第一章引论新一代天气雷达概述CIRNAD/SA型雷达主要由RDA（Radar Data Acquisition）、RPG （Radar Product Generator）、PUP（Principal User Processor）三部份组成。
RDA（Radar Data Acquisition）由四个部份组成：发射机、天线、接收机、信号处置器。
发射机：产生高功率（峰值功率750KW）超级稳固的10cm的射频脉冲。
天线：扫描方式：扫描方式告知雷达在一次体积扫描中利用多少仰角和时刻。
CINRAD/SA利用三种扫描方式：扫描方式1#：5分钟完成14个不同仰角上的扫描；扫描方式2#：6分钟完成9个不同仰角上的扫描；扫描方式3#：10分钟完成5个不同仰角上的扫描；体扫模式：体扫模式规定利用哪个扫描方式，而且规定哪些具体的仰角。
目前CINRAD/SA概念的体扫模式有4个：VCP11(扫描方式1# )、VCP21(扫描方式2# )、VCP31(扫描方式3# )、VCP32(扫描方式3# )。
VCP31和VCP32的区别在与VCP31利用长脉冲而VCP32利用短脉冲。
最常常利用的VCP为VCP21接收机：放大由天线接收的回波能量，以便模数转换和后续处置。
信号处置器完成三种重要功能：地物杂波消除、模数转换，和退多普勒数据的距离折叠。
RPG（Radar Product Generator）主要任务是把RDA传来的大体数据，对其处置和生产各类产品分发给PUP。
产品分为大体产品和导出产品。
大体产品：指定仰角上的大体反射率因子、大体径向速度和大体谱宽产品。
导出产品：把体扫基数据通过特定算法而取得的产品。
PUP（Principal User Processor）获取、存储和显示产品。
主要功能包括：产品请求（获取）、产品数据存储和管理、状态监视、产品编辑注释产品请求方式：常规产品列表（RPS）、一次性请求（OTR）、产品-预警配对（PAP）天气雷达的局限性（1）是波束中心的高度随距离的增加而增加；（2）是波束宽度随距离的增加而展宽；（3）是静静锥区的存在。
（4）探测能力和雷达周围净空环境有关，受地物阻挡的影响大。
前两点使得雷达对于远距离的目标的探测能力降低，而第三点使得雷达对于超级近的目标物的探测能力受限。
第二章多普勒天气雷达原理后向散射截面后向散射截面的概念是：设有一个理想的散射体，其截面面积为σ，它能全数接收射到其上的全数能量，而且均匀地向周围散射，若该理想散射体返回雷达天线的电磁波能流密度，恰好等于同距离上实际散射体返回雷达天线的电磁波能流密度，则该理想散射体的截面面积σ就称为实际散射体的后向散射截面。
后向散射截面是一个虚拟的面积，它能够用来定量地表示粒子后向散射能力的强弱。
粒子的后向散射截面不等于它的几何截面。
球形粒子的散射球形粒子的散射专门大程度上依赖于粒子直径D和入射波长λ之比。
对于D远小于λ的情形下的球形粒子的散射称为瑞利散射（雷利散射）；而对于D和λ相当的情形下的球形粒子的散射称为米散射。
雷利散射λπαD =，当α<<1时（α<）， 6245D K λπσ=，D 为粒子直径，λ为入射波长，2122+-=m m K 其中m 为组成粒子介质的复折射指数。
有雷利散射的后向散射截面σ的公式能够看出：在雷利散射条件下，后向散射截面和粒子直径的6次方成正比和波长的4次方成反比。
后向散射还和2K 有关，水球的2K 值对为左右，冰球的2K 为，所以瑞利散射情形下冰球的后向散射截面大约只有一样大小水球的1/5。
米散射无论是冰球或和水球，其后向散射截面都随着球形粒子直径的增加而迅速地呈波动性地增大，当D 较大时，冰球后向散射截面随D 的增加而增大的速度超过水球。
电磁波在大气中的衰减和折射衰减电磁波在大气中的衰减是因为电磁波投射到气体分子或云雨粒子上时，一部份能量被散射，一部份能量被吸收而转变成热能或其他形式的能量。
折射标准大气折射、临界折射、超折射、无折射、负折射标准大气折射：在标准大气情形下，Rm=8500Km （等效地球半径），为实际地球半径的4/3倍，波束路径向下弯曲，这种折射称为标准大气折射。
能够代表中纬度地域对流层中大气折射的一般情形，一般称为正常折射。
临界折射：当波束路径的曲率和地球表面的曲率相同时，即波束传播路径与地表面平行，则称为临界折射。
超折射：当波束路径大于地球表面的曲率时，即雷达波束在传播的进程中将碰着地面，经地面反射后继续向前传播，再弯曲到地面，再经地面反射，重复多次，雷达波束在地面和某层大气之间，依托地面的反射向前传播，与波导管中的微波传播相似，故称为大气波导传播，又称超折射。
等效地球半径Rm<0。
产生超折射地物回波，呈辐辏状排列的短线强回波（和本地地形地物十分一致）。
产生的气象条件：气温向上递增，同时水汽压向上迅速递减，也就是常说的暖干盖的大气层结。
无直射：雷达波束沿直线传播。
负折射：雷达波束向上弯曲（湿度随高度增加，温度向上迅速递减）。
（多产生在盛夏大陆的中午，大气底层温度的递减率有可能大于干绝热递减率，从而产生负折射）雷达气象方程参数与发射机有关的参数波长λ，决定气象雷达性能的一个重要参数。
X 、C 、S 波段，我国新一代天气雷达利用C 、S 波段（即5公分、10公分雷达）。
