获取天气数据。

在这篇文章中，我们将介绍使用气象雷达进行天气监测与预报的方法与技巧。

首先，气象雷达可以通过回波的反射和散射特性来判断云雨水量的多少和降雨的类型。

雷达回波的强度反映了降水的情况，而回波的形态则可以显示降水的类型，如雨、雪、冰粒子等。

通过分析不同区域和高度的回波特征，可以确定降水带的位置和移动趋势，从而更准确地预测降雨时间和降雨强度。

其次，气象雷达还可以探测到风暴的特征和强度。

当发生雷暴时，雷达可以捕捉到闪电等电磁信号，并通过计算雷达回波和闪电之间的关系，确定风暴的性质和强度。

这对于预测风暴的移动路径、持续时间和可能的影响范围非常重要。

根据雷达提供的风暴信息，气象部门和相关机构可以及时发布预警信息，以保护人们的生命和财产安全。

除了降水和风暴，气象雷达还可以用于监测其他天气现象，如冰雹、龙卷风、暴雪等。

当这些天气现象发生时，雷达会显示明显的回波信号，从而提醒相关部门和人们做好防范措施。

通过整合气象雷达和其他气象观测手段，可以实现全天候、全方位的天气监测和预报，提高气象预测的准确性和可靠性。

在使用气象雷达进行天气监测与预报时，有一些技巧是需要注意的。

首先，了解雷达回波的特征和解读回波图像的基本知识是必不可少的。

熟悉不同颜色代表的回波强度和不同形态对应的天气类型，可以帮助我们更好地理解和分析雷达图像。

其次，掌握雷达图像的时间和空间分辨率，了解其雷达站点的覆盖范围和扫描模式是很重要的。

不同的雷达站点和扫描模式可能会导致图像的畸变和遗漏，因此在分析和使用雷达图像时要有所考虑。

另外，与气象雷达相关的数据处理和模型技术也在不断发展。

利用雷达反演算法和数值模拟方法，可以从雷达回波中提取出更多的天气参数信息，如降水强度、垂直降水分布、风场等。

附件2：强对流天气实时监测和短时临近预警业务实施指导意见（讨论稿）一、目的强对流天气的实时监测和短时临近预警的目的是提高预报员应用各种高时空分辨率观测资料和中尺度数值模式产品的综合分析能力以及对各类强对流天气特征的识别能力，明确各级业务的分工和业务流程，提高强对流天气短时和临近预警的时效性和准确率。

二、原则（一）充分应用各类资料原则在强对流天气监测和短时临近预警中应当充分应用天气雷达、气象卫星、自动气象站和其它新型观测资料以及各类数值分析预报产品；在使用观测资料前应进行数据质量控制，提高预报员的资料分析以及综合应用能力。

（二）准确率优先兼顾时效原则强对流天气短时临近预警主要用于防灾减灾，因此必须将监测预报准确率放在第一位，同时兼顾时效，为此在大力开发客观监测预报技术的同时，应当加大预报员的总结和培训工作。

（三）客观与主观相结合原则大力发展强对流天气的客观识别技术、客观外推技术、各类资料融合技术和快速分析预报系统（RAFS）及其产品解释应用业务，加强预报员对RAFS产品和多种探测资料的综合应用能力，提高短时临近预警的准确率和时效。

（四）预报产品形式的一致性原则为方便各种预报产品的上传下达、订正以及预报结果检验，各级气象台站应使用统一的预报产品形式（或格式）以及其中的强对流天气分类标识。

（五）业务集约化原则实现强对流天气实时监测和短时临近预警业务流程合理化，业务分工的集约化，减少系统开发和产品加工的重复劳动。

三、主要业务内容（一）强对流天气实时监测和报警业务根据《全国短时、临近预警业务规定》（气办发〔2010〕19号）规定的原则，结合各地实际情况，确定具体的警戒区域。

针对一般对流和强对流天气（包括短时强降水、雷雨大风、龙卷、冰雹、雷电等），利用卫星云图、新一代天气雷达、自动站、新型探测设备开展实时监测业务。

卫星云图: 根据云图上云或云区的型式、范围大小、边界形状、色调、暗影和纹理对不同天气系统进行云分类识别；利用云图上云区的型式和云顶亮温等，分析有利于强对流发生发展的天气系统和对流天气的强弱，形成天气系统类型分析产品。

