基于修正VAD技术的非线性风场反演方法研究

对流风暴的新生和发展演变与三维风场存在密切联系,多普勒天气雷达可利用多普勒效应测量径向速度,可及时地反映风场信息.基于线性风场假设和全方位均匀采样的速度方位显示(VAD)技术是目前应用最广泛的使用单部多普勒雷达反演风场的方法,然而对于台风、龙卷等强对流天气系统,其内部风场空间分布复杂,线性风场假设不成立,以及由于机动平...     

单多普勒激光雷达机场小尺度风场反演研究

基于机场上空小尺度风场结构特点以及单多普勒激光雷达测风原理,本文在现有气象雷达三维风场反演的VVP方法的基础上,提出一种基于三维风场在分析体积内均匀分布假设的几何反演算法。此方法对单多普勒激光雷达测得的径向速度进行处理,实现对机场上空实际风速大小及其角度的反演,进而对风切变等灾害性天气完成探测。通过反演数据与原始数据进行比较,分析反演误差,结果表明几何方法能够较好的反映小尺度风场变化趋势。     

风廓线雷达天线性能的限制条件分析

风廓线雷达主要用于测量晴空大气湍流的速度、强度等参量,能够实时提供大气的三维风场信息.文中从大气湍流特性出发,分析了晴空大气探测对雷达天线性能的要求;在满足Fresnel长度要求下分析了对雷达天线波束宽度的限制条件,以及雷达天线副瓣对探测结果的影响.实际探测结果表明,理论分析与实际测量结果是一致的.     

双/多基地多普勒天气雷达的总体分析

双/多基地多普勒天气雷达由一个传统的天气雷达和在其周围部署的一个或多个具有低增益天线的接收机组成。其最重要的功能是实时测量三维风场。本文详细分析了双/多基地多普勒天气雷达的基本理论.为其将来在国内的实际应用作一个铺垫。     

双/多基地多普勒天气雷达的总体分析

双/多基地多普勒天气雷达由一个传统的天气雷达和在其周围部署的一个或多个具有低增益天线的接收机组成。其最重要的功能是实时测量三维风场，本文详细分析了双/多基地多普勒天气雷达的基本理论，为其将来在国内的实际应用作一个铺垫。     

湍流目标性质分析

本文分析了风廓线雷达赖以进行晴空探测三维风场的示踪物——湍流的两个性质:折射率起伏结构常数(C_n~2)的均值(?)～高度(H)的分布;湍流径向速度的均方根值(δ_(V_t))～H分布,可将湍流目标按SWⅡ类起伏特性看待。文中还引入了湍流目标的等价反射率因子(dBz)。     

风廓线雷达测量精度分析

风廓线雷达是用于大气风场探测的无线电遥感系统,实践表明它是一种很有发展前途的测风设备。本文介绍了我所边界层风廓线雷达的组成和工作过程,分析了边界层风廓线雷达的测量精度。     

P波段风廓线雷达结构总体设计

本文给出了P波段风廓线雷达结构总体设计，针对天气雷达的特点及技术和环境条件的要求对总体结构的几个主要组成作了简要的介绍，可以作为风廓线雷达结构设计参考。     

PD相控阵雷达跟踪性能及资源管理分析

针对脉冲多普勒体制的相控阵雷达，利用交互多模型方法，分析了径向速度对相控阵雷达跟踪性能及雷达资源管理的影响。结果表明，在相同条件下，引入径向速度量测不仅可以减少跟踪机动目标时所使用的雷达资源，而且可以显著改善目标的跟踪精度，机动越大，性能改善越多。在工程实现上，应采用引入径向速度的变采样间隔跟踪滤波器。     

基于有源相控阵的风廓线雷达设计

连续完成对流层风场观测十分重要，可用于气象预报、环境灾害、风切变等研究。作者介绍了新一代P波段（445MHz）对流层风廓线雷达，描述了该风廓线雷达的详细结构和数据处理方法。该系统采用了低损耗的有源相控阵列天线和全固态高功率放大器。试验结果表明，采用该体制设计的风廓线雷达具有较多特点，适合风廓线雷达制造。     

利用函数拟合的低空风切变三维建模与雷达回波仿真

高保真的低空风切变数据是进行低空风切变检测和飞行性能分析的必要基础。为解决低空风切变危险性高、发生突然且持续时间短等带来的真实数据不易获取的难题,本文提出了一种利用函数拟合的低空风切变三维建模方法。该方法依据风切变的流体力学特征,通过函数拟合的方式建立风场类型及特征可变的三维密度场和速度场,并按照现有机载气象雷达在风切变探测模式下的天线扫描与工作方式,实现低空风切变雷达回波仿真。仿真结果表明:该方法可灵活快速地实现低空风切变三维风场建模,雷达回波的速度估计结果较好地反映了低空风切变径向速度沿距离方向呈现反“S”型特征的分布特点。      

