基于对流风暴结构的双偏振雷达ZDR柱识别及应用研究*潘佳文1 徐鸣一2 吴举秀3 吴伟杰1 郑秀云1 彭 婕1 韩颂雨4 PAN Jiawen1 XU Mingyi2 WU Juxiu3 WU Weijie1 ZHENG Xiuyun1 PENG Jie1 Han Songyu41. 厦门市海峡气象开放重点实验室，厦门市气象局，厦门，3610122. 中国气象局气象探测中心，北京，1000813. 山东省气象防灾减灾重点实验室，山东省气象工程技术中心，济南，2500314. 浙江省气象信息网络中心，杭州，3100001. Xiamen Key Laboratory of Straits Meteorology，Xiamen Meteorological Bureau，Xiamen 361012，China2. CMA Meteorological Observation Centre，Beijing 100081，China3. Key Laboratory for Meteorological Disaster Prevention and Mitigation of Shandong，Shandong Meteorological Engineering Technology Center，Jinan 250031，China4. Zhejiang Meteorological Information Network Center，Hangzhou 310000，China2023-04-10收稿，2023-08-03改回.潘佳文，徐鸣一，吴举秀，吴伟杰，郑秀云，彭婕，韩颂雨. 2023. 基于对流风暴结构的双偏振雷达Z DR柱识别及应用研究. 气象学报，81（6）：943-957Pan Jiawen， Xu Mingyi， Wu Juxiu， Wu Weijie， Zheng Xiuyun， Peng Jie， Han Songyu. 2023. Identification of the Z DR column in dual polarization radar observations based on convective storm structure and related applications. Acta Meteorologica Sinica， 81（6）:943-957Abstract ZDR column, the quasi-vertical continuous column of enhanced differential reflectivity (i.e., ZDR≥1 dB) observed by dual-polarization radar, can extend well above the environmental 0℃ level. ZDRcolumn can provide information about the location andintensity of convective storm updraft, which makes it a useful tool for analyzing the evolution of convective storms. This paperintroduces an automatic ZDRcolumn identification algorithm, which is designed to provide diagnostic information pertinent toconvective storm warning. Based on the 3D structure characteristics of convective storms, the algorithm for ZDRcolumn identificationis designed and its morphological parameters are calculated. The application of ZDRcolumn morphological parameters in quantitative analysis of convective storms is explored by using Xiamen dual polarization radar and automatic weather station data. The study yields the following results. (1) Statistically significant differences exist between severe and non-severe storms in terms ofthe ZDRcolumn morphological parameters, indicating that these products can provide references for forecasters to distinguish the twotypes of convective storms. Once the ZDRcolumn depth reaches 1500 m, at least 60% of the volume scans are associated with severestorms. Similarly, once the thresholds for ZDR column volume, centroid height and maximum ZDRvalue reach 20 m3, 500 m and 3 dB,respectively, at least 70%, 70% and 50% of the volume scans are associated with severe storms. (2) The evolution of ZDRcolumns is an appropriate index that can reflect the development of convective storms, and the peak values of its morphological parameters precede the occurrence of severe convective weather. During the continuous severe convective weather process, the re-developmentof the ZDR column is earlier than