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毫米波测云雷达系统的定标和探测能力分析及其在反演云微物理参数中的初步研究毫米波测云雷达系统的定标和探测能力分析及其在反演云微物理参数中的初步研究摘要：云是大气中重要的水汽和水汽凝结物的气溶胶的一种形式，对于天气预报、气候研究和空气质量评估等起着重要的作用。
毫米波测云雷达系统能够探测和反演云微物理参数，为理解云的演化和变化提供了重要的利器。
本文对毫米波测云雷达系统的定标和探测能力进行了分析，并对其在反演云微物理参数中的初步研究进行了探讨。
关键词：毫米波测云雷达，定标，探测能力，云微物理参数，反演第一章引言1.1 研究背景和意义云是大气中重要的水汽和水汽凝结物的气溶胶的一种形式，在大气中起着重要的作用。
云对于天气预报、气候研究和空气质量评估等具有重要的影响。
因此，对云的形成、演化和变化进行研究具有重要的科学意义和应用价值。
1.2 研究现状传统的测云方法主要依赖于雷达系统，其中毫米波测云雷达系统是目前广泛应用的一种。
毫米波测云雷达系统通过测量云中的散射信号来获取云的微物理参数，如云液态水含量、云粒子数浓度、云粒子尺寸分布等，从而实现对云的反演研究。
1.3 研究目的和内容本文旨在分析毫米波测云雷达系统的定标过程、探测能力，并初步探讨其在反演云微物理参数中的应用。
具体内容包括毫米波测云雷达系统的工作原理和结构、定标方法和探测能力分析，以及在反演云微物理参数中的初步研究。
第二章毫米波测云雷达系统的工作原理和结构2.1 工作原理毫米波测云雷达系统利用较高频率的毫米波来探测云中的散射信号。
当毫米波与云中的水滴或冰晶发生相互作用时，会发生不同程度的散射，形成返回到雷达系统的回波信号。
根据回波信号的特征，可以确定云的位置、类型和微物理参数。
2.2 结构毫米波测云雷达系统一般由天线系统、雷达发射机和接收机、信号处理系统等部分组成。
其中，天线系统用于发射和接收雷达信号，发射机和接收机负责雷达信号的发射和接收，信号处理系统用于对接收到的回波信号进行处理和分析。
陈双，符娇兰，２０２１．华北地区雪密度不同的两次降雪过程对比分析［Ｊ］．气象，４７（１）：３６ ４８．ＣｈｅｎＳ，ＦｕＪＬ，２０２１．ＣｏｍｐａｒａｔｉｖｅａｎａｌｙｓｉｓｏｆｔｗｏｓｎｏｗｅｖｅｎｔｓｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔｓｎｏｗｄｅｎｓｉｔｙｉｎＮｏｒｔｈＣｈｉｎａ［Ｊ］．ＭｅｔｅｏｒＭｏｎ，４７（１）：３６ ４８（ｉｎＣｈｉｎｅｓｅ）．华北地区雪密度不同的两次降雪过程对比分析陈 双１，２ 符娇兰１，２１国家气象中心，北京１０００８１２中国气象局 河海大学水文气象研究联合实验室，北京１０００８１提 要：利用加密降雪观测资料、地面常规观测、ＦＹ ２Ｅ卫星观测及ＥＲＡ５再分析资料对华北地区两次融化比存在显著差异的降雪过程其降雪特征、云内垂直热动力结构、降水粒子垂直分布、地面气温和地表温度等进行了对比分析，揭示了热动力垂直结构和水汽条件对降雪过程的雪密度影响。
