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第1章 天气雷达探测原理1

1.1电磁波在大气中的散射、衰减、折射1

1.1.1电磁波在大气中的散射1

1.1.2电磁波在大气中的衰减3

1.1.3电磁波在大气中的折射5

1.2天气雷达测距测速原理9

1.2.1天气雷达测距原理10

1.2.2天气雷达测速原理10

1.3雷达气象方程11

1.3.1一些重要的雷达参数11

1.3.2雷达气象方程13

1.4影响天气雷达观测的若干因素16

1.4.1地球曲率16

1.4.2有效照射体积16

1.4.3测速测距约束16

参考文献17

第2章 天气雷达系统及观测方法18

2.1天气雷达发展概况18

2.1.1天气雷达发展概况18

2.1.2新一代天气雷达（CINRAD）20

2.2天气雷达系统结构和功能20

2.2.1雷达数据采集单元（RDA）23

2.2.2雷达产品生成子系统（RPG）29

2.2.3主用户处理器（PUP）31

2.2.4多普勒天气雷达监控与自动标校功能32

2.3主要技术指标（见附件1～4）34

2.4雷达观测模式介绍34

2.4.1两种基本取样模态35

2.4.2三种取样方式35

2.4.3观测模式VCP1135

2.4.4观测模式VCP2136

2.4.5观测模式VCP3136

2.4.6观测模式VCP3236

2.4.7雷达站海拔高度对探测的影响36

参考文献37

附件 雷达主要技术指标38

附件1 CINRAD雷达（S波段）主要技术指标38

附件2 CINRAD雷达（C波段）主要技术指标39

附件3 S波段和C波段多普勒天气雷达技术指标差别41

附件4 711、713和714天气雷达技术指标41

第3章 多普勒天气雷达数据质量控制42

3.1地物杂波消除42

3.1.1普通地物杂波42

3.1.2地物引起的虚假回波42

3.1.3地物杂波抑制43

3.1.4 CINRAD/SA、SB、CB雷达地物杂波抑制的实施44

3.2非降水回波46

3.2.1同频干扰46

3.2.2飞机、舰船等回波47

3.2.3鸟波47

3.2.4海浪回波47

3.2.5由天线辐散特性造成的虚假回波47

3.3退距离折叠方法48

3.3.1批处理方法48

3.3.2相位编码法退距离模糊的方法49

3.4退测速模糊的方法50

3.4.1用双重复频率（DPRF）扩展多普勒雷达可测速区间50

3.4.2软件退速度模糊的原理方法51

参考文献52

第4章 多普勒天气雷达基本图像识别53

4.1天气尺度系统的识别与分析53

4.1.1雷达回波强度图像的识别53

4.1.2多普勒速度图像分析56

4.1.3从径向速度图上识别锋面系统65

4.1.4台风雷达回波识别与分析74

4.1.5温带气旋天气雷达回波图像的基本特征90

4.1.6低空急流在天气雷达回波图像上的表现形式100

4.1.7辐合线（槽线、切变线）在天气雷达回波图像上的基本特征103

4.1.8边界层辐合线的天气雷达回波图像基本特征105

4.2从天气雷达图上识别中小尺度天气系统108

4.2.1飑线的雷达回波特征108

4.2.2中尺度对流系统的天气雷达回波特征111

4.2.3边界层辐合线的天气雷达回波特征117

4.3地物和超折射回波特征125

4.3.1地物的回波特征125

4.3.2超折射回波的特征126

参考文献127

第5章 产品及算法128

5.1基本产品129

5.1.1 PPI与RHI显示129

5.1.2基本产品概述130

5.1.3反射率因子（R）131

5.1.4平均径向速度（V）132

5.1.5基本谱宽产品（SW）134

5.2基数据的格式变换显示产品135

5.2.1 CAPPI显示135

5.2.2任意垂直剖面产品135

5.2.3回波顶高（ET）138

5.2.4弱回波区产品（WER）139

5.2.5组合反射率因子产品（CR）140

5.3数据变换及物理量产品143

5.3.1相对风暴的平均径向速度图及速度区产品143

5.3.2垂直累积液态水含量（VIL）145

5.3.3降水处理算法（PPS）与产品146

5.3.4速度方位显示（VAD）算法与产品156

5.4中尺度天气系统及灾害性天气识别产品159

5.4.1 SCIT算法与产品159

5.4.2冰雹探测算法（HDA）与产品165

