湖南人工增雨云型的分析判别与多普勒天气雷达指挥系统的研制应用

对湖南主要人工增雨对象——积云和积层混合云作了多普勒天气雷达回波分析与判别,发现对流云在不同发展阶段回波特征有明显差异,而积层混合云持续时间长,回波特征变化小。综合分析回波强度、回波顶高、含水量、云顶温度、回波移速、回波面积等参数,得出湖南的人工增雨指标和评分规则,并依此建立地面人工增雨多普勒天气雷达指挥系统。它可实现实时指挥,发布作业预警信息以及作业方位角、仰角、用弹量等作业参数指令,结合作业点GPS信息及GIS地理信息将指导产品通过网络分发到各作业炮点。试验表明,它能有效提高对作业时机的预判能力、对作业对象的选择能力以及对实时作业的指导能力。     

北京与天津CINRAD雷达回波强度对比分析

认识并消除雷达之间存在的回波强度差异对于跨雷达组网应用有重要价值。利用2012年7月北京、天津两部新一代天气雷达CINRAD降水回波强度的体扫资料,在两部雷达等距离剖面附近对观测值差异进行原因分析,从仰角、方位角、距离、地形、时间序列等角度,讨论匹配样本的一致性和差异特征。结果表明:北京、天津雷达工作状态良好,两者未发现系统性偏差,但两者的方位角可能存在1°左右的偏差;平原地区样本的一致性优于山地;除了距离相关因素(有效照射体体积、高度差异等),电磁波传播路径不同,大气云雨的积分衰减和折射影响不同,也是导致样本差异的原因。     

新一代天气雷达负仰角探测能力分析

由于地球曲率的影响,当CINRAD.SA新一代天气雷达使用目前最低仰角同定为0.5°的模式探测时,探测肓区较大,对低层降水回波的探测能力严重不足.在实地展开试验的基础上,推导了负仰角探测时雷达最低探测高度计算公式,计算出仰角为0.5°、0°、-0.3°、-0.5°时不同探测距离上的雷达最低探测高度,对比分析不同仰角观测模式的主要雷达产品特点,探讨新一代天气雷达使用负仰角观测模式的局限性,提出了新一代天气雷达使用负仰角观测的建议.     

天气雷达等射束高度图制作算法优化

本文在以往研究成果的基础上,推导了天气雷达遮蔽角图和等射束高度图的理论计算过程,指出了以往在计算方位角、仰角、斜距等方面存在的偏差,并给出了解决方法。依据该方法采用地理信息数据绘制了遮蔽角图和等射束高度图,并与雷达实际回波图进行了比较。比较结果表明,除因地理信息分辨率问题导致的个别方位存在偏差外,理论计算图和雷达实际回波图整体一致性较好。     

新一代天气雷达在人工增雨作业中的应用

将雷达资料传输到人工增雨作业指挥系统,指挥中心可以根据作业云的方位、距离、云高、云厚及其移向移速等雷达观测信息和先前输入指挥系统的作业点位置,自动计算出作业方位、作业距离、作业仰角,有效的指挥增雨作业;通过雷达跟踪观测,雷达回波的动画显示,作业前后的回波强度比较,作业点与非作业点之间的比较,还可以科学检验人工增雨作业的效果。     

基于Google地图的新一代天气雷达产品在气象服务中的应用

根据等效地球代替地球半径近似定位来计算指定雷达仰角及经纬度上空所通过雷达波束的方位角、及波束长度以及波束所处位置的海拔高度,使得指定经纬度上空的雷达回波的实时获取更加方便可靠、可信,从而有效迅速地将雷达回波由极坐标方式转换为麦卡托方式,并在卫星地图上显示。雷达产品和卫星地图叠加后,增强了雷达产品的可视化效果,更方便于灾情定位、灾情调查、人影作业等。     

基于Google地图的新一代天气雷达产品在气象服务中的应用

根据等效地球代替地球半径近似定位来计算指定雷达仰角及经纬度上空所通过雷达波束的方位角、及波束长度以及波束所处位置的海拔高度,使得指定经纬度上空的雷达回波的实时获取更加方便可靠、可信,从而有效迅速地将雷达回波由极坐标方式转换为麦卡托方式,并在Google地图上显示。雷达产品和卫星地图叠加后,增强了雷达产品的可视化效果,更方便于灾情定位、灾情调查、人影作业等。     

利用雷达资料量化人工增雨作业参数

通过利用多普勒雷达的VIL（垂直积分液态水含量）ETP（回波顶）产品,确定人工增雨作业的最佳发射时间,根据以往人工增雨作业的经验,建立适合当地数学模式,定量计算作业中发射的炮弹用弹量、方位角及发射仰角。并通过2005年2月17日的人工增雨作业检测计算参数的可用性,结果表明,该计算模式可以实现人工增雨作业定量化,且作业效果明显。     

雷达在确定火箭高炮发射角中的应用

通过对作业云体的回波强度、温度、含水量等物理量的观测,可定性定量的给出人工催化的云体部位,并可通过雷达、火箭、高炮、云体作业点三点组成的三角形直接计算出地面火力点的作业方位角,同时根据雷达测定的云的作业部位高度和火箭、高炮本身的弹道轨道,给出地面火力点的发射仰角。在人工影响天气作业中可减少靠目测指挥作业的盲目性。     