结果表明：融化比较大降雪过程（简称“０１０３”过程）整层温度偏低，位于对流层低层的－１８～－１２℃温度层较为深厚，与最大上升运动中心、水汽饱和区相重合，有利于树枝状雪花的形成进而产生较大融化比，其云中粒子以冰相粒子为主；融化比较小降雪过程（简称“１１２９”过程）整层温度偏高，前述温度层位于对流层高层，较为浅薄，且位于最大上升运动中心下方，其云层下部存在较多过冷水滴，有利于凇附作用进而产生较小融化比；“０１０３”过程短波槽较浅，导致最大动力抬升层次低，－１８～－１２℃温度层位于暖锋锋区附近，锋前暖平流有利于深厚温度层的建立和维持，水汽主要来自低层偏东气流输送，导致其水汽含量偏小；“１１２９”过程主要由高空槽前暖湿气团沿冷锋锋面爬升所引起，动力抬升位于中高层，－１８～－１２℃温度层位于冷锋锋区上部，温度直减率大，导致－１８～－１２℃温度层较为浅薄，中层西南风水汽输送提供了有利水汽条件。
关键词：积雪，融化比，水汽条件，热动力垂直结构中图分类号：Ｐ４５８ 文献标志码：Ａ 犇犗犐：１０．７５１９／ｊ．ｉｓｓｎ．１０００ ０５２６．２０２１．０１．００４ＣｏｍｐａｒａｔｉｖｅＡｎａｌｙｓｉｓｏｆＴｗｏＳｎｏｗＥｖｅｎｔｓｗｉｔｈＤｉｆｆｅｒｅｎｔＳｎｏｗＤｅｎｓｉｔｙｉｎＮｏｒｔｈＣｈｉｎａＣＨＥＮＳｈｕａｎｇ１，２ ＦＵＪｉａｏｌａｎ１，２１ＮａｔｉｏｎａｌＭｅｔｅｏｒｏｌｏｇｉｃａｌＣｅｎｔｒｅ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００８１２ＣＭＡ ＨＨＵＪｏｉｎｔＬａｂｏｒａｔｏｒｙｆｏｒＨｙｄｒｏｍｅｔｅｏｒｏｌｏｇｉｃａｌＳｔｕｄｉｅｓ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００８１犃犫狊狋狉犪犮狋：Ｂｙｕｓｉｎｇｄｅｎｓｅｌｙｏｂｓｅｒｖｅｄｓｎｏｗｆａｌｌ，ｓｕｒｆａｃｅｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎ，ＦＹ ２ＥｓａｔｅｌｌｉｔｅＴＢＢａｎｄＥＲＡ５ｒｅａｎａｌｙｓｉｓｄａｔａ，ｃｏｍｐａｒａｔｉｖｅａｎａｌｙｓｉｓｉｓｃａｒｒｉｅｄｏｕｔｆｏｒｔｗｏｓｎｏｗｆａｌｌｅｖｅｎｔｓｗｉｔｈｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙｄｉｆｆｅｒ ｅｎｔｓｎｏｗｔｏｌｉｑｕｉｄｒａｔｉｏｓ（ＳＬＲ）ｉｎＮｏｒｔｈＣｈｉｎａ．Ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅａｎａｌｙｓｉｓｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｏｆｔｈｅｓｎｏｗｆａｌｌｃｈａｒａｃ ｔｅｒｉｓｔｉｃｓ，ｖｅｒｔｉｃａｌｔｈｅｒｍｏｄｙｎａｍｉｃｓｔｒｕｃｔｕｒｅｉｎｃｌｏｕｄｓ，ｖｅｒｔｉｃａｌｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎｐａｒｔｉｃｌｅｓａｎｄｓｕｒ ｆａｃｅｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，ｔｈｅｅｆｆｅｃｔｏｆｖｅｒｔｉｃａｌｔｈｅｒｍｏｄｙｎａｍｉｃｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄｗａｔｅｒｖａｐｏｒｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓｏｎｓｎｏｗｄｅｎｓｉ ｔｙｉｓｒｅｖｅａｌｅｄ．ＴｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｅｖｅｎｔｗｉｔｈｈｉｇｈｅｒＳＬＲ（ｈｅｒｅｉｎａｆｔｅｒｒｅｆｅｒｒｅｄｔｏｔｈｅ３ｒｄＪａｎｕａｒｙＣａｓｅ）ｏｃｃｕｒｓｉｎａｃｏｌｄｅｒｃｏｎｄｉｔｉｏｎｆｒｏｍｓｕｒｆａｃｅｔｏｕｐｐｅｒａｔｍｏｓｐｈｅｒｅ，ａｎｄｔｈｅｖｅｒｔｉｃａｌｌａｙｅｒｗｉｔｈｔｅｍｐｅｒａ ｔｕｒｅｂｅｔｗｅｅｎ－１８℃ｔｏ－１２℃ｉｓｍｕｃｈｔｈｉｃｋｅｒ，ｗｈｉｃｈａｌｍｏｓｔｃｏｉｎｃｉｄｅｓｗｉｔｈｔｈｅｌｅｖｅｌｏｆｍａｘｉｍｕｍａｓｃｅｎｄ ｉｎｇｍｏｔｉｏｎｉｎｔｈｅｃｌｏｕｄ．Ｔｈｅｐｅｒｆｅｃｔｍａｔｃｈｏｆｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅａｎｄｖｅｒｔｉｃａｌｍｏｔｉｏｎｉｎｔｈｅｃｌｏｕｄｌｅａｄｓｔｏｔｈｅｆｏｒ ｍａｔｉｏｎｏｆｄｅｎｄｒｉｔｉｃｓｎｏｗｆｌａｋｅａｎｄａｈｉｇｈｅｒＳＬＲ．Ｉｎａｄｄｉｔｉｏｎ，ｔｈｅｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎｐａｒｔｉｃｌｅｓａｒｅｍａｉｎｌｙｉｃｅ ｐｈａｓｅ 国家重点研发计划（２０１８ＹＦＦ０３００１０４）资助２０１９年８月１日收稿； ２０２０年６月１６日收修定稿第一作者：陈双，主要从事短期天气预报和分析．Ｅ ｍａｉｌ：ｃｓｊ８７１５＠１６３．ｃｏｍ通讯作者：符娇兰，主要从事灾害性天气诊断和预报技术研究．Ｅ ｍａｉｌ：ｂｌｕｅｌｉｌｙｆｌｙ＠１６３．ｃｏｍ第４７卷第１期２０２１年１月 气 象ＭＥＴＥＯＲＯＬＯＧＩＣＡＬＭＯＮＴＨＬＹ Ｖｏｌ．４７ Ｎｏ．１Ｊａｎｕａｒｙ ２０２１ｐａｒｔｉｃｌｅｓｉｎｔｈｅ３ｒｄＪａｎｕａｒｙＣａｓｅ．ＴｈｅｃａｓｅｗｉｔｈｌｏｗｅｒＳＬＲ（ｈｅｒｅｉｎａｆｔｅｒｒｅｆｅｒｒｅｄｔｏｔｈｅ２９ｔｈＮｏｖｅｍｂｅｒＣａｓｅ）ａｐｐｅａｒｓｉｎａｗａｒｍｅｒｃｏｎｄｉｔｉｏｎ．Ｔｈｅｖｅｒｔｉｃａｌｌａｙｅｒｗｉｔｈｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｂｅｔｗｅｅｎ－１８℃ｔｏ－１２℃ｉｓｒｅｌａ ｔｉｖｅｌｙｔｈｉｎｎｅｒ，ｗｈｉｃｈｉｓｌｏｃａｔｅｄｂｅｌｏｗｔｈｅｌｅｖｅｌｏｆｉｔｓｍａｘｉｍｕｍａｓｃｅｎｄｉｎｇｍｏｔｉｏｎ．ＴｈｉｓｋｉｎｄｏｆｐｒｏｆｉｌｅｓｏｆｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅａｎｄｖｅｒｔｉｃａｌｍｏｔｉｏｎｉｎｔｈｅｃｌｏｕｄｗｏｕｌｄｒｅｓｕｌｔｉｎａｌｏｗＳＬＲｓｎｏｗｆａｌｌ．Ｂｅｓｉｄｅｓｔｈｉｓ，ｔｈｅｒｅａｒｅｌａｒｇｅａｍｏｕｎｔｓｏｆｓｕｐｅｒ ｃｏｏｌｅｄｗａｔｅｒｄｒｏｐｌｅｔｓｉｎｔｈｅｌｏｗｅｒｌｅｖｅｌｏｆｔｈｅｃｌｏｕｄ，ｔｈｕｓｔｈｅｒｉｍｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓｍａｙｏｃｃｕｒ，ｗｈｉｃｈｗｏｕｌｄｃａｕｓｅａｌｏｗｅｒＳＬＲｆｕｒｔｈｅｒ．Ｔｈｅ３ｒｄＪａｎｕａｒｙＣａｓｅｉｓｍａｉｎｌｙｃａｕｓｅｄｂｙａｓｈｏｒｔ ｗａｖｅｔｒｏｕｇｈ，ｔｈｕｓｉｔｓａｃｃｅｎｔｍｏｔｉｏｎｉｓｒｅｌａｔｉｖｅｌｙｗｅａｋｅｒｗｉｔｈｉｔｓｐｅａｋｉｎｌｏｗ ｌｅｖｅｌｌａｙｅｒ．