平面相控阵脉冲压缩的雷达气象方程

在低发射功率条件下,相控阵多普勒天气雷达为了增加探测距离和提高分辨率,需要采用脉冲压缩技术.由于采用相控阵技术,波束扫描过程中,在平面阵非法线方向上会产生波束展宽,引起波束内功率下降,需要在计算雷达气象方程时弥补功率下降的误差.平面相控阵天气雷达在探测远距离目标时,使用宽脉冲发射,经脉冲压缩处理以提高分辨率,因此需要建立适用的雷达气象方程.首先讨论了脉冲压缩低峰值功率的平面相控阵多普勒天气雷达的结构、线性调频脉冲压缩的距离(多普勒测量)、调频波形的耦合问题以及目标距离的测量;然后给出了适用于脉冲压缩的平面相控阵雷达气象方程,此方程同时也适用于一维线性阵的脉冲压缩的天气雷达.     

L波段雷达几种脉冲信号的流程及波形分析

以GFE(L)1型二次测风雷达产生脉冲信号的插板单元为分析对象,重点介绍了几种脉冲信号的流程分布和脉冲波形,为台站机务维修人员在检测雷达时提供一定参考.     

示波器的使用

示波器能够直接观测和真实显示被测信号,可以用来显示信号波形,测量电压、频率、相位、时间、调制系数以及观测一个脉冲信号的前后沿、脉宽、上冲、下冲等参数.这是其他测量仪器很难做到的.所以,示波器是我们维修工作者常用仪表之一.     

先验模型选择对PS—DInSAR参数解算精度影响分析

研究了永久散射体雷达差分干涉测量（PS-DInSAR）技术观测方程的建立和参数求解方法,分析验证了观测方程建立过程中先验模型的正确选择对提高参数解算精度的重要影响,提出了用GPS辅助确定先验模型以改善参数解算精度的思路.最后,对进一步利用GPS 提高（PS-DInSAR）测量精度进行了探讨,出了一些有益结论.     

人工触发闪电电流及磁场变化特征对比

对2006年山东人工触发闪电实验中获取的一次传统触发闪电的电流及60 m处的磁感应强度变化波形对比分析的结果表明,Rogowski线圈和磁场测量系统记录到的波形很类似.这次闪电共包含两次回击,回击的时间间隔约为34 ms.两次回击的电流幅值很大,分别为41.6 kA和29.6 kA,在60 m处产生的磁感应强度变化分别为133μT和97μT,通过磁感应强度反演得到两次回击的电流分别为39.8 kA和29.1 kA,与Rogowski线圈的实测结果基本一致.另外,回击之前放电过程中仅出现了两个脉冲,利用所测磁感应强度反演得到两个脉冲对应的电流分别为2.11 kA和2.7 kA,与Rogowski线圈的实测结果2.1 kA和2.8 kA基本一致.     

风廓线雷达回波强度和速度标定问题研究

文章讨论了风廓线雷达标定系统中的两个问题。首先,在风廓线雷达回波强度标定原理的基础上,依据雷达气象方程,分析了发射功率变化和接收机增益变化对回波强度测量精度的影响,提出了通过实时测量每个脉冲重复周期内发射采样脉冲功率和回波功率在数字中频接收机的输出值,改善回波强度测量精度的方法。其次,在风廓线雷达速度标定原理的基础上,分析了速度标定中因I/Q信号的幅度、相位不平衡造成的镜像谱分量,提出了一种基于信号时域统计特性的订正方法,并利用I/Q信号数学模型进行了仿真实验,结果表明,该方法可以有效抑制I/Q信号幅相不平衡产生的镜像谱分量。     

人工触发闪电先驱电流脉冲波形特征及模拟

2010—2014年夏季广州野外雷电试验基地采用了两种引雷火箭开展人工引雷试验,通过对25次经典人工触发闪电电流资料的分析,进一步证实了当火箭携带铜线时先驱电流脉冲 (precursor current pulse) 为双极性振荡型,火箭携带钢丝时先驱电流脉冲为单极性,其中单极性脉冲电流峰值、10%~90%上升时间、波形宽度和转移电荷量的几何平均值分别为26 A,0.33 μs,2.3 μs,27 μC,双极性脉冲相应的波形参数几何平均值分别为67 A,0.24 μs,2.1 μs,54 μC。双极性脉冲电流峰值的几何平均值接近是单极性的2.6倍,而波形持续时间和上升时间的几何平均值与单极性相近。利用传输线模型,模拟铜线通道底部电流波形呈双极性振荡型,而钢丝通道底部电流波形呈单极性,这与实际测量的结果比较一致,推测这两种电流波形可能是传输线特性阻抗不同所导致,在传输线顶端由先导起始放电产生的电流脉冲应为单极性。     