雷达故障和标校错误导致的异常回波分析

利用CINRAD/SA雷达与探空实况资料对2013年4月3日和7月3日石家庄雷达的异常回波进行了分析,发现由于雷达伺服系统故障,扫描线方位角出现错位,形成了2013年4月3日的"丝状"回波;2013年7月3日的异常回波中包含云的回波和超折射回波,出现1.5°回波面积大于0.5°的原因是由于维修人员在4月6日利用太阳法进行雷达波束指向标校时没有准确校时,使用了错误的计算结果对雷达系统进行标校所致。给出了利用太阳法标校雷达方位角和仰角的相关参数的算法,并对故障现象进行了模拟。指出雷达硬件故障和系统标校错误导致的异常回波直接影响预报员对天气系统发生、发展的分析和判断,提出了"丝状"回波的数据质量控制方法,建议为雷达站配备高精度的授时设备。为超折射回波的识别及雷达运行保障提供经验和科学依据。     

CINRAD CB产品与自动站资料在人工增雨中的应用

利用高空、地面环流形势图和新一代天气C波段雷达产品中的反射率因子、径向速度产品以及自动站资料,对2011年7月29日大同地区一次大范围降水过程中人工增雨作业条件和效果进行综合分析.在同一环流背景条件下,通过雷达跟踪监测、雷达回波动画显示、作业前后回波强度比较、作业点与未作业点之间的比较,利用自动站数据,对增雨作业的效果进行综合分析比较结果表明此次大范围连续性降水的形成与适宜的人工增雨有一定相关性.     

多普勒雷达产品在人工增雨效果检验中的应用

利用多普勒天气雷达提供的垂直积分液态水含量、回波顶高、风暴体积、体积含水量、反射率因子产品,以及回波面积和降水通量等,对2004年6月28日的一次人工防雹作业前后的有关参数变化进行了分析,对作业效果进行了检验。结果表明,云体的相关参数在作业后发生了显著变化,对流发展趋势得到减弱。选取合适的多普勒雷达产品进行综合分析,可以对人工影响天气作业效果进行检验,为建立以新一代天气雷达为基础的人工影响天气效果检验系统提供参考。     

广西人工影响天气火箭、高炮实时作业指挥系统

利用广西数字化天气雷达的平显回波(CAPP I),结合作业炮点的地理信息,依托气象预警系统计算机网络,建立了集作业指挥、作业信息处理及其数据库管理为一体的人影实时作业指挥平台。该系统能有效避免人影作业盲目性,提高作业效果。     

远程控制人工影响天气火箭自动化作业系统

为提高人工增雨火箭作业自动化程度,应用GIS、GPS、GPRS技术,以雷达为主要指挥手段、集雷达图像分析、作业预警、作业指挥、火箭状态、数据传递、火箭管理等项功能为一体,建立远程控制人工影响天气火箭自动化作业系统.该系统将指挥中心形成的作业指令无线传递给作业火箭,实现了远程控制火箭的自动旋转和发射,较好地解决了火箭操作烦琐、参数设计不科学、作业记录不完整、指令传输慢等问题.     

新一代天气雷达均一性评估

为实现对全国天气雷达不同波段、不同型号、不同区域的回波差异进行检测和评估,确保雷达组网数据的均一性,利用经过严格数据质量控制后的单站雷达CAPPI格点数据,建立了可靠的相邻雷达回波强度均一性检测算法,并根据我国天气雷达回波差异实际状况制定了均一性评估标准,实现均一性算法的业务运行,使雷达观测同一区域回波反射率的实时均一性评估成为可能。从评估结果来看:①S波段雷达整体均一性强于C波段雷达,SA雷达均一性状况最好,CC、CD雷达均一性状况较差;②以SA型号雷达为主的华东、华南地区均一性较好;③雷达波段不一,型号繁多的偏远区域均一性较差。均一性评估系统对有回波但回波强度、回波位置不正确以及雷达数据时间错位的情况,能有效弥补其他质控算法的短板,及时发现雷达回波异常,缩短故障修复时间,提高雷达数据准确性。     

基于新一代天气雷达的宁德市人工增雨指挥系统

建立以新一代天气雷达为主的包括卫星、闪电、探空及稠密地面雨量站网的人工增雨技术监测网络,是气象事业现代化建设的任务之一。利用雷达的1 h降水量、回波高度、垂直积分液态水含量等资料,结合天气形势,大气层结状况等因子,采用Visual Basic语言研制人工增雨作业指挥系统。其主要功能包括干旱历史监测、作业条件分析、指挥决策、雷达现场跟踪及效果评估。实践表明,综合考虑回波强度、云顶高度、云中水汽含量、大气层结条件和有利的天气形势,对提高人工增雨作业效果具有积极的意义。     

基于GIS技术的人工影响天气业务系统的设计

介绍基于GIS技术，以基础地理环境为基础构筑人工影响天气业务系统平台，对炮点定位数据、卫星云图资料、雷达回波资料、气象观测资料等数据进行分析、定位及叠加等处理，为人工影响天气的决策提供依据；利用GPS技术对进行人工降雨作业的飞机进行监控，及时了解作业情况等。