新一代多普勒天气雷达基数据解析软件设计与实现

为充分利用新一代多普勒天气雷达基数据,结合新一代多普勒天气雷达基数据标准格式,文章研究了使用Python语言读取和解析基数据的方法,将解析后的数据根据不同的产品、不同的扫描仰角分别存储在多个Excel文件中。将解析后的数据在Python中重绘生成,与业务用pup软件生成的产品图像对比,验证了基数据解析的准确性。该软件的业务应用可为基于雷达基数据资料的分析与研究提供数据基础。

安徽一次强烈龙卷的多普勒天气雷达分析

利用多普勒天气雷达资料,对2003年7月8日夜间发生在安徽无为县的强烈龙卷过程进行了详细的分析。该龙卷发生前的主要天气背景是江淮梅雨期暴雨的天气形势:一个东移的高空槽、强烈的对流不稳定和低空的西南风急流。低层垂直风切变很大并且抬升凝结高度较低,有利于强龙卷的产生。产生该强龙卷的对流系统最初是一条位于大片层状云降水区中的长对流雨带。在随后的演变中,对流雨带的南段逐渐消散,北段逐渐变宽,最终成为一个团状的对流系统,而龙卷产生自该系统南端的一个超级单体。最初的中层中气旋形成于7月8日22:49(北京时,下同),相应对流单体的反射率因子尚没有呈现出超级单体的特征。随后中气旋迅速加强,在22:55,反射率因子形态呈现出经典超级单体的特征:明显的低层入流缺口和其左侧的阵风锋,入流缺口位于超级单体移动方向(东北方向)的右后侧,低层的弱回波区和中高层的回波悬垂结构,最大反射率因子超过55 dBz。在龙卷产生前8min,即23:12中气旋达到强中气旋标准,相应的垂直涡度值达到2.3×10-2/s。在龙卷产生前几分钟和龙卷进行过程中,中气旋保持很强,但相应的反射率因子强度减弱,低层入流缺口渐渐消失。在龙卷进行过程中的23:29,雷达速度图像呈现出一个强烈中气旋包裹着一个更小尺度的龙卷式涡旋特征TVS,与TVS对应的垂直涡度值达5.0×10-2/s。上述导致龙卷的中层中气旋局限于4 km以下的低层大气,前后共持续了1 h 49 min,相应超级单体的高反射率因子区局限在6 km以下,属于低质心的对流系统,产生的天气是强烈龙卷,伴随有暴雨,但没有冰雹。文中还对此次龙卷的生成机制进行了探讨。

中小尺度天气系统的多普勒统计特征

利用广州新一代天气雷达资料,将多普勒速度和反射率因子及其导出产品特征进行分型,详细描述了各种类型多普勒速度特征的特点和分类方法。按不同类型中小尺度天气系统,对多普勒速度和反射率因子形状的各项特征以及反射率因子大小、回波移速及垂直累积液态含水量分别进行归纳统计,重点分析了多普勒速度的统计特征。结果表明:80%左右的雷雨大风包括下击暴流在多普勒速度图上表现为大风区型和近地层辐散型,产生强降水的速度场50%以上为辐合流场,24%为逆风区型。中气旋特征和弓形、钩状等特殊形状回波出现的几率虽然不高,但却是短时暴雨或大暴雨、冰雹、灾害性大风等强烈天气的重要标志。综合运用多普勒特征和环流背景,有可能改善强对流识别的准确率。

新一代多普勒天气雷达(CINRAD/CD)方位伺服系统典型故障分析及处理

根据方位伺服系统工作原理、故障现象和故障原因,对遵义新一代多普勒天气雷达运行7年多来10次发生的方位伺服系统故障维修工作进行归纳总结。认为:(1)遵义雷达出现的方位伺服系统故障可以归纳为5类典型故障,并对应找出具体维修措施;(2)方位伺服系统组成部件较多,而且分布在多个不同地方,检修工作难度大,维修人员需要掌握系统的组成和工作原理,然后进行分级判断和故障定位;(3)方位伺服系统维修常用检查仪器主要是示波器和三相万用表,因此要求技术保障人员熟练使用;(4)从发生故障部位来看,主要集中在方位驱动分机内,因此需要重点掌握方位驱动分机工作原理和分机内各部件工作原理,对应的检测参数和测量值,特别要记住一些检测波形。总之,随着雷达使用年限的增加,雷达设备故障率在增加,而故障维修工作纷繁复杂,如何保证较高的雷达可利用率,这就要求台站人员在了解技术说明书、原理图的基础上,在每次故障维修过程中及时总结各种故障维修措施,积累维修经验。

新一代天气雷达站网实时运行监控系统的设计与开发

新一代天气雷达站网实时监控系统运用了现代计算机网络、工业控制、数据远程传输、远程控制等多项技术,充分利用新一代天气雷达自身系统监控、重要参数定标、检测等功能进行实时监控系统的设计开发,实现了站网内雷达运行状态、定标及报警等相关信息的实时监控,对全面掌握分中心责任范围内各雷达站的运行状况,提高技术保障系统的快速反应能力,以及全面、快速、有效地进行新一代天气雷达系统设备的技术保障具有重要意义。该文主要概述了新一代天气雷达站网实时监控系统的主要功能、系统结构及关键技术的实现方法。