that of the convective storm. (3) ZDRcolumns can predict the merging and splitting process ofconvective storms. The process of storm merging (splitting) is accompanied by the ZDR column merging (splitting). ZDRcolumnmerging (splitting) occurs earlier than that of the convective storm in 57% (69%) of the processes. (4) There is a correlation* 资助课题：国家重点研发计划（2022YFC3004101）、福建省自然科学基金（2022J011080、2022J01443）、山东省自然科学基金（ZR2020MD052）、浙江省自然科学基金（LZJMY23D050006）、厦门市社会发展领域指导性项目（3502Z20214ZD4005）。
X 波段双偏振相控阵天气雷达的防雷技术要点摘要本文是关于X 波段双偏振相控阵天气雷达的防雷技术要点的论文，主要介绍了防雷技术在X 波段双偏振相控阵天气雷达中的应用和重要性。
具体内容包括X 波段雷达的特点，雷电对雷达的危害以及防雷技术的分类和应用，最后结合实例分析了X 波段双偏振相控阵天气雷达中采取的防雷措施。
关键词：X 波段，双偏振，相控阵，雷达，防雷技术AbstractThis paper is about the lightning protection technology for X-band dual-polarized phased array weather radars. It mainly introduces the application and importance of lightning protection technology in X-band dual-polarized phased array weather radars. The specific content includes the characteristics of X-band radars, the harm of lightning toradars, the classification and application of lightning protection technology, and finally the lightning protection measures adopted in X- band dual-polarized phased array weather radars are analyzed with examples.Keywords: X-band, dual-polarization, phased array, radar, lightning protection technology.一、引言天气雷达是研究天气的重要工具之一，可用于监测降水、探测风暴和预测气象变化等。
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，可用于抑止地面回波和杂波，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止杂波和地面回波。
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，从而改变信号频率重量的相位特性，实现对杂波和地面回波的抑止。
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止。
起首，通过对双偏振回波信号进行差分处理，可以提取出各个重量的相位信息，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区分率和探测能力，使得对小标准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，抑止地面杂波的干扰。
这样可以提高雷达系统的探测灵敏度和可靠性，缩减对天气现象的遮盖效应。
差分传播相移滤波在天气雷达系统中的实现需要接受复杂的信号处理算法和运算方法。
起首，需要通过对雷达回波信号的采集和处理，得到到各个重量的振幅和相位信息。
然后，针对不同重量的相位信息，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，需要充分思量这些因素的影响，并进行相应的优化和调整。
一次人工防雹作业的双偏振雷达特征分析一次人工防雹作业的双偏振雷达特征分析近年来，随着人们对自然灾害的关注度增加，防雹技术得到了广泛关注和研究。
人工防雹作业作为一种常用的防雹手段，通过改变云内冰雹粒子的物理特性来减弱或消除降雹过程，从而减少雹灾的发生。
双偏振雷达作为人工防雹作业中最重要的探测工具之一，具备高分辨率、高灵敏度的特点，对于了解冰雹的微物理结构和监测天气演变具有重要意义。
本文基于一次人工防雹作业的现场观测数据，对于双偏振雷达所获取的数据进行了详细的分析和解读。
通过对雷达数据的处理和分析，可以得到冰雹粒子的类型、尺寸、形状等重要信息，为防雹人员提供了重要的决策参考。
首先，通过对雷达数据的处理，我们可以得到反射率因子、差分反射率因子、相位差以及线偏振率等参数。
其中，反射率因子是通过测量雷达回波的功率来计算的，反映了冰雹粒子的密度和数量。
差分反射率因子则是指垂直和水平极化波之间的差异，可以用来判定冰雹粒子的类型以及其与其他降水粒子的差异。
而相位差则是指垂直和水平极化波的相位差异，可以用来观测冰雹粒子的方向。
线偏振率是指垂直和水平极化波之间的相对强度差异，可以用来判断冰雹粒子的形状。
其次，根据以上参数，我们可以对冰雹粒子的微物理结构进行研究。
冰雹粒子的类型可以分为球状、针状、板状等，而且同一冰雹粒子的尺寸和形状可能会有一定的差异。
通过对反射率因子和差分反射率因子的分析，可以判断出冰雹粒子的类型，进而推测其可能的尺寸和形状。
通过对相位差和线偏振率的分析，可以得到冰雹粒子的方向和形状。
最后，针对此次人工防雹作业中的结果，我们发现在作业过程中，双偏振雷达所提供的信息对于评估作业效果和优化作业方案至关重要。
通过对雷达数据的实时监测和分析，防雹人员可以及时了解冰雹的微物理特性和发展趋势，从而确定最佳的作业时机和作业方式。
此外，对于决策者来说，通过对雷达数据的分析，可以更好地评估防雹作业的效果，并对再次作业进行调整和优化。
