相控阵天气雷达探测性能分析

为检验新型C波段相控阵天气雷达进行探测性能,根据外场试验数据,分析了雷达探测主要参数对相控阵天气雷达探测效果的影响,探讨了相控阵天气雷达与多普勒天气雷达回波数据存在的差异。结果表明:相控阵天气雷达低层仰角采用Split cut方案进行探测,可改善探测能力和径向速度模糊的问题。晴空条件下,增加相控阵雷达脉冲宽度、脉冲积累数,降低天线转速可以明显提高弱回波数据采样质量。相控阵天气雷达整体探测采样率不及多普勒雷达,对弱回波探测能力不佳,其主要采样数据集中在中值和大值区,弱回波区采样数较少,需改进相控阵天气雷达弱回波探测的能力。     

基于VAP方法的多普勒雷达风场反演研究

采用VAP(Velocity Azimuth Processing)方法反演多普勒雷达风矢量场,在利用各个距离圈径向速度随方位角分布的廓线推算风向和风速的设计中,要求基数据速度资料中没有明显的脉动.介绍了在多普勒天气雷达风场反演设计中,直接将方格法的速度资料处理过程融入到方格法风场反演的过程中,利用距离方格内保持中尺度特性的特点,不改变原始资料的同时保证风场反演的正确性.     

应用多普勒雷达资料对成都地区暴雨的研究

利用多普勒天气雷达资料结合其它实测资料,分析研究了2003年8月28～31日发生在大成都地区的区域性暴雨过程.从回波的强度、结构、风场以及影响系统等方面得知:由冷锋激发的絮状回波有利于区域性降水的产生;回波强度、VIL和RZ值与降水有很好的相关性;当近地层具有低空急流和强烈垂直风切变以及低层径向速度辐合时对暴雨的发展十分有利.     

基于不变矩理论的雷达回波图中超级单体识别

根据超级单体在反射率因子图中的强度信息、水平尺度、典型的钩状回波等特征,利用图像处理技术对多普勒天气雷达回波图中超级单体进行识别,从而更好地为天气预报服务.首先通过图像分割获取灰度图中超级单体的结构,然后结合轮廓跟踪法和贴标签的方法对目标进行区域分割,获取目标存在区域,最后基于不变矩具有对位移、尺度和旋转变换的不变性对目标进行识别.仿真结果表明该方案可行且具有良好的识别性能.     

基于双线偏振多普勒雷达识别地物回波

地物回波的存在严重影响雷达数据质量,从而影响定量降水估测精度。双线偏振多普勒天气雷达在识别地物回波方面具有明显优势。分析了北京市气象局C波段双线偏振多普勒天气雷达探测到的降水回波和地物回波的特征,在刘黎平的模糊逻辑算法基础上选择容易区分降水回波和地物回波的特征量,加入偏振参数构成偏振模糊逻辑算法。利用2012年的"7.21特大暴雨"个例对识别效果进行分析,并与常规模糊逻辑算法识别效果对比。结果表明,加入偏振参数的模糊逻辑算法能有效识别地物回波,对地物回波识别效果有明显改善,并有效解决了过度识别零速度降水区的问题。     

超分辨率处理技术在多普勒天气雷达中的应用探究

超分辨率处理技术有利于提高天气雷达对中小尺度气旋和龙卷风等灾害性天气探测能力,有利于天气雷达获得更精细的天气过程回波特征。文中分析了多普勒天气雷达实现超分辨率的工作原理及一些实际应用问题;针对其中谱矩估计精度降低的问题,提出采用距离过采样和白化算法的解决方法,并给出白化滤波器的设计方法和白化后的谱矩估计算法。雷达仿真和实际数据试验表明,结合距离过采样及白化技术,超分辨率技术在多普勒天气雷达中的应用是可行的。     

超分辨率处理技术在多普勒天气雷达中的应用探究

超分辨率处理技术有利于提高天气雷达对中小尺度气旋和龙卷风等灾害性天气探测能力,有利于天气雷达获得更精细的天气过程回波特征.文中分析了多普勒天气雷达实现超分辨率的工作原理及一些实际应用问题;针对其中谱矩估计精度降低的问题,提出采用距离过采样和白化算法的解决方法,并给出白化滤波器的设计方法和白化后的谱矩估计算法.雷达仿真和实际数据试验表明,结合距离过采样及白化技术,超分辨率技术在多普勒天气雷达中的应用是可行的.     