Ｔｈｅｌａｙｅｒｗｉｔｈｔｅｍｐｅｒａ ｔｕｒｅｂｅｔｗｅｅｎ－１８℃ｔｏ－１２℃ｉｓｌｏｃａｔｅｄｎｅａｒｔｈｅｆｒｏｎｔａｌｚｏｎｅｏｆａｗａｒｍｆｒｏｎｔ，ｗｈｅｒｅｔｈｅｒｅｉｓａｓｔｒｏｎｇｗａｒｍａｄｖｅｃｔｉｏｎａｎｄａｓｍａｌｌｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｌａｐｓｅｒａｔｅ．Ｔｈｉｓｉｓｔｈｅｍａｉｎｒｅａｓｏｎｗｈｙｔｈｅ－１８℃ｔｏ－１２℃ｌａｙ ｅｒｆｏｒｔｈｅ３ｒｄＪａｎｕａｒｙＣａｓｅｉｓｔｈｉｃｋ．Ｗｈｉｌｅｔｈｅ２９ｔｈＮｏｖｅｍｂｅｒＣａｓｅｉｓｍａｉｎｌｙｃａｕｓｅｄｂｙａｄｅｅｐｕｐｐｅｒｔｒｏｕｇｈ，ｗｈｉｃｈｇｅｎｅｒａｔｅｓａｓｔｒｏｎｇｕｐｄｒａｆｔｗｉｔｈｉｔｓｐｅａｋｉｎｕｐｐｅｒ ｌｅｖｅｌｌａｙｅｒ．Ｔｈｅｌａｙｅｒｗｉｔｈｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｂｅｔｗｅｅｎ－１８℃ｔｏ－１２℃ｉｓｌｏｃａｔｅｄｏｖｅｒｔｈｅｆｒｏｎｔａｌｚｏｎｅｏｆａｃｏｌｄｆｒｏｎｔ，ｗｈｅｒｅｔｈｅｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｌａｐｓｅｒａｔｅｉｓｍｕｃｈｌａｒｇｅｒ，ｔｈｕｓ－１８℃ｔｏ－１２℃ｌａｙｅｒｉｓｓｈａｌｌｏｗ．Ｍｅａｎｗｈｉｌｅ，ｗａｔｅｒｖａｐｏｒｐｒｏｖｉｄｅｄｂｙｅａｓｔｅｒｌｙｏｖｅｒｂｏｕｎｄａｒｙｌａｙｅｒ，ｗｈｉｃｈｉｓｔｈｅｐｒｉｍａｒｙｓｏｕｒｃｅｆｏｒｔｈｅ３ｒｄＪａｎｕａｒｙＣａｓｅ，ｉｓｇｅｎｅｒａｌｌｙｌｅｓｓ；ｗｈｉｌｅｔｈｅｓｏｕｔｈ ｗｅｓｔｅｒｌｙｉｎｆｒｏｎｔｏｆｔｈｅｕｐｐｅｒｔｒｏｕｇｈｂｒｉｎｇｓａｐｌｅｎｔｙｏｆｗａｔｅｒｖａｐｏｒｆｏｒｔｈｅ２９ｔｈＮｏｖｅｍｂｅｒＣａｓｅ．犓犲狔狑狅狉犱狊：ｓｎｏｗｆａｌｌｄｅｐｔｈ，ｓｎｏｗ ｔｏ ｌｉｑｕｉｄｒａｔｉｏ，ｍｏｉｓｔｕｒｅｃｏｎｄｉｔｉｏｎ，ｖｅｒｔｉｃａｌｔｈｅｒｍｏｄｙｎａｍｉｃｓｔｒｕｃｔｕｒｅ引 言我国因降雪造成的灾害主要分布在内蒙古中部、新疆天山以及青藏高原东北部等地（郝璐等，２００２）。
星载毫米波测云雷达在研究冰雪天气形成的云物理机制方面的应用潜力仲凌志;刘黎平;陈林;王瑾;牟蓉;沃伟峰【期刊名称】《气象学报》【年(卷),期】2010(068)005【摘要】从2008年1月10日起,受强冷空气和暖湿气流共同影响,中国南方大部分地区遭遇1954年以来罕见的冰冻天气,此次天气过程持续时间长、冰冻范围广、受灾程度重.文中简要介绍了毫米波雷达的探测特点及衰减特性;重点利用CloudSat 卫星上搭载的3 mm波长云廓线毫米波雷达(CPR)的探测结果分析了1月28日、2月10日南方冰雪天气形成的云物理机制,并且与C波段测雨雷达探测结果对比;结果表明:(1)毫米波雷达具有高空间分辨率,能够清楚地反映云的垂直和水平结构,且清晰地反映云中0℃层融化带的垂直特征.(2)1月28日湖南冻雨、2月10日贵州冻雨分别是"冰雪-雨-过冷雨"和"过冷云-过冷雨"两种典型的云物理机制,云内0℃层融化带的强度和厚度与近地面温度的高低是能否形成冻雨天气的关键因素.(3)毫米波雷达在冰冻天气研究中有很大的应用潜力;充分将毫米波雷达与天气测雨甫达以及其他遥感手段结合,可以取长补短、相得益彰.