新一代多普勒天气雷达典型故障处理及诊断分析

新一代多普勒天气雷达设备庞大、结构复杂、仪器精密,加之其对业务规范要求很高,对应技术保障比较困难。因此,如何迅速定位新一代天气雷达的故障,寻找故障维修思路,是增强新一代天气雷达保障技术的关键。

铜仁一次暴雪过程多普勒天气雷达回波分析

针对2022年1月30~31日贵州铜仁暴雪天气过程,通过使用ERA5再分析数据、micaps地面填图数据、铜仁多普勒天气雷达数据等资料,分析此次过程中天气形势及雷达回波强度、径向速度、雷达垂直风廓线等产品的变化情况。结果表明:1) 本次暴雪过程受冷空气、500 hPa高空槽前西南气流、700 hPa急流及850 hPa偏东风和倒槽的共同影响;大气整层低于0℃、中层较强西南暖湿气流在强冷垫上爬升导致铜仁出现暴雪。2) 降雪过程中,最大反射率因子与小时降雪量有正相关关系,在降雪回波达到30~35 dBZ时降水量较大。由于冰晶、雪粒子反射率要小于雨滴粒子,所以出现40 dBZ以上的回波可能是雨夹雪或者雨。3) 降雪发展时,径向速度图上出现冷暖平流交汇、辐合特征加强,预示着本地区的降水强度加强,当暖平流明显减弱、辐合型风场减弱,降水强度也有所减弱。4) 风廓线产品反应了暖湿气流在冷垫上的爬升情况,也可以直观反应出垂直风切变情况,能较好反应降雪强度的增长趋势,同时也可以通过近地面层偏东风的厚度及风向随高度旋转程度判断冷空气的强度变化。

多普勒天气雷达在人工防雹中的应用与发展研究

多普勒天气雷达是利用多普勒效应测量降水粒子径向速度的雷达系统。在降雹领域,多普勒天气雷达发挥着重要作用,为人工影响天气作业提供了重要的技术支撑。在此基础上,总结了多普勒天气雷达在防雹领域的应用与发展。本文通过对多普勒天气雷达的工作原理、应用现状及未来发展趋势的深入探讨,旨在为多普勒天气雷达的研究和实践提供参考和启示。

《虚拟C波段双振多普勒天气雷达》虚拟仿真实训系统

设计说明:本产品利用虚拟仿真技术进行雷达实训系统设计开发,虚拟平台是对相关课程实践实验项目的补充,使学生随时随通过计算机对气象雷达系统组成、工作原理、数据处理流程等实验项目进行学习,构建虚实结合的实验教学体系。主要解决雷达机房建设在12楼楼顶,学生直接到雷达机房进行实地实验存在场地狭窄、高压触电、电磁波辐射等问题。虚拟应用平台的建设对高校教育具有重要作用,对学生实践环节的模拟训练提供了有效的实习途径,特别是对理工学科虚拟仿真实验教学应用推广具有一定推广示范作用。

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。

一种基于多普勒天气雷达基数据的三维建模算法

根据多普勒天气雷达基数据空间呈锥状分布的特点,提出了基于基数据的移动梯状多面体三维建模算法(MTPD).该方法采用梯状多面体作为体积单元,根据雷达三维建模空间范围选择六面体索引和四面体索引两种不同模式构建三维等值面,以平衡算法效率和建模结果精度.在该算法基础上利用WebGL技术开发了多普勒天气雷达三维可视化平台.结果表明:与传统三维建模算法相比,MTPD在保证建模精度的条件下明显提升了算法效率,六面体索引模式和四面体索引模式计算效率分别提高62.5%和23.0%,四面体索引模式得到的回波三维结构更连续,基于WebGL的多普勒天气雷达三维可视化平台提供了跨平台的雷达三维展示,能够直观反映对流云的三维结构.

多普勒天气雷达遥测下的雷电风险识别系统

受大片区建构筑物群识别范围和区域的影响,雷电风险识别精准性较低。为此,设计多普勒天气雷达遥测下的雷电风险识别系统。硬件部分使用双通道收发式多普勒天气雷达接收散射波分量,设计由卡塞格伦天线组成的馈线结构,通过正交模耦合器采集风险数据。软件部分通过计算回波在直角坐标系中与雷达站的相对位置,获得回波经纬度值。建立包含或部分包含被识别因子所在区域网格集,构建多普勒天气雷达遥测网格化模型。以此为基础,建立雷电风险识别模型,实现雷电风险识别。测试结果可知,该系统在时长为11 min时,雷击流序列1、2、3的识别距离分别为125 m、200 m、380 m,与实际距离一致,具有精准的识别效果。