三亚凤凰机场一次飚线过程的特征分析

利用三亚凤凰机场实时观测数据、常规地面观测资料、高空观测资料、三亚地区多普勒雷达资料及闪电定位资料,从天气形势、物理机制、雷达回波和闪电特征等方面对2012年4月21日的飚线天气过程进行了详细分析。结果表明:地面冷锋、低涡切变线以及高空槽相互配合是产生此次强对流天气的天气尺度系统,飑线是此次对流天气的直接影响系统;欧阳位温图和雷雨顺能量图对此次强对流飚线过境有一定的指示意义;多普勒雷达图和闪电定位资料在临近预报中能够有效识别飚线特征,对飚线的移动方向、维持时间的预报有指导意义。     

基于深度学习的高时空分辨率降水临近预报方法

降水临近预报在强对流天气监测预警中具有重要地位,对于防灾减灾至关重要。在气象业务中,主要采用雷达回波外推方法解决高时空分辨率的临近预报问题。针对传统雷达回波外推方法中普遍存在的资料信息利用率不足和预报准确率低的问题,利用上海地区多年的高时空分辨率天气雷达探测资料,基于数据驱动的深度学习方法进行雷达回波外推,提出了一种新的降水临近预报模型——SwinAt-UNet模型。该预报模型通过融合UNet模型和Swin Transformer结构捕捉历史天气雷达探测资料中的短期和长期动态变化特征,可以自适应地学习潜在的雷达回波生消演变规律。此外,为提高模型的泛化能力和预报准确率,引入深度可分离卷积和卷积块注意力模块。结果表明：在不同基本反射率阈值下,SwinAt-UNet模型的预报准确率均高于UNet、SmaAt-UNet、TransUNet和AA-TransUNet模型;在45 dBZ的基本反射率阈值下,SwinAt-UNet模型临界成功指数提高了13%,同时在预报时效上具有一定的优越性;SwinAt-UNet模型外推图像具有更加清晰的边缘和细节性纹理,对降水范围、移动方向和强度变化的预测更为准...     

DRSP和RVP8天气雷达信号处理效果定量分析

为适应国防装备关键部件的国产化进程,选用2014年3~7月,在某型多普勒天气雷达上,国营第784厂生产的DRSP和进口RVP8两型信号处理器分别采集的基础数据,开展处理效果的回波形态结构对比,并引入段百分比、段偏差、段偏差百分比、段平均差及均方根误差进行定量分析,该方法可供类似试验参考。结果表明:两型信号处理器对回波形态结构处理效果基本相当;DRSP对于各区间数据处理效果的定量分析按优排序为速度、强度、谱宽;针对数据差异集中区间和谱宽产品,包括信号处理器参数配置等方面展开优化,进一步提高国产器件的精度。     

机场多普勒天气雷达双机备份技术及可靠性分析

为了提高天气雷达不间断运行的效率,满足保障航空飞行安全的需要,采用目前国际上最新且成熟的雷达技术、计算机技术和网络通讯技术,实现天气雷达主体部分双机互为冗余备份,使天气雷达系统达到的任务可靠性指标≥10000小时,较目前的机场多普勒天气雷达可靠性指标提高8倍以上,从而大大提高机场天气雷达的保障能力。     

天气雷达数据处理系统人控应用软件

天气雷达用于抗灾和减灾很重要,本文提出一种人工降雨和驱冰雹软件,给出了程序流图,对编程的关键进行了分析,最后结果表明它能提高人控作业效率。     

雷达风矢产品性能对比分析

在对比风廓线雷达和多普勒雷达风廓线产品两种雷达风矢产品的探测原理和产品性能的基础上,对两种雷达风矢产品在不同天气状况下的探测资料进行了对比,并寻找两者在不同天气状况下的异同点。结果表明:两种雷达风矢产品都可以获得时间分辨率较高的风矢变化过程资料,并且两者对确定低空急流、垂直风切变、涡度、冷暖平流等都有重要帮助。晴天和大降水情况下,两者差别较小,可信度较高。在小降水和系统过境时,两者差别较大,需要验证以后才可使用其所得数据。     

天气雷达数字化回波图的平滑处理

首先阐述了各种图象平滑处理方法的特点，在仔细分析天气雷达数字化回波图特征的基础上，采取快速中值滤波的方法平滑天气雷达回波图，并得到了满意的结果     

ADWR-X型多普勒天气雷达批处理模式地物杂波抑制的研究

以ADWR—X型雷达为背景,重点研究低仰角批处理模式抑制地物杂波的信号处理,比较得出在实际探测环境下批处理模式应用地物杂波滤波的效果优越于低仰角警戒模式和低仰角多普勒模式下的滤波效果,实际应用表明：方法运用到ADWR—X型雷达能实现低仰角批处理模式地物杂波滤波,滤波器对地物杂波的抑制能力达到30—50dB,滤波器对天气回波的衰减小于6dB,每个体扫节约2个cut的时间,约60s。     