基于气象雷达反演和云图外推法的临近期降雨预报方法研究基于气象雷达反演和云图外推法的临近期降雨预报方法研究在气象学中，准确预报降水是一项重要的任务。

随着气象雷达技术和云图外推法的应用，基于这两种方法的临近期降水预报逐渐成为研究的焦点。

本文将探讨基于气象雷达反演和云图外推法的临近期降水预报方法的研究成果。

气象雷达反演是一种通过对气象雷达数据进行处理，反推降水信息的方法。

其中最常用的方法是通过分析雷达回波的强度、反射率和回波高度来估计降水量。

通过收集一定时长内的气象雷达数据，使用反演算法计算出降水量，并通过空间插值方法将数据推断到目标区域，得到临近期的降水预报。

这种方法的优点是能够提供实时降水信息，是一种较为直接、准确的预报方法。

云图外推法基于对天气云图的观测和分析，预测云图发展的趋势。

云图外推法通常通过观察云图上的云的形态、移动速度和变化趋势，结合气象学知识来推算出未来一段时间的天气情况。

通过将云图中云的演化轨迹和传播方向外推到目标区域，可以得到临近期的降水预报。

云图外推法具有操作简便的特点，且能提供较长时间范围内的预报结果。

基于气象雷达反演和云图外推法的临近期降水预报方法结合了两种不同的技术手段，有望提高降水预报的准确性。

在实际应用中，首先需要收集大量的气象雷达数据和云图数据，并进行预处理，包括数据校正和误差修正。

然后，通过适当的反演算法和外推方法，将数据推断到目标区域，并得到临近期的降水预报结果。

然而，基于气象雷达反演和云图外推法的临近期降水预报方法仍然存在一些局限性。

首先，气象雷达反演方法对于强度较弱的降水预报较为困难，需要进一步改进反演算法以提高精度。

其次，云图外推法在对大范围天气系统的预测中有一定的局限性，需要结合其他天气预报模型的结果来提高准确性。

此外，临近期降水预报还受到气象因素的影响，例如气象场的变化和大气环流的变化等，这些因素也需要考虑进去。

为了进一步提高基于气象雷达反演和云图外推法的临近期降水预报的准确性，今后的研究可以从以下几个方面展开：一是改进反演算法，提高对弱降水的识别和估计能力；二是融合多源数据，包括气象雷达、云图、卫星观测等，为临近期降水预报提供更全面的信息；三是改进预测模型，结合人工智能和机器学习等技术，提高预报的准确性和稳定性。

多普勒天气雷达探测和应用试题一、填空题1、多普勒天气雷达可获取的基数据有（、和）2、我国新一代天气雷达系统主要由（、、）。

3、多普勒雷达提供了（三）种基本产品；揭示了所有回波中最高反射率因子的产品是（）；（）与基本速度产品类似，只不过减去了由风暴跟踪信息(STI)识别的（）（缺省值），或减去由操作员选定的（）。

4、垂直累积含水量表示的是将反射率因子数据转换成等价的（），并且假定反射率因子是完全由（）反射得到的。

5、涡旋特征（）是业务上用以探测强烈龙卷的一种方法。

TVS的定义有三种指标：（、、）。

6、垂直剖面产品只能通过用户处理器中（PUP）中的（“”）获取7、雷达接收到的降水回波信号是降水粒子对雷达所发射电磁波的（）产生的，因此电磁波在降水粒子上的（）是天气雷达探测降水的基础。

8、当波源和观测者做相对运动时，观测者接受到的频率和波源的频率不同，其频率变化量和相对运动速度大小有关，这种现象就叫做（）。

9、当脉冲重复频率PRF增大时，最大探测距离Rmax（），最大不模糊速度Vmax（）；当重复频率PRF减小时，最大探测距离Rmax（），最大不模糊速度Vmax却（），这就是多普勒两难问题。

10、某点的径向速度为零，实际上包含两种情况。

一种是该点处的( )与该点相对于雷达的径向互相（ )；另一种情况是该点的( )。

11、根据对流云强度回波的结构特征，风暴分为单体风暴、（）和超级单体风暴。

12、（）由几个处于不同发展阶段的单体所组成，通常在（）前进方向的右侧不断有新单体生成和并入，并在风暴内部继续发展增强成为主要单体，而原来老单体则减弱消散。

13、中尺度气旋常和强烈上升气流相伴，可用（）模型来描述。

14、超级单体风暴是一种具有特殊结构的强风暴，常伴有强风、局地暴雨、冰雹、下击暴流，龙卷，在低层风暴的运动右后方为（）回波。

15、下击暴流的尺度很小，持续时间很短。

对大量观测事实研究表明，下击暴流按尺度可分为两种：（）下击暴流和（）下击暴流16、飑线是满足线状或窄带状MCS标准的（）系统，是一条规则、活跃的风暴线。

新一代天气雷达系统功能规格需求书（C波段）中国气象局二〇一〇年八月修订说明为指导和规范新一代天气雷达建设和技术升级工作，统一组网新一代天气雷达技术状态，进一步提高雷达系统运行保障能力，更好地满足气象业务应用和发展需求，根据天气雷达技术发展状况，中国气象局组织对1997年发布的《新一代天气雷达系统功能规格需求书》进行了修订完善。