基于卫星与双极化多普勒天气雷达的湖南中部地区一次极端暴雪应用分析

基于风云二号卫星红外云顶亮温(TBB)资料和双极化多普勒天气雷达资料,并结合区域自动气象站观测数据、NCEP再分析数据,对2022年2月22—23日湖南发生的极端暴雪过程进行诊断分析。结果表明:(1)一条维持在成熟阶段的西南—东北向云带中镶嵌的中β尺度云团持续经过形成类似列车效应的传播,是造成本次极端暴雪过程的主要原因,极端暴雪落区主要位于TBB<-30℃冷云团边缘梯度最大处。(2)双极化多普勒天气雷达相关系数、反射率因子以及差分反射率等产品,对融化层高度以及大气中降水粒子属性的识别和判断均有较好的指示性,其中相关系数为0.80~0.97,基本符合融化层特征。(3)多普勒雷达风廓线产品对雨雪相态转变以及降雪加强有一定指示意义,该产品能反映出降雪发生前2.4 km高度形成的稳定垂直风切变,以及降雪加强时1.2 km高度东北急流增强、3 km高度西南急流增强、2.4 km高度垂直风切变增大,其中2.4 km高度垂直风切变稳定持续十多个小时为此次极端暴雪过程提供了有利于不稳定层结建立与维持的动力条件,而此次过程雨雪转换快且积雪深度大主要是降雪前期低层较为干冷所致。

C波段多普勒天气雷达故障维修及维护管理措施

文章主要结合黔西南州C波段多普勒天气雷达运用实际,对C波段多普勒天气雷达故障进行分析,给出了故障维修方式,并梳理了维护管理措施,为今后更高效地保障多普勒天气雷达的安全稳定运行提供参考。

基于VC++和Matlab的双基地多普勒天气雷达反演风场系统设计

本文着重介绍了开发双基地多普勒天气雷达系统的原理和用模拟雷达资料在16km×16km×10km的范围内进行了风场的绘制。并采用VC++和M atlab相结合的方法实现图像显示。

基于新一代多普勒天气雷达在人影作业中的应用分析

现如今,随着科学技术水平的显著提升,新一代多普勒天气雷达广泛应用于全球各个地区。该雷达的应用既可以准确探测出降水发生区域的风向、风速、气象转变等,可以有效的精确测量雷达探测反射因素的抗压强度值。多普勒天气雷达的使用给气象监测增添了许多便捷,并在科学、准确预警极端天气现象方面发挥着不可替代的重要作用。基于此,本文首先从基本构成、工作原理两大角度针对新一代多普勒天气雷达进行概述,后重点从确定合适开展人影作业的云系与天气系统、监测预警灾害性天气现象、干预极端气象、定量估测大范围降水、提供详细风场信息等多个角度探讨了新一代多普勒天气雷达在人影作业中的应用,仅供参考。

甘肃嘉峪关:迅速查明多普勒天气雷达受干扰原因

6月28日,甘肃省嘉峪关天气雷达站向嘉峪关无线电管理处投诉,称新一代多普勒天气雷达回波频繁受到同频干扰,雷达回波图显示在15°-35°方向上出现放射状强烈干扰,严重影响了汛期气象监测服务工作,请求协助排查。接到干扰投诉后的当天上午,嘉峪关无线电管理处第一时间组织精干力量,驾驶移动监测车沿着气象雷达受干扰方向由近及远展开地毯式监测排查,最终在嘉峪关机场改扩建项目搅拌站监测到了覆盖C波段雷达的宽带信号,信号带宽为20MHz。

多普勒天气雷达在人工影响天气中的应用研究

多普勒天气雷达在人工影响天气中的应用研究主要集中在两个方面:一方面是利用多普勒雷达监测人工影响天气的效果和影响;另一方面是利用多普勒雷达辅助实施人工影响天气。在监测方面,多普勒雷达可以通过监测人工影响天气过程中产生的云物理量、降水量等参数变化,评估人工影响天气的效果和影响。例如,在云雾消散作业中,多普勒雷达可以监测云层厚度、液态含量、液态水含量等参数的变化,以评估作业效果和作业对环境的影响。在实施方面,多普勒雷达可以辅助人工影响天气的实施。

