天氣雷達及其應(yīng)用

內(nèi)容概要

　　《氣象業(yè)務(wù)叢書：天氣雷達及其應(yīng)用》深入淺出地介紹了多普勒天氣雷達的基本原理及觀測方法，詳細闡述了多普勒天氣雷達在定量估測降水、強對流天氣等方面的業(yè)務(wù)應(yīng)用，并對多普勒天氣雷達應(yīng)用的發(fā)展趨勢和發(fā)展方向做了介紹。《氣象業(yè)務(wù)叢書：天氣雷達及其應(yīng)用》共九章，以新一代天氣雷達業(yè)務(wù)應(yīng)用為基礎(chǔ)，首先介紹了新一代天氣雷達的基本原理，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、功能、技術(shù)指標和觀測模式；其次是多普勒天氣雷達數(shù)據(jù)質(zhì)量控制，多普勒天氣雷達產(chǎn)品與算法，典型天氣系統(tǒng)雷達回波特征個例的綜合分析，其中天氣系統(tǒng)的雷達基本圖像識別、天氣雷達定量估測降水、強對流天氣的天氣雷達探測和臨近預(yù)報、典型天氣系統(tǒng)雷達回波特征個例的綜合分析是本書的重點；最后對新一代天氣雷達應(yīng)用的發(fā)展方向做了闡述。每章后都附有參考文獻，以便于查閱和進一步探究?！　　稓庀髽I(yè)務(wù)叢書：天氣雷達及其應(yīng)用》內(nèi)容充實，討論深入，適合作為天氣雷達、氣象業(yè)務(wù)和科研人員的參考用書，也可作為相關(guān)專業(yè)人員的培訓(xùn)教材。 