Doppler Weather Radar for Profiling And Mapping Winds in the Prestorm Environment

Doppler radars (10 cm) used in weather research are shown to be capable of mapping the kinematic structure of the prestorm convective boundary layer (CBL) to 100-km ranges. Zones of convergence, mapped by Doppler radar, preceded by hours the development of a single thunderstorm. Next generation operational weather radars are now being designed that will have similar capabilities if Doppler is part of this design. Furthermore, data from models and radars operating at other wavelengths suggest that 10-cm radars have the potential to obtain vertical profiles of the wind throughout the troposphere when the 5-cm scales of turbulence are within the inertial subrange. Three modes of weather radar operation are suggested: 1) wind profiling to obtain the vertical distribution of horizontal and vertical motions of air; 2) mapping winds, divergence, and deformation in the prestorm CBL; and 3) storm surveillance and warning.     

被动DOAS污染源遥测中MM5风场数据精度研究

车载被动DOAS污染源排放测量技术近年来被广泛应用,但是烟羽高度风场数据的获取一直是个难题.开展了不同大气稳定度条件下三种风场数据的对比分析,根据Pasquill-Turner稳定度分类法,用近地面不同来源的风场实测数据考察了中尺度大气模式MM5的模拟风场数据的准确性.研究结果表明,当大气稳定度被判别为弱不稳定(C类),MM5模式输出的风速数据与地面气象站实测的风速、风廓线雷达的风速数据变化趋势一致,误差较小,但风向误差偏大,在大气稳定度判别为中性(D类)时,MM5模式输出的近地面(10 m,150m)风速数据与地面气象站实测数据、风廓线雷达的观测数据的变化趋势一致(相关度＞0.6),误差较小,盛行风向一致.因此,提出在大气稳定度在中性级别时,用MM5模式为车载被动DOAS污染源监测提供风场条件,以弥补气象实测条件受限等情况带来的数据不足.     

利用风廓线雷达测量数据反演大气湿度廓线

测量大气湿度廓线对短时天气预报和长期气候分析有重要意义,概述目前探测大气湿度廓线的几种方法,指出这些方法存在的一些问题,突出风廓线雷达测量大气湿度廓线的优越性。论述风廓线雷达反演湿度廓线的理论,利用合肥2009年9月29日三个时间段的风廓线雷达数据和探空数据,通过计算雷达测得的大气湍流耗散率和探空得到的温度廓线,分析计算得到三个时刻的湿度廓线,能够得到比较可信的结果,显示利用风廓线雷达反演湿度廓线是可行的。     

机载气象雷达风切变信号仿真

风切变是引起空难事故的重要原因之一。具有风切变探测能力的机载前视气象雷达对于保障航空安全非常重要。由于风切变现象具有危害大、持续时间短且不易探测的特点,使实际数据较难获取。因此,风切变回波信号仿真对风切变检测技术的研究和验证具有重要意义。文中对风切变雷达回波信号的仿真提出了一个新思路:首先,通过使用风场仿真软件生成一个较为真实的风切变风场,然后,根据雷达参数高保真地对风切变雷达回波信号进行仿真。通过仿真结果与风切变结构特征的对比,表明仿真过程合理,仿真数据有效。     

增程型L 波段风廓线雷达探测性能分析

风廓线雷达作为一种新型的大气风场探测设备,具有时间分辨率高、连续性和实时性好等特点,已广泛应用到各行业。文中首先分析了增程型L 波段风廓线雷达的探测能力,简要介绍了该雷达的系统设计;然后,利用中国气象局海口站业务运行一年的观测数据,从探测高度和数据准确率等方面对雷达探测性能进行了统计分析。结果表明:增程型L 波段风廓线雷达满足设计指标要求,可用于低对流层大气风场的观测。     

双偏振多普勒天气雷达和CINRAD-SA对比分析

为了解S波段双偏振多普勒天气雷达的探测性能,开展了与CINRAD-SA观测数据的比对工作,分析了2部雷达测量的反射率因子值之间的差异;同时利用地面雨量计观测值作为基准,比较了2部雷达估测降雨量的效果。研究结果表明:双偏振雷达测量的反射率因子值比SA雷达要弱;利用双偏振雷达观测的K_DP数据计算的降雨量与雨量计观测值最为接近,而R（Z_H）方法和R(Z_H,Z_DR)方法计算结果都明显低于雨量计测值,R(Z_DR,K_DP)方法计算结果大于雨量计测值;SA雷达用R（Z）方法的计算结果也低于雨量计测值,但要好于双偏振雷达的R（Z_H）方法。