多普勒天气雷达原理与业务.docx

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1、第一章引论1.1我国新一代天气达网1、天气雷达一般分为X波段、C波段、S波段,波长分别是3匣米.5互采.IO年来马鞍山是C波段，P2.在我国沿海和多降水的地区：布设I的中部地区：在我国.对流天，其他地区：C波段1.3我国新一代天雷达系筑的性能要求1.对灾害性天气有强的曲测和预鲁能力.（1）；：台风、暴丽呈大范围降水天气的监测柜高应于40:_时等小尺度强对流天气现象的有效监测和识别比离应MB（3）雷达探测能力在50km4可探测到的最小回波强度应不大于-7dBz（S波段）或3dBz（C波及）2,具有良好的定量测If到波注度的性能.定量估测大范围降水雷达接收机具有宽的动态范围，在IO（MB左右3、具

2、有良好的多普勒测速功能在应能观测到100ka左距离范国内的守T中的1句风场外祢4,应是智能型的探测系统,有丰富的软件支舟,对裱取的探测信息进行建合处理。5.在设计过程中需充分注廛与其他天气预报支持东统的相互衔接.从而具有开放式的良好界面.1.4新一代天气达的应用气城包括四个方面：1）就灾害性天气的上测和情警（2）定量估测大范因降水（3）荻取风场信息（4）改善高分解率数值天气预报慎式的初值爆1.4.1对灾害性天气的蜜濡和M1 .回波强度一直是判新建就流天气的IE要回被参数。2、径向速度分布图也是判断强天气的一种有效工具，在识别风害时特别有效.径向遑度分布图像中可以看出气流中的的希征.（1） 在径

3、像中表现为一个最大和最小的径向速度对,两个极值中心的旌发和雷达的射线!；（2）气流中的小尺度或反气囊在径向风吧”也表现为一个最大和最小的径向速度对,但中心连线走向则与雷达射线I相事克（3） （或反气旋则表现出最大，最小值得建线与雷达射线走向星-定的英舟1.4 2定量佑渡大蔚MI降水1,新一代天或雷达可以提供畲达估算的I小火S3小国的累枳雨量分布,还可提供更长时间累积降水量及过程总降水的分布。2,新一代留达用作信冽累积降水量分布时，普达采样的时间何福卡彳团ION.3、对于降水强度变化较大的对流性降水,采样时问问隔迂应更小一些.4、雷达估测降水与地面雨量计测量值（1）雷达本身的精度限制；（2降水类

4、型（影晌Z-R美系：（3雷达探测高度：（4）地面降水的爰异和风等多种因素的影响.1.4.3 风要值息径向速度图分布图、平均垂直风用发1.4.4 改善育分辨率It值天气9（摄模式的初值场1.5 我国新一代天达C1.NRAD概述CS:CINRAD-Cb.CC.CCJ和CD1 .新一代天气雷达采用全相干体机共有SASBCB由敏视达公司生产.结构与WSR-88D类似SCa）型达由国营七八四厂研制生产CCCCJ型雷达由电子工业部合肥38所研制生产2,新一代天气雷达由若干子基统构成，号个子系统都由计算机控制.这些子票统是：密达数据采集子系统（RDA）.密达产品生产子系统RPG）和主用户终端子系统（PUP）

5、以及连接它们的通讯疑踣.（1） RDA加RpG何由一条宽带通讯爱路连接（2） RpG和PUP间由一条卡带通讯线,路连接（3）由RDA的数字化基本数据SitRPG中的各种算法生产一系列的产品，通过PUP终端显示产品.1.5.1 ,达数，果第子系筑（RDA）RDA由四个部分构成：线.接收机和信号处理工主要功能：产生和发射射频脉冲.接收目标对这些尿冲的低射能量,并通过数字化形成基本数据。CINRDA-SA型雷达共产生日个级别的数据，RDA产生其中的两个级别：存档数据和，存档数抠。1.5.1.1 发射机一个高功率（峰值功率75OkW）非常稳定的IoCm的射板除冲1.5.1.2 天线（1）扫描方式CIN

6、RDA-Sa使用三种扫描方式：扫描方式1:5分钟完成14个不同仰角上的扫描（14/5）扫描方式2:6分件完成9个不同仰角上的扫描（9/6扫描方式3：10分钟完成5个不同仰角上的扫掂（5/10）（2）体扫模式（VCP）扫描方式确定一次体积扫中使用多少个仰角,而具体是那些仰戏史】由体扫,馍式（VCP）来规定.C1.NRAD-SR可有20个不同的YCP,目前只定义了共中的4个：VCP1.1.:规定5分钟内对M个具体仰角的扫描VCP21：规定6分钟内对9个具体仲角的扫描VCP31：规定IO分钟内对5个具体仰角的扫描（用3/斤|VCP32：确定的10分钟完成的5个具体仰施与VCP31相同。虬用旭板；小（