发展毫米波探测技术将对研究各种天气形成的微观物理机制、云物理的发展、气候变化的研究及人工影响天气等工作均有重要意义.【总页数】12页(P705-716)【作者】仲凌志;刘黎平;陈林;王瑾;牟蓉;沃伟峰【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;南京信息工程大学大气物理学院,南京,210044;中国气象科学研究院灾害天气国家重点实验室,北京,100081;国家卫星气象中心,北京,100081;贵州省气象局,贵阳,550002;重庆市气象台,重庆,401147;国家气象中心,北京,100081【正文语种】中文【中图分类】P412.25【相关文献】1.毫米波测云雷达回波信号衰减补偿仿真研究 [J], 黄勤;高玉春2.星载毫米波测云雷达资料的云特征分析 [J], 严卫;杨汉乐;叶晶3.毫米波云雷达与CL51激光云高仪测云差异研究 [J], 乔晓燕;李栋;尹佳莉4.基于毫米波测云雷达的云粒子相态识别研究 [J], 任雍; 梁莺; 刘光普; 周亭亭5.毫米波测云雷达二次回波的回扩识别和距离旁瓣研究 [J], 程周杰;魏鸣;郎亚军因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
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）。
2020年延安一次暴雪天气过程成因分析作者：王文波杨丽宁欣婷张小龙薛丹妮来源：《农业灾害研究》2024年第03期收稿日期：2023-12-09作者简介：王文波（1982—），男，陕西咸阳人，工程师，主要从事天气预报研究。
摘要：利用常规气象观测资料、延安多普勒天气雷达和NCEP的FNL逐6 h再分析资料，对2020年11月20—21日发生在延安市中北部的暴雪天气过程进行分析。
结果表明：高空槽前西南暖湿气流、700 hPa低空急流和切变线为降雪提供了充足的水汽和辐合抬升，在暴雪区形成深厚的湿层和上升运动。
暴雪区与500 hPa水汽通量散度辐合中心相对应，散度场表现为低层辐合、高层辐散的双辐合—辐散结构特征，θse等值线随高度向北倾斜，在中层形成稳定维持的θse密集锋区。
短时暴雪的雷达回波强度普遍在32～40 dBz，回波顶高4～6 km，内部有40 dBz以上小尺度积云对流回波不断生消，径向速度图上零速度线呈“S”形，并表现有“牛眼”结构特征。
关键词：暴雪；低空急流；双辐合辐散中图分类号：P458 文献标志码：B 文章编号：2095–3305（2024）03–0-04雨雪是冬春季灾害性天气之一，特别是暴雪天气对工农业生产、交通运输和人民生活等带来严重的不利影响[1]。
近年来，随着全球气候变化加剧，极端天气事件多发频发，位于黄土高原丘陵沟壑区的延安市，冬春季暴雪天气也呈现出增多、增强的趋势，加之复杂的地形环境，因暴雪造成的灾害损失不断增多。
因此，分析研究该区域暴雪天气的形成原因和特点，对防御和减少暴雪灾害损失具有重要意义。
针对暴雪天气，我国气象工作者从多个方面进行了大量的研究分析。
张桂莲等[2]对冷垫背景下冻雨和极端回流大暴雪成因机制进行了分析，指出500 hPa槽前暖湿气流、700 hPa西南急流和暖式切变线为2020年11月17—19日内蒙古中东部降雪提供了丰富的水汽和动力辐合，中高空暖湿空气沿低层冷垫爬升产生锋生是造成极端回流大暴雪的主要原因，动力锋生最强阶段和降雪最强时刻相对应。