主要修订了新一代天气雷达系统的部分性能参数，增加了雷达保障和培训方面的内容，同时对雷达的自动在线标定、易维护性、保障维护时效、故障定位诊断、随机文件和仪表、机内状态监控、厂家的保障培训职责等提出了明确要求。

修订工作由中国气象局综合观测司组织，中国气象局气象探测中心牵头承担，高玉春、潘新民、黄晓、柴秀梅、陈大任、周红根、高克伟、陈玉宝、蒋小平、徐俊领、雷茂生等同志参加了修订，张培昌、葛润生、张沛源、王顺生、李柏、李建明、苏德斌、李建国、张建云、蒋斌、陈晓辉、陆建兵等专家进行了指导。

目录1. 前言2. 新一代天气雷达（C波段）系统总体性能规格需求3. 雷达子系统功能规格需求4. 雷达信号处理机功能规格需求5. 数据处理与显示子系统功能规格需求6. 雷达输出产品功能规格需求7. 系统检测、标校功能规格需求8. 系统与外部通信联接的性能规格需求9. 保障性需求10. 培训需求11. 系统性能评估1 前言1.1 《气象事业发展纲要（1991－2020年）》明确指出，“2000年前将大力发展新一代天气雷达，加速多普勒天气雷达软硬件和应用技术的研究，建立新一代天气雷达的业务试验基地；2020年前将进一步加强新一代天气雷达、多参数天气雷达和激光雷达等的研制，发展具有通信功能的气象卫星、新一代天气雷达及其他地基遥测遥感手段，进一步发展、完善中尺度气象监测网和气候监测网”。

发展新一代天气雷达，并投入气象业务使用，是气象事业发展的需要。

1.2 《我国新一代天气雷达发展规划（1994－2010）》明确指出，“新一代天气雷达应该是一个能够定量估算回波强度、径向速度、谱宽和降水物相态等信息的全相干系统。

新一代天气雷达在天气预报预警中的作用分析随着气象科学技术的不断发展，新一代天气雷达已成为现代气象监测预报的重要工具，它通过雷达探测技术实现对大气中各种气象过程的实时监测与分析，对于有效预警和预报天气灾害起到了重要作用。

本文将从以下几个方面分析新一代天气雷达在天气预报预警中的作用。

一、提高天气预报准确率新一代天气雷达采用了更加先进的探测技术和信号处理方法，可以对气象过程进行精细化观测和分析，提高了气象数据采集的精度和速度。

与传统雷达相比，新一代天气雷达能够更加准确地探测和预测天气变化，如对降水、雷暴、霾、台风等天气现象进行持续监测和反演，从而提高了天气预报的准确率。

二、提高天气灾害预警能力新一代天气雷达具有较强的天气灾害监测预警能力，可以在天气灾害发生前及时探测和预警，如对雷暴、大风、冰雹、暴雨等天气灾害进行监测和分析，及时发布天气预警信息，可以有效地避免和减少灾害损失。

此外，新一代天气雷达还可以进行多普勒雷达探测和反演，实现对风速、风向、风切变等气象要素的精细化监测，进一步提高了天气灾害预警的能力。

三、提高气象科学研究水平新一代天气雷达的出现，推动了气象科学领域的发展和进步，为气象研究提供了更加完整和精细的数据支撑。

在气象公共服务和科学研究中，新一代天气雷达在轨道降水、雷暴强度、基流反演等方面的应用，为气象科学研究提供了新的思路和研究方法，能够有效地推进气象科技进步，提高气象科技的水平。

