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天气雷达

电子技术 1965年第1期 20-23页

作者：胡定廉

天气雷达是专门用来探测对流层内液态及固态水滴的雷达.它也能探测天气介质不均匀分布引起的强折射梯度区.其中专门探测云的称为测云雷达;也有人将专门探测雨、雪、雹及大水滴云的雷达称为测雨雷达.

关键词：天气雷达测雨雷达气象雷达回波功率雷达技术微波雷达距离高度显示器波束发射功率收信功率

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天气雷达空中生态监测

信号处理 2024年第1期40卷 94-113页

作者：胡程崔铠王锐龙腾吴东丽吴孔明北京理工大学雷达技术研究院北京100081 嵌入式实时信息处理技术北京市重点实验室北京100081 北京理工大学前沿技术研究院山东济南250300 北京理工大学计算机学院北京100081 中国气象局气象探测中心北京100081 中国农业科学院植物保护研究所植物病虫害生物学国家重点实验室北京100193

每年数以亿计的昆虫、候鸟和蝙蝠等空中动物在全球范围内远距离迁飞,显著影响空中生态系统的结构和功能。随着全球气候和环境的不断变化,空中生态环境也在迅速恶化,对人类的生命和健康构成了严重威胁。为了保护空中生态环境,首要任务是... 详细信息

每年数以亿计的昆虫、候鸟和蝙蝠等空中动物在全球范围内远距离迁飞,显著影响空中生态系统的结构和功能。随着全球气候和环境的不断变化,空中生态环境也在迅速恶化,对人类的生命和健康构成了严重威胁。为了保护空中生态环境,首要任务是对其进行有效监测。天气雷达具有大范围、全天时、全天候监测能力,可覆盖百千千米空间尺度,是监测和研究宏观空中生态的有效工具。十余年来,天气雷达空中生态监测领域取得了突破性的进展,极大提高了对空中迁飞动物的探测能力,可有效弥补传统监测手段存在的覆盖范围小和时间分辨率低等技术局限。天气雷达已在全球范围内的生物多样性保护、迁飞性虫害监测、疫源疫病传播防控等重大空中生态议题中发挥着日益重要的作用,有效填补了宏观生态研究空白。目前,美国、欧洲和中国分别建立了全球三大天气雷达网,为空中生态研究提供了重要的基础设施和数据支持。本文详细阐述了当前全球天气雷达空中生态监测的科学研究进展,以及通过天气雷达揭示的空中动物迁飞科学规律。然后,对天气雷达生态监测中迁飞动物的电磁散射建模、雷达回波提取、群体参数反演、雷达观测验证实验,以及宏观迁飞模型等关键技术进行了梳理和总结,并详细介绍了中国天气雷达空中生态监测的进展情况。最后,对未来发展方向进行了展望,指出针对中国当前农业迁飞性害虫和鸟类宏观迁飞等重大监测需求,需要在扩维探测、多参反演、多源预测等方面深入研究和探索,以进一步解读重大动物迁飞事件、分析宏观迁飞规律、揭示空中生态对气候变化的响应。

关键词：空中生态天气雷达雷达回波提取参数反演迁飞预测

多普勒天气雷达合成切变算法及改进方法的研究

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电子与信息学报 2010年第1期32卷 43-47页

作者：魏耀张兴敢南京大学电子科学与工程系南京210093 毫米波国家重点实验室南京210096

该文在研究由多普勒天气雷达速度场计算合成切变所采用的直接计算差值滤波算法的基础上,针对其存在的边缘点的切变识别较少等问题,结合最小二乘法在线性拟合方面的优势以及雷达数据沿径向分布的特点,提出一种基于取不同"拟合窗口"的最... 详细信息

该文在研究由多普勒天气雷达速度场计算合成切变所采用的直接计算差值滤波算法的基础上,针对其存在的边缘点的切变识别较少等问题,结合最小二乘法在线性拟合方面的优势以及雷达数据沿径向分布的特点,提出一种基于取不同"拟合窗口"的最小二乘法的算法,并利用计算定位精度等方法比较和分析这两种算法,最小二乘法算法在定位精度、识别能力、边缘切变识别等方面优于直接计算差值滤波算法。在2008年北京奥运气象保障中应用最小二乘法的合成切变气象产品给人工影响天气提供了重要参考资料。

关键词：天气雷达合成切变最小二乘法拟合窗口人工影响天气

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天气雷达三体散射长钉回波特征分析

气象 2024年第6期50卷 675-685页

作者：孟蕾桑友伟夏扬高文娟刘达之中国气象局气象干部培训学院湖南分院长沙410125 气象防灾减灾湖南省重点实验室长沙410118 中国气象局气象干部培训学院北京100081