7、3）天气模式C1.RDA-SA使用两种天气模式：降水模次”，空模式一天气模式A：降水模式，使用YCPiI或YCP21天气模式B：言空模式，使用VCP31或VCP321.5.1.3 接收机当天场接收返回（后向散射能量时,它把信号传送给接收机.由于接收到的回波能量很小，所以在以模拟信号的形式传送势信号处理器之前必须由接收机进行放大.1.5.1.4 信号处理修当接收到接收机传来的模玄信号后,信号处理器完成三个重要的功能:备初效掘的距离模拟信号向新字化的叁本数据的转化（IB）；1.5.1.5 RiM胜控计算机主要功能：斑测和标定RDA硬件、形成RDA基数据和信息头数据（时间、仰角和标定参数等、管理宽劳

8、通讯、控制RDA和控制信号处理。1.5.1.6 RM内的效率记录第一级数据：指原始的由接收机输出的模拟数据，不进行保存.第二级数据：基数箔一反射率因于.平均位向速度、谱宽，在由各种，象算法进行处理前存储下来。1.5.1.7 %讯宽带通讯*置提供RDA和RPe间的高速双向数据传输。RI）A而RpG可在同一处，也可相距几千米。1.5.1.8 达产品生成子系筑（RPG）主要功能：对基本数抠进行处理和生成各料产品，并将产品通过窄带通讯段,路传输蛤用户.RPG是控制整个雷达系统的指令中心。在RPG产生第三级数据。1.5.2.1产品生成1,基数据：基本反射率因子，基本径向速度和基本谱宽产品2、导出产品；合

9、戊反射率因子、三种基数据的垂直剖面.风暴路径信息（STI）.垂直累积液态含水量（VI1.）.回波顶（ET）、冰雹指数（HI）.VAD风廓线（VIP）、中气旋（M）以及龙卷特征（TV3钟33秣m:使用的算诙是在所有仰角上挑选每个体枳扫描中每一个地点上最大反射挈因子.井杷它们组合成一个联合产品。1.5.22产品分发产品由RPG生产后，它们通过窄带通讯及路传送给各个用户。1.5.2.3达控制台（UCP）1. 达按,它通过RPG计算机实施施个雷达系统的控札1.TI具应用终辖和系统控制台的双重功能.应用终埼：用来发布命令和修正参数.系统控制台：允许雷达操作员通过与RPG的愫作系统的交互来达到文件堆护.文

10、件和数据的备份以及软件安装等。2、UCP可对RDA（须经RDA计算机投t.宽智通讯和RPG进行直接控制，并通过直接控制窄带通讯来何按控制用户.3、UCP对RDR的控制：（1）电源的选择：（2）改受体扫模式：（3）生歙启动体扫：（，1）RDA也痂启动：（5数据传侑4、UCP对RPG的控制：（1）控制通信：（2）关闭RPG；（3）自由文本信息（FTM）：（1）雷达状态监测.1.5.2.4第三版数据存档由RPG生产的第三级数据可以储存在光黄上.1.5.3主用户处理暮（RJP）主要功能：获或、存储和显示产品。PUP的主要功能：1产品请求（铁取）；2产品数据存i和管理；（3产品显示:（4）状态监视：（5

11、）产品愉轲注释.上图为产品显示的范围（1） 所有的数靠、算法和产品的范围可达230km；（2） 风暴识别和跟踪算法的有效区向一直扩屣到345km；（3）在345km和46Okm之间,没有算法被应用，但仍有反射半因子产品；（4）最低仰角（0,5）波束中心的海虞闲着更二的增加而增加,在1.于很多层状云雨区的高度；在其高度为，高于大多数对流单体的高度.（5）波束宽度随着离开雷达距离的增如而展览.时30k卅先的融束宽度约泡.此时很难分解尺度在21以下的小尺度涡捉：在除他。.*-F8彳于明显的风暴夜福散特征的识别也会变得困难.1.7本拿总结1.常用的体扫模式有VCP1.1.YCP21和VcP31.其中通常在H出现的情况下使用，而在强对装单有显著降的情况下便用，其他情见下使用YCP31.2.天气雷达的主要局限性有三个：（1）波束中心的高度陵距离的增加而增加；（2）波束宽度随距离的用加而展览：（2）件辕区的存在。前的点使汨窗这对于远走高的目标的探测盥力降低,而第三点使狎雷达胪于季常近的目标甥的探测能力受限.