总之，新一代天气雷达在天气预报预警中的作用十分关键和重要。

它的出现改变了气象探测和预报的方式和手段，提高了天气预报准确率，加强了天气灾害预警能力，推动了气象科学的研究和发展。

我们期待着新一代天气雷达能够得到更加广泛的应用和普及，为人们的生活和工作带来更多的便利和安全。

第35卷第2期热带气象学报JOURNAL OF TROPICAL METEOROLOGYVol.35,No.2张诚忠，薛纪善，冯业荣，等.基于贝叶斯方案的雷达反射率反演水汽及其同化试验[J].热带气象学报，2019，35(2)：145-153.文章编号:1004-4965(2019)02-0145-9基于贝叶斯方案的雷达反射率反演水汽及其同化试验张诚忠1，薛纪善2，冯业荣1，黄燕燕1，戴光丰1(1.中国气象局广州热带海洋气象研究所/广东省区域数值天气预报重点实验室，广东广州510640；2.中国气象科学研究院，北京100081)摘要:雷达资料是目前为数不多有能力为高分辨率预报模式提供高分辨率信息资料的资料之一。

为充分利用该资料所包含的中小尺度信息，文中基于雷达反射率，利用贝叶斯方法反演出大气相对湿度；将质控后的资料引入3Dvar 系统进行同化分析，为高分辨率模式提供初值场。

以台风“妮妲”登陆为例，通过一维反演及三维变分系统分析，有效地订正了实况有回波而模式预报无回波区域的大气湿度趋于合理，增加背景场的湿度，减小模拟回波比观测偏强的区域的大气湿度；同化大气湿度后模式在前6小时报出的台风外围回波分布、演变更合理，改进了降水雨带的分布与强度。

1个月的批量试验反映1D+3Dvar 同化雷达资料后，大气对流层中低层（850~400hPa ）增湿明显，其增湿影响程度可延续12小时以上。

其逐时降水预报在前12小时的TS 均比控制试验高，而大于5mm 以上降水预报偏差则与控制试验的大略一致或更接近1。

关键词:雷达反射率；湿度反演；贝叶斯方法；同化；试验中图分类号:P435文献标识码:ADoi ：10.16032/j.issn.1004-4965.2019.013收稿日期:2018-03-08;修订日期:2018-12-23基金项目:自然科学基金项目(41675099、41705089)；973项目(2015CB452802)；广州市科技计划项目(201604020012、GYHY201406003)共同资助通讯作者:张诚忠，广西壮族自治区人，研究员级高级工程师，博士，主要从事数值预报、资料同化和中小尺度天气研究。

引言云降水微物理和动力特征的探测对于理解降水的形成和发展、降水系统和周边环境的相互作用、云系对大气辐射影响、检验和验证数值模式云降水参数化方案和云降水模拟能力有非常重要的作用。

地面的雨滴谱可以通过雨滴谱仪进行直接观测，空中的云降水参数可以通过飞机进行直接观测，但飞机很难获取云降水参数的连续时空分布，特别是对流系统内的上升速度、滴谱等观测更加困难。

气象雷达通过主动遥感方式，可以获取到云降水的回波强度、径向速度和速度谱宽等参数的三维分布的连续变化，在一定假设情况下，得到雨滴谱参数和风场等三维分布。

通常雨滴谱反演分为两类，第一类是假定雨滴谱的分布特征来反演雨滴谱参数，如指数分布反演两个参数，Gamma 分布反演三个参数，这包括双线偏振雷达反演雨滴谱参数、利用双波段云雷达回波强度差反演雨滴谱参数等方法；第二类是直接反演雨滴谱分布，这种方法必须基于垂直观测的多普勒功率谱数据。

云和降水虽然是紧密联系的，但因粒子大小差别很大，而后向散射能力与粒子尺度的六次方成正比(瑞利散射条件下)，所以云的回波强度要远远小于降水。

探测云的云雷达(采用毫米波)与探测降水的天气雷达(采用厘米波)在雷达最小可测回波强度、波长、扫描方式等方面有很大的差别。

最小可测回波强度是云雷达一个非常重要的指标，云雷达通常采用短波长和脉冲压缩刘黎平.2021.毫米波云雷达观测和反演云降水微物理及动力参数方法研究进展[J].暴雨灾害,40(3):231-242LIU Liping.2021.Reviews on retrieval methods for microphysical and dynamic parameters with cloud radar [J].Torrential Rain and Disas-ters,40(3):231-242毫米波云雷达观测和反演云降水微物理及动力参数方法研究进展刘黎平(中国气象科学研究院灾害天气国家重点实验室，北京100081)摘要：云雷达是探测和反演云降水微物理及动力参数精细结构的重要手段。