自忆性建模及其气候应用

对制约系统运动的含时间微商项的方程,引进记忆函数后可导得一个差分—积分方程,它能包容含初值的多个往值。构建和求解系统的差分—积分方程的原理,称为自忆性原理,相应导得的数学模型称为自忆性模型。自忆性模型现已应用到气象、海洋、水文、市场、农业、交通和能源等多个领域的建模、计算和预报,尤其在预报方面取得了显著成果,提高了预报准确率。文中还论述了自忆性—界门模型,讨论了自忆性模型应用效果好的原因,给出了气候预测的实例。     

双发双收双偏振天气雷达差分反射率工程标定方法

分析了利用小雨、太阳、边界层顶的Bragg散射、地物等外界目标对双偏振天气雷达差分反射率(Zdr)进行标定的原理和局限性,介绍了一种可以在线获得发射机、接收机和天线引入的Zdr偏差的工程标定方法,并提出了一种提高Zdr测量精度的方法,即在每个脉冲重复周期,实时测量每个通道的发射功率耦合测试信号和气象目标回波信号在接收机数字中频的输出值,用于补偿发射功率和接收机增益的变化。该文介绍的两种工程标定方法可用于水平通道和垂直通道同时发射同时接收的双偏振天气雷达系统,能够满足在线实时标定的业务运行要求。     

全相闪电磁场测量系统实现与试验

根据电磁感应法原理,研制了一套全相闪电磁场测量系统。该系统磁场测量天线由3个正交的半径为15 cm的环状天线构成,由高速大容量示波记录仪完成数据采集,采用基于全电路表达式的脉冲磁场数字重构法对数据进行还原处理。利用该系统,结合电场变化观测系统和高速摄像系统,在广东省从化地区开展了闪电的光、电、磁场同步观测试验。试验资料分析表明,该套全相磁场测量系统观测的闪电磁场变化基本真实可靠。     

新型闪电电场变化测量仪的研究与初步应用

闪电电场变化测量系统是目前用于闪电物理研究以及闪电定位的重要手段之一, 提高测量系统的探测性能, 对于推动闪电物理以及闪电定位的研究具有重要作用。根据电磁感应原理, 研制出探测带宽为10 Hz~5 MHz的新型闪电电场变化测量仪。并进行了实验, 标定了测量仪输出信号与电场变化信号在频域上的数值关系。利用三套测量仪系统对南京多个强雷暴过程展开同步探测, 利用获取的数据反演了负地闪电场波形。对探测到的58次负地闪波形特征进行统计, 与国内外统计结果进行对比分析, 发现各个地区的负地闪预击穿过程和首次回击电场波形特征存在较大差异。      

Persistent Features of Drought Strength in North China and Its Prediction

1. Introduction Drought disasters occur frequently in North China, with droughty extension being the widest, droughty intensity the most serious and lasting time the longest. In particular, the serious drought has threatened agriculture extremely in recent years, as such has influenced economy, ecosystem, and even daily life of people. The drought in North China is not only the vital research subject for meteorologists, but also one of the issues concerned for government. Therefore, finding …     

A theoretical and numerical study of African wave disturbances

Summary Based upon linearized perturbation analysis, the initiating mechanisms for African wave disturbances were investigated. The analysis indicates that in summer over the deserts of tropical North Africa dynamic instability possessing the prominent characteristics of the wave disturbances can occur in the lower troposphere under the unique thermal conditions maintained by solar heating.The non-linear aspects of the instability and the dynamics of a developing African wave disturbance were examined using real-data forecast experiments. The prediction model was a three dimensional primitive equation model. The numerical results reveal the controlling role of the thermal structure in determining the horizontal scale of motion in West Africa. The dynamic responses to the thermal structure result in a configuration favorable for the baroclinic development of the model wave system. Findings from the modeling are in good agreement with the linear model's assessment of many basic features of the disturbances.This study also underlines the significance of radiation-dynamics interaction in the short-range limited-area numerical weather prediction. In summer, over the arid land of the southwestern United States under strong solar heating short-wave disturbances, which may share the similar origin as African waves, are often observed in the lower troposphere. Encounterring potentially unstable air mass the disturbances can trigger heavy rainfall. The indicator is that the inclusion of adequate radiation processes in regional modeling may be essential for improving the prediction of some heavy precipitation events.With 8 Figures     