書籍目錄

第1章  天氣雷達探測原理1.1  電磁波在大氣中的散射、衰減、折射1.1.1  電磁波在大氣中的散射1.1.2  電磁波在大氣中的衰減1.1.3  電磁波在大氣中的折射1.2  天氣雷達測距測速原理1.2.1  天氣雷達測距原理1.2.2  天氣雷達測速原理1.3  雷達氣象方程1.3.1  一些重要的雷達參數(shù)1.3.2  雷達氣象方程1.4  影響天氣雷達觀測的若干因素1.4.1  地球曲率1.4.2  有效照射體積1.4.3  測速測距約束參考文獻第2章  天氣雷達系統(tǒng)及觀測方法2.1  天氣雷達發(fā)展概況2.1.1  天氣雷達發(fā)展概況2.1.2  新一代天氣雷達（CINRAD）2.2  天氣雷達系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能2.2.1  雷達數(shù)據(jù)采集單元（RDA）2.2.2  雷達產(chǎn)品生成子系統(tǒng)（RPG）2.2.3  主用戶處理器（PUP）2.2.4  多普勒天氣雷達監(jiān)控與自動標校功能2.3  主要技術(shù)指標（見附件1～4）2.4  雷達觀測模式介紹2.4.1  兩種基本取樣模態(tài)2.4.2  三種取樣方式2.4.3  觀測模式VCP2.4.4  觀測模式VCP2.4.5  觀測模式VCP2.4.6  觀測模式VCP2.4.7  雷達站海拔高度對探測的影響參考文獻附件  雷達主要技術(shù)指標附件1  CINRAD雷達（S波段）主要技術(shù)指標附件2  CINRAD雷達（C波段）主要技術(shù)指標附件3  S波段和C波段多普勒天氣雷達技術(shù)指標差別附件4  711、713和714天氣雷達技術(shù)指標第3章  多普勒天氣雷達數(shù)據(jù)質(zhì)量控制3.1  地物雜波消除3.1.1  普通地物雜波3.1.2  地物引起的虛假回波3.1.3  地物雜波抑制3.1.4  CINRADSA、SB、CB雷達地物雜波抑制的實施3.2  非降水回波3.2.1  同頻干擾3.2.2  飛機、艦船等回波3.2.3  鳥波3.2.4  海浪回波3.2.5  由天線輻散特性造成的虛假回波3.3  退距離折疊方法3.3.1  批處理方法3.3.2  相位編碼法退距離模糊的方法3.4  退測速模糊的方法3.4.1  用雙重復(fù)頻率（DPRF）擴展多普勒雷達可測速區(qū)間3.4.2  軟件退速度模糊的原理方法參考文獻第4章  多普勒天氣雷達基本圖像識別4.1  天氣尺度系統(tǒng)的識別與分析4.1.1  雷達回波強度圖像的識別4.1.2  多普勒速度圖像分析4.1.3  從徑向速度圖上識別鋒面系統(tǒng)4.1.4  臺風(fēng)雷達回波識別與分析4.1.5  溫帶氣旋天氣雷達回波圖像的基本特征4.1.6  低空急流在天氣雷達回波圖像上的表現(xiàn)形式4.1.7  輻合線（槽線、切變線）在天氣雷達回波圖像上的基本特征4.1.8  邊界層輻合線的天氣雷達回波圖像基本特征4.2  從天氣雷達圖上識別中小尺度天氣系統(tǒng)4.2.1  颮線的雷達回波特征4.2.2  中尺度對流系統(tǒng)的天氣雷達回波特征4.2.3  邊界層輻合線的天氣雷達回波特征4.3  地物和超折射回波特征4.3.1  地物的回波特征4.3.2  超折射回波的特征參考文獻第5章  產(chǎn)品及算法5.1  基本產(chǎn)品5.1.1  PPI與RHI顯示5.1.2  基本產(chǎn)品概述5.1.3  反射率因子（R）5.1.4  平均徑向速度（V）5.1.5  基本譜寬產(chǎn)品（SW）5.2  基數(shù)據(jù)的格式變換顯示產(chǎn)品5.2.1  CAPPI顯示5.2.2  任意垂直剖面產(chǎn)品5.2.3  回波頂高（ET）5.2.4  弱回波區(qū)產(chǎn)品（WER）5.2.5  組合反射率因子產(chǎn)品（CR）5.3  數(shù)據(jù)變換及物理量產(chǎn)品5.3.1  相對風(fēng)暴的平均徑向速度圖及速度區(qū)產(chǎn)品5.3.2  垂直累積液態(tài)水含量（VIL）5.3.3  降水處理算法（PPS）與產(chǎn)品5.3.4  速度方位顯示（VAD）算法與產(chǎn)品5.4  中尺度天氣系統(tǒng)及災(zāi)害性天氣識別產(chǎn)品5.4.1  SCIT算法與產(chǎn)品5.4.2  冰雹探測算法（HDA）與產(chǎn)品5.4.3  中氣旋算法與產(chǎn)品5.4.4  