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天气雷达基本工作原理和参数.ppt167页

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第一章 天气雷达基本工作原理及主要设备、参数 第一章 天气雷达的基本工作原理和主要设备、主要参数 天气雷达间歇性地向空中发射电磁波列(称为探测脉冲)，它以近似直线的路径和接近光速在大气中传播，在传播的路径上，若遇到了气象目标物，脉冲电磁波被气象目标物散射，其中散射返回雷达的电磁波(称为回波信号，也称为后向散射)在屏幕回波图上显示出气象目标的空间位置和特征 天气雷达原理示意图 天气雷达组成框图 天气雷达主要技术参数 1、波束宽度θ 2、天线增益G 3、天线有效面积Ac 4、脉冲长度h、脉冲宽度τ 5、脉冲重复周期T(PRT) 6、脉冲重复频率PRF 7、最大探测距离Rmax、 天气雷达波段、频率、波长关系表 常用天气雷达的主要技术参数 雷达的 PPI 扫描方式 PPI 显示结果的空间分布 多普勒天气雷达工作原理 多普勒天气雷达 多普勒效应 相干波:两束振幅、频率和相位完全相同的电磁波称为相干波。 相干发射：发射出振幅、频率和相位完全一样的脉冲波，所以各个脉冲之间是相干的。 全相干多普勒天气雷达：它的发射主控信号频率由稳定的晶体振荡器产生，保证发射的高频相干。它的相干性能好，地物消除能力强。 半相干(伪相干)多普勒天气雷达：它是通过对发生信号采样，与本振混频以及锁相技术，以保证中频相干，达到测量频率变化，它的发射部分采用同轴磁控管。它的相干性能差，消除地物的能力较全相干多普勒天气雷达差。 自相干多普勒天气雷达结构框图 全相干多普勒天气雷达结构框图 中国新一代天气雷达系统简介 1、雷达数据采集系统(RDA) 2、雷达产品生成子系统(RPG) 3、主用户处理器子系统(PUP) 雷达的三部分 雷达数据采集系统(RDA) 采用脉冲多普勒体制的全相干系统 速调管放大、高功率全相干发射机 窄波束低旁瓣的天线 低噪声宽动态范围的相干接收机 多参数的信号处理器 主要参数的自动检测 全相干发射机 相干接收机 雷达产品生成子系统(RPG) 具有雷达产品生成、运行监控、数据库管理、系统内通信等多种功能 气象应用产品：类似于美国NexRad导出产品 运行监控：运行模式、系统的自动标校、自动报警等功能 数据库管理：基数据、产品数据的存贮、分发等功能 通信管理：RDA、RPG、PUP间的窄带和宽带通信等 主用户处理器子系统(PUP) 多屏、多画面显示气象应用产品图形图像功能 具有放大、动画、叠加等多种图像显示功能 通过人机交互方式设置系统运行模式和产品生成 新一代天气雷达系统的产品应用可分为四类： 基本数据产品 物理量产品 风场反演产品 强天气自动识别和跟踪产品 WSR-98D 主要产品 这类产品主要有： 平面位置显示(PPI) 垂直最大回波强度显示 (CR) 等高平面位置显示(CAPPI) 距离高度显示(RHI)、 任意垂直剖面显示(VCS) 剖面产品 2、物理量产品 物理量产品：是指雷达以各种探测方式获取的回波强度、径向速度和速度谱宽数据，经过一定的计算和处理。转化为有明显气象意义的物理量，进而把这些物理量的分布显示出来的图像和图形产品。 它有助于用户直接和某些天气现象联系起来进行分析和应用。 这类产品主要有： 回波顶高(ET) 垂直累积液态含水量(VIL) 风切系列产品(径向、方位、径向方位) 分层湍流组合(CAT) 雷达定量测量降水(1小时、3小时累积降水、风暴总降水) 3、风场反演产品 风场反演产品： 多普勒雷达系统获取的径向速度分布数据，在某些假定的条件下通过反演可以获取某高度平面上的平均风向风速(VAD)、二维水平风场、垂直剖面二维风场及三维风场(VVP)等，除VAD技术比较成熟外，其余均在试验或试用阶段。 二维、三维风场反演方法 4、强天气自动识别和跟踪产品 利用基本数据产品，应用各种算法生成自动报警的产品。如冰雹指数、中气旋、强天气概率等。 短时预报常用的雷达产品 反射率产品(R，CR，VCS) 基本速度产品(V，SRM) 垂直液态含水量(VIL) 回波顶高产品(ET) VAD风廓线 累积降水量 2000年8月31日00:39,仰角为0.5度的基本反射率因子产品图 (上海) 2000年5月26日00:36 仰角2.4度的平均径向速度图 (上海) 2000年8月30日23:41仰角为0.5度时的基本速度谱宽产品图(上海) 1998年8月9日16时11分组合反射率因子产品图 2002年2月14日17时43分组合反射率因子等值线产品图 (CRC) 2001年8月7日14:45反射率因子剖面产品 (上海) 2010年8月7日15:02弱回波区产品图也称为反射率因子多层透视图(上海) 风暴跟踪信息产品(STI) 风暴跟踪信

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