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。

多普勒天气雷达径向速度图上的雹云特征

不同的强对流天气造成的灾害和社会影响差别很大。通过对北京地区2001年和2002年出现的32次降雹时伴随出现的天气现象分类和对雹云多普勒天气雷达径向速度场图像特征的分析统计,得出“大风区”、“中气旋”是经常出现降雹的多普勒径向速度图像特征。“大风区”常伴随出现强风冰雹,而“中气旋”则常伴随出现暴雨冰雹,这对于判别冰雹云产生什么样的天气现象是有指示意义的。

暴雨多普勒天气雷达资料的分析

利用多普勒天气雷达资料 ,对安徽省 2 0 0 0年 6月 1日至 3日的连续性大暴雨过程进行了分析。结果表明 :多普勒零速度线在测站近距离两侧顺转程度不一致 ,近距离存在大尺度辐合与暖平流的迭加 ,而在较远距离处存在冷平流 ,为暴雨产生和维持提供有利的水汽垂直输送和辐合上升运动 ,逆风区和中小尺度气旋性切变及垂直切变是强降水中心在多普勒速度图上的另一特征 ,强回波中心朝着辐合区方向移动。

多普勒天气雷达三维数字组网系统开发及应用

为充分发挥多普勒天气雷达网的联网观测优势,依托已有科研成果,开发了多普勒天气雷达三维数字组网软件系统。介绍了该系统的整体设计、系统框架、主要功能模块、数据处理流程和相关算法,分析了系统性能及组网结果的实用性、可靠性,讨论了实际应用中影响组网效果的两个重要因素。业务运行测试及实例分析结果表明:该系统运行稳定;在微机上可实现约15部雷达、频率为6 min左右的高时间频率的三维组网;算法合理,组网结果可靠;为中小尺度天气分析提供了便利,为临近天气预报开发等工作提供了数据基础;有必要对软件系统进行升级,以便更好地满足应用需求,提高组网结果质量。

强烈雹暴三体散射的多普勒天气雷达分析

该文从干冰球和水球的散射特征出发,分析了强烈雹暴三体散射的多普勒天气雷达基本反射率因子的形成机制,讨论了影响三体散射观测的主要因素;利用连云港CINRAD/SA天气雷达资料,对2004年6月26日发生在连云港市境内的一次大冰雹过程的三体散射特征进行了详细分析,并对三体散射在业务上的应用进行了探讨。结果表明:产生三体散射的反射率因子区强度超过60 dBz,三体散射的反射率因子值小于18 dBz,长度通常小于14 km;径向速度整体上为朝向雷达的低值,谱宽很大,可达13 m/s以上;首次观测到三体散射后,可立即预报有大冰雹将降落到下游地区,提前量在20 min以上,这些结果为利用三体散射预报冰雹提供了新的线索。

暴雨的多普勒天气雷达速度辐合风场特征

多普勒天气雷达探测大范围强降水时,其多普勒速度回波特征既不同于单纯的暖(冷)平流的特征(S或反S形)也不同于纯粹的大尺度辐合(散)运动特征(弓状),而是暖(冷)平流和辐合(散)两种运动相结合的风场(称之为复合风场)所产生的多普勒速度特征。应用天津塘沽新一代天气雷达资料,并结合自动气象站资料和改进的EVAD技术,分析2005年8月16日发生在海河流域的一次大范围、长时间的强降雨天气过程的多普勒天气雷达资料。结果表明:(1)当低层出现暖平流和辐合运动相结合的复合风场特征时,即多普勒天气雷达速度场产品表现为自雷达中心开始,在同一距离圈上,一侧的零速度线弯向正速度区的顺转程度明显大于另一侧的零速度线弯向负速度区的顺转程度,即负速度区面积大于正速度区的面积时,降水就增强或维持。(2)当低层出现暖平流和辐散运动相结合的复合风场特征时,对应降水减弱或停止。这种对雷达速度场的辐合辐散分析将对大范围强降水的形成、发展、维持和消散具有很好的临近预报指示作用。

降水过程中多普勒天气雷达风廓线产品特征

利用南京多普勒天气雷达资料,在对VWP风廓线产品可靠性研究和表征"湿度"变化能力研究基础上,对南京地区春季大面积积层混合云降水过程中风廓线产品的特征进行了细致研究。研究表明,在降水前夕、维持增强和降水消亡的不同时段风廓线产品都呈现出相应的图像特征:在图像上ND区域呈现一楔形,快速减少,预示着降水在2个小时内发生;暖平流、切变层和大风区的存在有利于降水的维持和加强;VWP最高位置风向标的突降和中层ND区域的出现预示着降水即将结束。