闪电初始预击穿过程辐射脉冲特征及电流模型

利用2012年青海大通地区高精度闪电三维辐射源定位结果和宽带电场脉冲波形同步数据,基于3种改进的传输线模型和粒子群优化算法,拟合发生在不同距离上不同类型闪电初始预击穿过程的双极性脉冲波形结构,反演初始流光通道内电流波形和特征参数,对比分析3种模型对初始预击穿过程和梯级先导双极性脉冲波形的拟合效果,统计分析4类闪电初始预击穿脉冲的物理特征。结果表明:3种改进的传输线模型均能较好地拟合出双极性脉冲结构,且MTLE模型更合理。负地闪的初始预击穿过程和梯级先导过程呈现出相同的传输特征,即均以梯级形式发展,且拟合物理参量也较为接近。初始流光向上的路径长度大于初始流光向下的路径长度,初始流光向上击穿进入上部正电荷区的路径上中和的总电荷量和总垂直偶极矩远大于初始流光向下的路径上中和的总电荷量和总垂直偶极矩。     

Simplified dynamical anomaly model for long-range numerical forecasts

In this atmosphere-ocean-land coupled model, two basic ideas are developed, One is that the observational climate field is utilized and only the anomalous components are predicted. The other is that the transient Rossby wave is treated as the meteorological "noise" on the long-term variation that must be predicted in a climate forecasting. According to the latter, the transient Rossby wave can be filtered by omitting the partial derivative with respect to time in the atmospheric vorticity equation. But the time derivative term is still kept in the thermal equation for underlying ocean and land. With this assumption, the vorticity equation becomes time-independent, i.e. it is only a balance relationship between the anomaly geopotential height field and earth's surface heating field. This model is different from the usual GCM, so it may be called as the filtered anomaly model (FAM).A dozen examples of one month prediction are summarized in this report.     

基于天线接收原理雷电流监测方法的研究

针对天线耦合雷电电磁波信号频谱及能量不准确的问题,利用实验和理论相结合的方法,建立天线接收雷电电磁波信号的等效电路,分析雷电电磁波信号的频谱和能量分布规律,提出一种用宽带天线监测雷电流的方法,通过测量雷电辐射源的电磁脉冲在宽带天线上耦合的电压幅值和能量幅值推算雷电流值的大小及其变化趋势.结果表明：宽带天线能准确地监测雷电电磁脉冲和雷电电流值以及它们的变化趋势.实验结果和理论分析结论基本吻合.研究结果对雷电监测预警系统的改进和雷电参数及其活动规律的研究具有指导意义.     

基于SSA-MGF的BP神经网络多步预测模型

采用奇异谱分析（Singular Spectrum Analysis，SSA）方法对标准化样本序列进行准周期信号分量重建，将重建序列构造均值生成函数（Mean Generating Function．MGF）延拓矩阵作为输入因子，原样本序列作为输出因子，构建BP神经网络多步预测模型。通过实际建模并与逐步回归等方法进行对比预测试验，结果表明，基于SSA-MGF的BP神经网络多步预测模型预测效果优于其他3种模型，说明SSA的去噪及BP神经网络预报模型对于提高预测准确率是相对有效的，是一种具有较高应用价值的多步预测方法。     

自忆预报模式中记忆特性的探讨

运用有限振幅斜压波的截谱方程对自忆模式中的的记忆性进行了理论探讨。推导了相应的自忆性方程,在给定记忆函数呈线性和指数衰减型时求出了它的解析解,并讨论了这些解的物理意义和预报含意;证明了零解自忆性方程与记忆函数形式无关。通过计算遗忘因子,对动力可预报性和回溯阶等问题进行了讨论,并指出可将其统一纳入大气记忆理论的框架中。