5.4.3中气旋算法与产品168

5.4.4龙卷探测算法（TDA）与产品171

5.5组网拼图产品174

5.5.1拼图原理及拼图策略174

5.5.2拼图产品176

参考文献177

第6章 天气雷达定量估测降水178

6.1雷达估测降水的基本原理178

6.1.1雷达估测降水原理178

6.1.2 Z-I关系分析179

6.1.3雷达估测降水中的误差源180

6.2雷达定量估测降水方法181

6.2.1 Z-I关系法181

6.2.2雷达雨量计联合估测降水方法182

6.2.3综合方法185

6.3估测降水系统的实现185

6.3.1反射率因子预处理185

6.3.2雨量计——雷达数据对的匹配187

6.4降水估测评估方法188

6.4.1评分方法188

6.4.2统计方法189

6.4.3评估注意事项190

6.5雷达估测降水系统（QPEGS）介绍191

6.5.1系统组成191

6.5.2效果评估193

参考文献196

第7章 强对流天气的雷达回波特征及其临近预报197

7.1对流风暴的分类及其雷达回波特征197

7.1.1对流风暴的分类197

7.1.2普通对流单体的演变198

7.1.3多单体风暴和飑线199

7.1.4对流风暴尺度径向速度特征识别202

7.1.5超级单体风暴203

7.1.6中尺度对流系统216

7.1.7风暴运动218

7.2强冰雹的天气雷达探测和预警218

7.2.1强冰雹产生的环境条件218

7.2.2强冰雹的雷达回波特征219

7.2.3强冰雹个例——2006年4月9日夜间湖南永州强烈冰雹225

7.3龙卷的天气雷达探测和预警229

7.3.1有利于强龙卷产生的背景条件230

7.3.2龙卷的多普勒天气雷达探测和预警231

7.3.3个例分析：2005年7月30日安徽灵璧F3级强烈龙卷234

7.4雷暴大风的天气雷达回波特征和预警243

7.4.1弱垂直风切变条件下的雷暴大风243

7.4.2中等到强垂直风切变条件下的雷暴大风250

7.4.3雷暴大风个例分析256

7.5对流暴雨的临近预报261

7.5.1造成对流暴雨的主要因子261

7.5.2天气雷达在对流暴雨临近预报中的作用262

参考文献267

第8章 典型天气系统雷达回波特征个例的综合分析270

8.1近海登陆台风雷达回波特征分析270

8.1.1 2001年热带风暴“百合”270

8.1.2 2004年热带风暴“艾利”273

8.1.3 2004年“云娜”台风276

8.1.4 2007年“珍珠”台风283

8.1.5 2006年“桑美”台风289

8.2梅雨锋暴雨过程雷达回波特征分析293

8.2.1 2005年7月7—10日的梅雨锋暴雨过程294

8.2.2 2007年7月7—9日梅雨锋暴雨过程301

8.2.3结论314

8.3冰冻雨雪315

8.3.1冰冻雨雪的形成315

8.3.2南方低温雨雪冰冻天气的总体特点315

8.3.3多普勒雷达探测冰冻雨雪特征分析316

8.3.4 2007年3月中国东部地区的一次大范围强降雪过程分析318

8.4暴雪322

8.4.1冷流暴雪322

8.4.2华北大范围暴雪327

8.4.3小结331

8.5地形云降水雷达回波特征和流场分析333

8.5.1概况333

8.5.2张掖地区地形云降水雷达回波特征333

8.5.3地形流场配置337

参考文献338

第9章 天气雷达及应用的发展趋势339

9.1发展趋势339

9.2双偏振技术340

9.2.1双偏振雷达测量原理及其优越性340

9.2.2双线偏振雷达估测降雨强度341

9.2.3利用双偏振雷达探测资料识别降水粒子相态342

9.2.4双偏振雷达在人工影响天气中的应用344

9.2.5发展双偏振雷达技术探测应思考的几个问题345

9.3相控阵天气雷达345

9.3.1相控阵天气雷达的技术特点345

9.3.2相控阵天气雷达的应用346

9.4脉冲压缩技术347

9.5相位编码技术347

9.6气象雷达组网348

9.7双（多）基地多普勒天气雷达系统351

9.8网络雷达技术——分布式协同自适应探测网络天气雷达系统（DCAS）353

9.9毫米波测云雷达356

9.10机载、星载雷达技术356

9.10.1机载雷达356

9.10.2国内机载雷达发展阶段357

9.10.3星载雷达357

参考文献358