龍卷探測算法（TDA）與產(chǎn)品5.5  組網(wǎng)拼圖產(chǎn)品5.5.1  拼圖原理及拼圖策略5.5.2  拼圖產(chǎn)品參考文獻第6章  天氣雷達定量估測降水6.1  雷達估測降水的基本原理6.1.1  雷達估測降水原理6.1.2  Z-I關(guān)系分析6.1.3  雷達估測降水中的誤差源6.2  雷達定量估測降水方法6.2.1  ZlI關(guān)系法6.2.2  雷達雨量計聯(lián)合估測降水方法6.2.3  綜合方法6.3  估測降水系統(tǒng)的實現(xiàn)6.3.1  反射率因子預(yù)處理6.3.2  雨量計-雷達數(shù)據(jù)對的匹配6.4  降水估測評估方法6.4.1  評分方法6.4.2  統(tǒng)計方法6.4.3  評估注意事項6.5  雷達估測降水系統(tǒng)（QPEGS）介紹6.5.1  系統(tǒng)組成6.5.2  效果評估參考文獻第7章  強對流天氣的雷達回波特征及其臨近預(yù)報7.1  對流風(fēng)暴的分類及其雷達回波特征7.1.1  對流風(fēng)暴的分類7.1.2  普通對流單體的演變7.1.3  多單體風(fēng)暴和颮線7.1.4  對流風(fēng)暴尺度徑向速度特征識別7.1.5  超級單體風(fēng)暴7.1.6  中尺度對流系統(tǒng)7.1.7  風(fēng)暴運動7.2  強冰雹的天氣雷達探測和預(yù)警7.2.1  強冰雹產(chǎn)生的環(huán)境條件7.2.2  強冰雹的雷達回波特征7.2.3  強冰雹個例--2006年4月9日夜間湖南永州強烈冰雹7.3  龍卷的天氣雷達探測和預(yù)警7.3.1  有利于強龍卷產(chǎn)生的背景條件7.3.2  龍卷的多普勒天氣雷達探測和預(yù)警7.3.3  個例分析：2005年7月30日安徽靈璧F3級強烈龍卷7.4  雷暴大風(fēng)的天氣雷達回波特征和預(yù)警7.4.1  弱垂直風(fēng)切變條件下的雷暴大風(fēng)7.4.2  中等到強垂直風(fēng)切變條件下的雷暴大風(fēng)7.4.3  雷暴大風(fēng)個例分析7.5  對流暴雨的臨近預(yù)報7.5.1  造成對流暴雨的主要因子7.5.2  天氣雷達在對流暴雨臨近預(yù)報中的作用參考文獻第8章  典型天氣系統(tǒng)雷達回波特征個例的綜合分析8.1  近海登陸臺風(fēng)雷達回波特征分析8.1.1  2001年熱帶風(fēng)暴“百合”8.1.2  2004年熱帶風(fēng)暴“艾利”8.1.3  2004年“云娜”臺風(fēng)8.1.4  2007年“珍珠”臺風(fēng)8.1.5  2006年“桑美”臺風(fēng)8.2  梅雨鋒暴雨過程雷達回波特征分析8.2.1  2005年7月7-10日的梅雨鋒暴雨過程8.2.2  2007年7月7-9日梅雨鋒暴雨過程8.2.3  結(jié)論8.3  冰凍雨雪8.3.1  冰凍雨雪的形成8.3.2  南方低溫雨雪冰凍天氣的總體特點8.3.3  多普勒雷達探測冰凍雨雪特征分析8.3.4  2007年3月中國東部地區(qū)的一次大范圍強降雪過程分析8.4  暴雪8.4.1  冷流暴雪8.4.2  華北大范圍暴雪8.4.3  小結(jié)8.5  地形云降水雷達回波特征和流場分析8.5.1  概況8.5.2  張掖地區(qū)地形云降水雷達回波特征8.5.3  地形流場配置參考文獻第9章  天氣雷達及應(yīng)用的發(fā)展趨勢9.1  發(fā)展趨勢9.2  雙偏振技術(shù)9.2.1  雙偏振雷達測量原理及其優(yōu)越性9.2.2  雙線偏振雷達估測降雨強度9.2.3  利用雙偏振雷達探測資料識別降水粒子相態(tài)9.2.4  雙偏振雷達在人工影響天氣中的應(yīng)用9.2.5  發(fā)展雙偏振雷達技術(shù)探測應(yīng)思考的幾個問題9.3  相控陣天氣雷達9.3.1  相控陣天氣雷達的技術(shù)特點9.3.2  相控陣天氣雷達的應(yīng)用9.4  脈沖壓縮技術(shù)9.5  相位編碼技術(shù)9.6  氣象雷達組網(wǎng)9.7  雙（多）基地多普勒天氣雷達系統(tǒng)9.8  網(wǎng)絡(luò)雷達技術(shù)--分布式協(xié)同自適應(yīng)探測網(wǎng)絡(luò)天氣雷達系統(tǒng)（DCAS）9.9  毫米波測云雷達9.10  機載、星載雷達技術(shù)9.10.1  機載雷達9.10.2  國內(nèi)機載雷達發(fā)展階段9.10.3  星載雷達參考文獻