利用2016—2020年中国中东部地区47个强对流个例中50部S波段多普勒天气雷达的基本反射率因子产品资料,在筛选出2626个样本的基础上,分析三体散射长钉(TBSS)特征。结果表明:TBSS在1.5 km和5 km高度附近出现频次最高;在2.4°仰角出现频次... 详细信息

利用2016—2020年中国中东部地区47个强对流个例中50部S波段多普勒天气雷达的基本反射率因子产品资料,在筛选出2626个样本的基础上,分析三体散射长钉(TBSS)特征。结果表明:TBSS在1.5 km和5 km高度附近出现频次最高;在2.4°仰角出现频次最高。TBSS主要出现在雷达静锥区边缘至雷达径向距离210 km范围,在距离雷达115 km附近达到峰值;TBSS在雷达极坐标系中呈现南多北少、西多东少的形势;当对流风暴移动方向与雷达径向方向的夹角大于30°时有利于观测到TBSS。TBSS回波强度在起始端径向向外0~15 km范围内迅速降低至5 dBz,15 km之后在-5~10 dBz波动,TBSS区域中70%以上为低于25 dBz的弱回波;99%的TBSS长度小于40 km,不同长度的TBSS形态符合正态分布。TBSS出现频次和长度与强回波的中心最高值和区域面积没有显著相关关系。

关键词：三体散射长钉(TBSS) 天气雷达分布特征雷达回波冰雹

基于天气雷达的长江三峡暴雨临近预报方法及其精度评估

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清华大学学报（自然科学版） 2015年第6期55卷 604-611页

作者：杨文宇李哲倪广恒洪阳 Ali Zahraei 清华大学水沙科学与水利水电工程国家重点实验室美国国家海洋和大气管理局合作遥感科学与技术中心

基于网格追踪的临近预报外推(pixel-based nowcasting,PBN)算法能够预报降雨的平移、旋转和变形。为了评价该算法在长江三峡地区的应用效果,该文利用三峡万县S波段雷达2010年汛期观测到的11场典型降雨过程,采用相关系数、探测率、误报... 详细信息

基于网格追踪的临近预报外推(pixel-based nowcasting,PBN)算法能够预报降雨的平移、旋转和变形。为了评价该算法在长江三峡地区的应用效果,该文利用三峡万县S波段雷达2010年汛期观测到的11场典型降雨过程,采用相关系数、探测率、误报率、临界成功指数等4种评价指标对PBN算法进行验证。结果显示:对于全部11场降雨,该算法1小时预报结果与实际观测的相关系数接近0.6,整体预报效果较好。在针对4场典型降雨的分析中所有4个指标均表明:PBN算法对独立且相对稳定的大面积层状降雨预报效果最好,对包含多个对流型雨团生成与消亡的降雨预报效果最差。

关键词：临近预报天气雷达精度评估

基于天气雷达数据的强对流天气下输电线风偏放电预警方法

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电力自动化设备 2018年第4期38卷 36-43页

作者：熊小伏王伟王建周宁梁允重庆大学输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室重庆400044 国网河南省电力公司电力科学研究院河南郑州450052

夏季多发的强对流天气引起的高频次、大范围的输电线路风偏放电事故是电网"迎峰度夏"面临的主要威胁之一。天气雷达是预测强对流天气的有效工具,在气象与电力行业的融合日益紧密的背景下,提出了一种基于天气雷达数据的强对流天气下输电... 详细信息

夏季多发的强对流天气引起的高频次、大范围的输电线路风偏放电事故是电网"迎峰度夏"面临的主要威胁之一。天气雷达是预测强对流天气的有效工具,在气象与电力行业的融合日益紧密的背景下,提出了一种基于天气雷达数据的强对流天气下输电线路风偏放电预警方法。基于天气雷达对强对流的监测数据,采用两层支持向量机构建了强对流大风预测模型,实现对强对流大风风力的三级预测;根据绝缘子串发生风偏时的几何模型,推导了风偏临界风速与输电线路自身参数的关系;结合风力预测结果和输电线路的风偏临界风速,计算风偏放电概率并发布相应等级的预警。通过算例验证了所提方法的可行性和准确性。

关键词：强对流天气输电线路风偏放电天气雷达预警支持向量机

CINRAD/SA天气雷达双PRF技术I/Q信号仿真及算法对比验证

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北京理工大学学报 2016年第12期36卷 1289-1293页