脉冲宽度τ：探测脉冲的持续振荡时刻。
所以，脉冲长度 h=τc 。
因为雷达的收发特性，所以，有效照射深度为脉冲长度的一半τc/2（雷达径向的最小分辨率）。
脉冲功率Pt ：雷达脉冲的峰值功率称为脉冲功率。
为了增强雷达的探测能力，其脉冲功率常常专门大。
我国新一代天气雷达的Pt 在650~800Kw 之间。
脉冲重复频率：雷达每秒产生的触发脉冲的数量，PRF 表示。
我国新一代天气雷达的PRF 在300~1300Hz 之间。
脉冲重复周期PRT 为PRF 的倒数。
与天线有关的参数天线的方向图及波束宽度：在天线方向图上，两个半功率点方向的夹角，称为波束宽度。
CINRAD/SA 的天线直径9米左右，波束宽度在1°左右。
波束宽度越小，角分辨率越高，探测精度也越高，是雷达天线的重要技术参数。
天线增益G ：定向天线在最大辐射方向的能流密度和各向均匀辐射的天线能流密度之比。
CINRAD/SA 的天线增益G ≥44dB与接收机有关参数接收机灵敏度：接收性能分辨的最小可辨功率，P min 表示。
CINRAD/SA 的P min 短脉冲μs)为-107dBm ，对于长脉冲（μs ）为-113dBm 气象雷达方程∑=单位体积i t r r h G P P σπθφλ2222)2(ln 1024气象目标强度的气宇反射率和反射率因子反射率：单位体积中云雨粒子后向散射截面的总和称为反射率。
（和雷达参数有关） 反射率因子：单位体积中降水粒子直径6次方的总和称为反射率因子。
（和雷达参数无关，不同雷达能够彼此比较）由于反射率因子Z 的转变区间专门大（能够跨越几个数量级），为方便起见，采用dBZ 来表示反射率因子的大小dBZ = 0Z lg 10Z ⨯，其中360/1m mm Z =。
在雷达上dB 和dBZ 是完全不同的两个概念。
dB 表示回波功率的大小 m inlg 10P P dB r ⨯=。
最大不模糊距离和距离折叠最大不模糊距离是如此一个距离，当雷达发出一个脉冲碰到该距离处的目标物产生的后向散射回波返回到雷达时，下一个脉冲恰好发出，也就是他等于说光速在雷达两个脉冲之间的时刻距离所走距离的一半。
PRFC CT r ⨯==221max C 是光速，T 是雷达重复周期，PRF 是雷达重复频率。
距离折叠是指雷达对产生雷达回波的目标位置的一种识别错误，当目标物位于最大不模糊距离之外时，雷达却把目标物显示在最大不模糊距离之内的某个位置。
一般形象地称为“距离折叠”多普勒效应多普勒天气雷达通常不是直接测量多普勒频移，而是通过测量接踵返回的脉冲之间的位相差来肯定目标物的径向速度的最大不模糊速度和速度模糊多普勒雷达测量多普勒速度的方式是利用接踵返回的两个脉冲之间的相位转变来肯定多普勒速度值的，而它们的最大相位相移的上限是180°（π），与180°脉冲对相移所对应的目标物径向速度值称为最大不模糊速度，4max PRFV ⨯=λ ，其中λ是波长，PRF 是雷达重复频率。
速度模糊是指当多普勒速度大于V max 时，接踵返回的两个脉冲之间的相位转变超过180°（π），而雷达却只能测量出小于180°（π）的值，相应的给出的多普勒速度值也是小于V max 的值，咱们称那个现象就叫速度模糊。
谱宽谱宽实际上是指速度谱宽数据，它是对一个距离库中速度离散度的气宇，谱宽越大，速度估量的靠得住性就减小。
些典型的气象特征和条件可致使相对高的谱宽，他们包括：（1）气团的界面周围，如锋面边界和雷暴的出流边界；（2）雷暴；（3）切变区域；（4）湍流；（5）风切变；（6）降落速度不同的尺度不同的雨和雪。
一些非气象条件也可使谱宽增加，包括：（1）天线转速；（2）距离；（3）雷达的信噪比；雷达取样技术多普勒两难由“最大不模糊距离”和“最大不模糊速度”的公式：PRF C CT r ⨯==221max 和 4max PRFV ⨯=λ 可知，当雷达波长λ一按时，r max 与PRF 成反比，而V max 与PRF 成正比，即不存在一个PRF ，既使r max 较大，又使V max 较大，咱们称为“多普勒两难”。
由于“多普勒两难”，多普勒天气雷达常常利用不同的重复频率来测量反射率因子和径向速度数据。
用低PRF 测量反射率因子（取得大的R max ），用高PRF 测量径向速度（取得大的V max ）。
VCP21模式的取样方式：CINRAD/SA SB 雷达的基数据中的反射率因子是通过对沿着雷达径向的4个取样体积平均取得的，平均径向速度的分辨率和雷达的取样体积一致。
基数据的反射率因子的分辨率为1km ×1°，而径向速度和谱宽的分辨率为0.25km×1°第三章多普勒雷达图识别基础新一代天气雷达是在一系列固定仰角上扫描360°进行采样的，咱们实际看到的雷达图实际上是在圆锥的俯视平面图上分析空间的雷达回波。
识别反射率大体知识降水的反射率因子回波降水的反射率因子回波大致能够分为三种类型：积云降水回波、层状云降水回波、积云层状云混合降水回波。
零度层亮带：在0℃层上，冰晶和雪花在下降进程中开始融化时，表面上出现水膜，而尺寸转变不大，现在反射率因子因为水膜的出现而迅速增加，形成“零度层亮带”。
利用雷达进行台风定位，精度高于气象卫星定位。
“弓形回波”是地面大风的一个专门好的指示。