章節(jié)摘錄

　　第9章 天氣雷達及應(yīng)用的發(fā)展趨勢　　9.1 發(fā)展趨勢　　盡管近年來電子計算機技術(shù)飛躍發(fā)展，加快了科技成果向業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)化的速度，但由于技術(shù)和經(jīng)費等方面的原因，在2020年之前各國氣象部門采用更新一代的天氣雷達投入業(yè)務(wù)應(yīng)用的可能性很小。今后十年間，天氣雷達技術(shù)的發(fā)展將集中在以下幾個方面?！　。?）當(dāng)今大氣科學(xué)的發(fā)展重點是更長時間尺度的氣象研究和更短空間尺度的中小尺度氣象學(xué)研究和應(yīng)用，多普勒天氣雷達是天氣雷達發(fā)展的方向和趨勢。今后將進一步發(fā)展多普勒天氣雷達技術(shù)，擴展探測功能：目前多普勒天氣雷達主要是用于對與降水伴隨的災(zāi)害性天氣的監(jiān)測和短時預(yù)報，對晴空探測、特別是獲取晴空風(fēng)場信息，將是多普勒天氣雷達功能擴展的下一個目標。據(jù)估算采用相干累加技術(shù)有可能使雷達獲取晴空風(fēng)場的能力提高15～21dB。多普勒天氣雷達對下?lián)舯┝?、微下?lián)舯┝饔泻芎玫谋O(jiān)測能力，但由于這類惡劣天氣現(xiàn)象生命史極短，僅1～5min，最多不超過20min，改變現(xiàn)行多普勒天氣雷達掃描取樣的體制，可行的最簡單的途徑是在天線垂直波束上采用相控技術(shù)，形成多波束，這樣雷達僅做方位角一周的掃描便可以獲取低層大氣中三維立體的風(fēng)場數(shù)據(jù)信息，可以迅速而準確地監(jiān)測和預(yù)警下?lián)舯┝骰蛭⑾聯(lián)舯┝??！　。?）快速掃描技術(shù)將應(yīng)用于天氣雷達?，F(xiàn)有的天氣雷達是利用天線掃描的方法完成立體掃描的，一個體積掃描約需要5～10min，這對下?lián)舯┝鞯刃〕叨痊F(xiàn)象的探測就顯得慢了。為此，在水平方向旋轉(zhuǎn)的相控陣雷達技術(shù)可能應(yīng)用于天氣雷達中，以及用天線的旋轉(zhuǎn)完成水平掃描，用相控陣的方法完成垂直掃描的方法等?！　。?）加強對多普勒風(fēng)場反演技術(shù)的研究。目前對多普勒風(fēng)場資料的應(yīng)用仍處于定性階段，還沒有對多普勒天氣雷達獲取的風(fēng)場信息進行充分的應(yīng)用。要充分應(yīng)用，風(fēng)場信息要由定性轉(zhuǎn)為定量，單多普勒天氣雷達的反演技術(shù)是風(fēng)場信息定量應(yīng)用的關(guān)鍵?！　。?）雙線偏振雷達技術(shù)逐漸成熟，在常規(guī)多普勒雷達上增加雙線偏振功能，可以改善雷達探測降水和識別降水粒子相態(tài)和尺度的能力。美國將增加雙線偏振雷達功能。我國許多單位也準備開展雙線偏振雷達項目。到2015年快速掃描多普勒雷達、多極化雷達、毫米波（多普勒雷達）、調(diào)頻連續(xù)波雷達將會有迅速發(fā)展?！　。?）熱帶降水測量衛(wèi)星測雨雷達（TRMM-PR）是第一部星載測雨雷達。發(fā)射后經(jīng)過在軌測試定標之后，已向地面發(fā)回大量的雷達探測信息。星載相控陣雷達探測的范圍，特別是針對海洋、沙漠、高原等無人區(qū)的探測，今后將進一步加強星載測雨雷達及其探測信息處理和應(yīng)用研究?！　。?）分布式協(xié)同自適應(yīng)探測的網(wǎng)絡(luò)雷達系統(tǒng)技術(shù)，以擴大雷達的探測范圍?！　　?/pre>








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