ADWR-X型多普勒天气雷达批处理模式地物杂波抑制的研究

以ADWR-X型雷达为背景,重点研究低仰角批处理模式抑制地物杂波的信号处理,比较得出在实际探测环境下批处理模式应用地物杂波滤波的效果优越于低仰角警戒模式和低仰角多普勒模式下的滤波效果,实际应用表明:方法运用到ADWR-X型雷达能实现低仰角批处理模式地物杂波滤波,滤波器对地物杂波的抑制能力达到30-50dB,滤波器对天气回波的衰减小于6dB,每个体扫节约2个cut的时间,约60s。     

西藏地区多普勒天气雷达资料的自动处理和入库

介绍了以Windows操作系统,采用C++BUIDER6.0为开发工具、MYSQL为数据接口,综合采用WINZIP压缩技术、目录监控技术,利用MICPAS3系统中西藏各县的经纬度数据,研究设计了西藏地区多普勒天气雷达资料管理系统的资料管理策略及处理方法。     

应用多普勒天气雷达资料对四川“7·3”暴雨的变分同化试验

针对2011年7月3日四川地区一次强降雨过程,以NECP/NCAR 1°×1°再分析资料为背景场,采用中尺度数值天气预报模式WRF及其三维变分同化系统3DVAR,同时对多普勒天气雷达的径向速度和反射率因子进行了三维变分同化对暴雨模拟效果影响的研究.结果表明:同化了雷达资料后的初始场能够更加精细的刻画初始风场和水汽通量场的分布与数值,能展现出风场的辐合辐散区域,对水汽通量的中心位置有较大影响,大风速区域和水汽通量高值中心有较好的对应关系;同化了多普勒雷达资料后能较为明显的改变降雨落区及强度的预报精度,前6h有明显的改善作用,随着时间的增加改善作用逐渐减小,前9小时改进作用仍很明显,对比24小时实况降雨仍存在一定的改善作用;经过质量控制后的雷达资料对暴雨预报的改善作用要优于未进行质量控制的雷达资料以及每隔一小时加入一次雷达资料要优于每隔半小时加入雷达资料对于暴雨预报的改善作用.     

应用多普勒天气雷达资料对四川“7·3”暴雨的变分同化试验

针对2011年7月3日四川地区一次强降雨过程,以NECP/NCAR l°×1°再分析资料为背景场,采用中尺度数值天气预报模式WRF及其三维变分同化系统3DVAR,同时对多普勒天气雷达的径向速度和反射率因子进行了三维变分同化对暴雨模拟效果影响的研究.结果表明:同化了雷达资料后的初始场能够更加精细的刻画初始风场和水汽通量场的分布与数值,能展现出风场的辐合辐散区域,对水汽通量的中心位置有较大影响,大风速区域和水汽通量高值中心有较好的对应关系;同化了多普勒雷达资料后能较为明显的改变降雨落区及强度的预报精度,前6h有明显的改善作用,随着时间的增加改善作用逐渐减小,前9小时改进作用仍很明显,对比24小时实况降雨仍存在一定的改善作用;经过质量控制后的雷达资料对暴雨预报的改善作用要优于未进行质量控制的雷达资料以及每隔一小时加入一次雷达资料要优于每隔半小时加入雷达资料对于暴雨预报的改善作用.     

使用模糊逻辑法区分层状云和对流云降水

多普勒天气雷达已广泛应用于定量降水的估测,为了提高雷达降水估计的精度,要求能够识别层状云和对流云降水.使用模糊逻辑法区分区域中的层状云和对流云降水.根据层状云和对流云降水的反射率分布特征,建立了最大反射率因子、回波顶高、垂直反射率梯度和水平反射率梯度4个识别参数,读取雷达资料并计算出这些识别参数,使用梯形隶属函数对识别参数进行模糊化,对得到的数据进行加权平均处理,选择一个合适的阈值区分层状云和对流云降水.结合实际的天气实例,对该方法的识别效果进行检验,结果表明：模糊逻辑法能够有效的区分降水区域中的层状云和对流云降水,为改善降水估测提供了方法和依据.