利用毫米波云雷达数据反演层云微物理参数和云内湍流耗散率作者：黄兴友陆琳洪滔梅垚杨敏来源：《大气科学学报》2020年第05期摘要利用地基毫米波雷达进行云参数及云内湍流特性的探测和反演。

根据云雷达回波的功率谱数据，反演出大气垂直运动速度和云微物理参数，得到云内湍流耗散率ε的大小和分布情况，并进一步研究和分析了云内空气垂直运动与云微物理参数、反射率因子、多普勒速度、速度谱宽变化的关系，更好地了解云的演变情况。

对2016年8月8日四川稻城的一次层状云过程的探测和反演表明：1）粒子有效半径随着上升气流的增强而增大，由于碰并聚合的作用，粒子数浓度也呈现相应减小的趋势。

2）云内湍流耗散率ε在云底、云顶较大，云内较小，量级在10-8～10-2 m2·s-3，多普勒速度能谱验证了假设雷达探测湍涡的尺度在惯性副区的合理性。

3）随着上升气流的增强，云粒子的下沉运动相应减小，速度谱宽相应增大。

关键词毫米波雷达;湍流耗散率;空气垂直运动;云微物理参数;反演在地球-大气系统中，云是调节气候的重要因素。

云的形成、结构和生命周期与湍流紧密相关（Feingold et al.，1999）。

湍流不仅加强了云内的混合，还因卷夹作用，引起地面热量、动量、水汽和物质的向上输送，可以为成云区提供水汽和云凝结核，对云的生长有促进作用，进而改变云特性和降水分布情况。

所以云内湍流能改变云内的温-湿环境，影响云的生消过程或云的生命周期（Bouniol et al.，2004;Wang et al.，2006）。

由于云在高空，直接探测云微物理参数（彭冲等，2016;杨文霞等，2018）和湍流比较困难，利用地基毫米波云雷达（邱玉琚等，2012），进行云参数和云内湍流耗散率的遥感探测是比较有效的途径。

除了云高云厚等宏观信息外，根据毫米波雷达回波数据，能够反演云内粒子大小、数浓度、冰水含量等云微物理参数（樊雅文等，2013;黄兴友等，2019），因而在观测非降水云和弱降水云方面有独特的优势（Hobbs and Funk，1984;Kollias et al.，2007;宗蓉等，2014）。

气象雷达反演算法及应用研究气象雷达反演是从雷达回波信号中提取地面和云层的物理参数，如回波反射率因子、降水率等。

反演算法的精度是气象雷达的运用和卫星遥感的精度追求。

它是天气预报、气候研究、资源探测等领域不可或缺的一部分。

本文将介绍常见的气象雷达反演算法，并探讨它在实际应用中的一些局限与实践。

1. 反演算法的分类气象雷达反演算法可以分成两大类：定量化降水估算和云微物理参数反演。

前者是根据雷达反演出的反射率因子，根据经验或模型计算出降水强度，并作为预报的依据；后者是根据气象雷达的反演回波强度及雷达分辨率、波长，反演出云、雨滴或冰晶的物理参数。

这些参数可以更准确地了解云和降水的结构和特性。

2. 常见反演算法（1）反射率-降水率关系法定量化降水估算的反演算法大都是建立在反射率因子-降水率的经验公式基础上。

利用雷达接收到的回波强度，计算出反射率因子，根据反射率因子和经验公式，反推出降水率的情况。

例如，常见的SMOS降水估算算法使用了Z-R关系（即反射率-降水率关系），它根据反射率和降水率之间的乘方关系推出降水率。

这种方法需要充分考虑气象选择性条件、雨强的非线性响应和不同的降水类型，以提高预报精度。

（2）扫描策略和回波分割法在反演云微物理参数方面，最重要的问题是精确定位反演目标。

为此，有必要精心设计探测策略和回波分割算法。

回波分割，即将不同颜色代表的区域，按照不同的与大气和云雾相互作用关系，划分为属于不同层次的反演目标。

实现这样的目的，即需要在地基和卫星的气象雷达数据模型的基础上，综合运用计算机技术、数字信号处理技术等多种手段，对不同反演目标的电磁反射特性进行精确分析。

（3）微波散射理论微波散射理论是研究大气微波电磁波传播和反射的数学模型。

它能为雷达反演云、雨、雪粒子及其物理参数提供理论基础。

目前，散射微物理反演方法是在气象雷达反演技术中最重要的一种反演方法之一。

3. 局限与实践虽然气象雷达反演技术具有重要的应用价值，但也存在一些局限，这些问题常常影响反演结果的精确度。