“07.7”鄂东南强对流天气的多普勒雷达资料分析

利用武汉多普勒天气雷达资料,对2007年7月27日发生在武汉及其周边部分地区的一次强对流天气过程,特别是引起武汉、洪湖的冰雹和地面大风灾害的2个强风暴(A、B)进行了详细分析,得到如下结论:(1)这次强对流天气的主要天气背景是,副热带高压西侧强烈的西南气流诱发了中小尺度扰动,强的低层垂直风切变,大的垂直不稳定,低层较干和中高层更干的水汽条件。(2)产生灾害性天气的对流系统最初是一条近乎南北向的断续型对流带,强风暴A和B在其成熟阶段都有低层弱回波和中高层悬垂回波结构,最大回波强度均大于60 dBz;风暴A在其崩溃阶段,近地面径向速度迅速增大,随其北移,造成武汉市黄陂区大风灾害;风暴B在平均径向速度图上存在明显的中层气流辐合(MARC),是即将出现地面强辐散风的标识。(3)强回波中心高度迅速降低是地面灾害性天气发生的标识,VIL密度比VIL本身更能反映风暴的强度,特别是当因雷达扫描策略的影响导致探测不到风暴顶或风暴底时。(4)在用冰雹探测算法(HDA)探测冰雹时,要注意修改可调参数,特别是0℃和-20℃环境温度的高度,这样才能大大降低冰雹误报率。

雷达站网资料在长江流域暴雨试验中的应用

阐述了新一代天气雷达站网资料拼图技术在长江流域暴雨试验中的应用 ,内容包括雷达基数据的处理转换、站网资料的一致性处理方法、不同波段雷达资料的拼图策略、风场反演、结果的综合显示 ,并以此为基础建立了雷达站网综合拼图软件系统 ,利用该系统对 2 0 0 1年、2 0 0 2年长江中下游地区暴雨试验期间的雷达组网中不同型号雷达的探测基数据 ,进行了资料处理转换和站网综合拼图。

一次大范围雨雪天气过程的雷达回波特征分析

针对2015年1月9日贵州中西部出现的大范围雨雪天气过程,结合探空观测资料,利用新一代天气雷达基本产品分析了此次雨雪天气过程的雷达回波强度、回波高度、垂直结构和径向速度等基本变化特征。分析结果表明:雨雪天气过程雷达回波的基本特征为,无明显强回波中心,回波结构呈丝缕状,边缘模糊,降水粒子回波高度较低。从径向速度图分析来看,近地层为均匀的东北风,"牛眼"型结构,低空急流;中高层为北部为冷平流,南部为暖平流,与过程降水分布情况基本一致。深厚的冷湿结构、静止锋区的逆温层结构以及高空的西南风急流给这次大范围雨雪天气过程的形成和维持造成有利的条件。

新一代多普勒天气雷达网探测数据对比分析系统

我国即将建成由216部多普勒天气雷达组成的观测网,组网雷达数据对比分析是及时发现雷达网故障、为雷达定标提供参考,提高短时临近天气预报准确率的基础。为解决上述问题,研发了雷达组网数据对比分析系统。首先,针对距离衰减和波束展宽对雷达探测数据的影响,提出利用相邻雷达等距离线垂直剖面内的网格数据进行对比分析;然后,为了满足实时计算需求,提出快速等距离线坐标变换算法,算法可节约85%的计算时间;针对雷达数据空间分布特点,提出三维混合插值算法,以便最大限度保留原始数据特征,提高数据对比分析精度。系统可自动处理相邻雷达时间同步数据,统计分析等距离线垂直剖面内的数据,实现组网数据可靠性和一致性的客观评估分析。实验结果表明,软件系统能够满足组网雷达数据客观评估需求。

CINRAD/SB雷达发射机故障事例浅析

本文通过对百色CINRAD/SB雷达2例发射机故障事例进行详细地分析,并介绍了其检修的过程和方法,旨在积累经验,达到快速排除故障的目的。

通辽市新一代天气雷达配套设备的维护方法

通辽市新一代天气雷达系统的配套设备包括电源、自动灭火器、防雷设施等,这些配套设备的维护,对保证新一代天气雷达系统的运行起着重要作用。重点介绍了后备电源、灭火器及防雷设备的维护。

通辽市新一代天气雷达一次强度定标分析

为保证新一代天气雷达定量探测降水回波的准确性,应定期对CINRAD的回波强度进行定标。概述了新一代天气雷达定标原理、定标方法,以及一次定标结果,以供其他雷达台站同行参考。

一次台风前部龙卷的多普勒天气雷达分析

通过分析2004年8月25日发生在浙江省宁波市的一次台风前部龙卷发生发展的环境特征,发现该龙卷发生在台风前部风切变区里,尽管当时涡度、散度等物理量对于深对流发展不是非常有利,但下湿中干、强的垂直风切变及地形条件等还是有利于局地弱龙卷的产生;在宁波新一代天气雷达产品上表现为强的钩状回波,速度场上有相邻的正负速度中心及强的组合切变值等。通过多个反射率产品、剖面产品等综合分析了该风暴的三维结构,初步了解此类弱龙卷的发生机理,为以后的预报提供一些经验。

基于Qt的天气雷达数据处理软件系统设计及实现

在气象领域,天气雷达是观测降水过程的主要工具。随着雷达技术的快速发展,中国新一代多普勒天气雷达开始逐渐升级改造为双线偏振雷达,提供更多的雷达偏振参量,从而更充分地分析天气过程的特征,并不断提高对暴雨、龙卷和冰雹等强对流天气过程的观测和预报能力。为了适应雷达发展过渡期的需求,方便用户使用和查看不同雷达产品,设计了基于Qt的多波段多型号雷达数据处理软件系统。最终实现反射率因子、径向速度、速度谱宽、差分反射率因子、相关系数等基本数据产品和回波顶高、组合反射率因子、垂直积分液态水等衍生产品的生成和预览功能。通过对产品效果进行验证,系统基本能满足使用需求。

新一代多普勒天气雷达与常规天气雷达的理论对比分析

通过对常规天气雷达与新一代多普勒天气雷达在探测原理、系统设备、性能指标和应用产品等方面的对比,进一步认识新一代多普勒天气雷达的优势。