作者：步志超李柏邵楠胡学英李喆陈玉宝中国气象局气象探测中心北京100081

以CINRAD/SA天气雷达双PRF技术为研究对象,采用大气分层模型,建立基于端到端I/Q时域信号仿真算法,生成I/Q仿真信号并进行可靠性验证.对比分析不存在速度模糊、低重频下的速度模糊和双重频模糊情况下的快速傅里叶变换算法FFT和脉冲对算法... 详细信息

以CINRAD/SA天气雷达双PRF技术为研究对象,采用大气分层模型,建立基于端到端I/Q时域信号仿真算法,生成I/Q仿真信号并进行可靠性验证.对比分析不存在速度模糊、低重频下的速度模糊和双重频模糊情况下的快速傅里叶变换算法FFT和脉冲对算法PPP的评估精度,并分别采用标准解模糊算法和改进解模糊算法进行速度解模糊对比计算.统计分析结果表明:基于端到端I/Q信号仿真算法能对探测体内的风速细节进行很好的描述;当发生速度折叠时,脉冲对算法PPP的评估精度要高于快速傅里叶变换算法FFT的运算精度,同时改进解模糊算法精度高于标准解模糊算法,且与单PRF下的脉冲对算法PPP的评估精度相当.

关键词：天气雷达 I/Q信号仿真双PRF 解速度模糊算法

天气雷达回波运动场估测及在降水临近预报中的应用

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气象学报 2006年第5期64卷 631-646页

作者：张亚萍程明虎夏文梅崔哲虎杨洪平中国气象科学研究院江苏气象科学研究所南京210008 中国气象局武汉暴雨研究所武汉430074

在常用的基于天气雷达反射率因子图像的相关方法跟踪回波运动的TREC(Tracking Radar Echo by Correla-tion)技术基础上,文中发展了一种基于差分图像(时间梯度图像)的相关方法追踪雷达回波运动(Difference Image-based Tracking Radar Ec... 详细信息

在常用的基于天气雷达反射率因子图像的相关方法跟踪回波运动的TREC(Tracking Radar Echo by Correla-tion)技术基础上,文中发展了一种基于差分图像(时间梯度图像)的相关方法追踪雷达回波运动(Difference Image-based Tracking Radar Echo by Correlations)技术,简称DITREC,并与TREC技术进行比较。个例分析表明,DITREC矢量场消除了TREC矢量场中由于回波型的迅速变化导致的一些无序矢量,使得DITREC矢量场的时间连续性和空间连续性好于TREC矢量场。在TREC矢量场中不存在无序矢量的地方,DITREC矢量场与TREC矢量场基本一致。分别用DITREC矢量场和700 hPa风场作为回波运动估测场外推合肥CINRAD/SA雷达反射率因子复合扫描图,得到1 h外推降水场。以地面雨量计为标准,对外推降水场进行评估,结果表明,DITREC外推小时降水优于700 hPa外推小时降水,但其精度还与所采用的Z-R关系有关。

关键词：天气雷达回波运动场降水临近预报.

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天气雷达空中生态监测系统建设和应用

应用气象学报 2023年第5期34卷 630-640页

作者：梁丽马舒庆滕玉鹏胡程崔铠吴东丽吴蕾胡姮朱永超张光磊中国气象局气象探测中心北京100081 中国科学院大气物理研究所北京100029 北京理工大学信息与电子学院雷达技术研究所北京100081 北京华云东方探测技术公司北京100081

为深度挖掘天气雷达数据应用价值,设计并建设了天气雷达空中生态监测系统。分析天气雷达晴空回波数据特征和空中生物散射特性,利用模糊逻辑算法识别天气雷达网数据中的生物回波,实现对生物密度、迁飞路径、时空分布等昆虫生态活动的实... 详细信息

为深度挖掘天气雷达数据应用价值,设计并建设了天气雷达空中生态监测系统。分析天气雷达晴空回波数据特征和空中生物散射特性,利用模糊逻辑算法识别天气雷达网数据中的生物回波,实现对生物密度、迁飞路径、时空分布等昆虫生态活动的实时动态监测。2022年5月天气雷达空中生态监测系统投入试运行,在实时监测期间发现昆虫活动具有明显的时空分布特征、昼夜活动和迁飞活动规律,8—9月全国昆虫活动呈现数量大、活动范围广的特点,是虫灾防治的重点关注时段,监测结果符合昆虫活动特征。该系统可有效服务空中生态实时监测,为虫灾精准防治提供监测技术与数据支持。

关键词：生态监测天气雷达生物回波昆虫迁飞