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《6、多普勒天氣雷達(dá)原理與應(yīng)用》由會(huì)員上傳分享,免費(fèi)在線閱讀,更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫(kù)。
1、第六部分多普勒天氣雷達(dá)原理與應(yīng)用(周長(zhǎng)青)我國(guó)新一代天氣雷達(dá)原理;天氣雷達(dá)圖像識(shí)別;對(duì)流風(fēng)暴的雷達(dá)回波特征;新一代天氣雷達(dá)產(chǎn)品第一章我國(guó)新一代天氣雷達(dá)原理一、了解新一代天氣雷達(dá)的三個(gè)組成部分和功能新一代天氣雷達(dá)系統(tǒng)由三個(gè)主要部分構(gòu)成:雷達(dá)數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)(RDA)、雷達(dá)產(chǎn)品生成子系統(tǒng)(RPG)、主用戶處理器(PUP)。二、了解電磁波的散射、衰減、折射散射:當(dāng)電磁波束在大氣中傳播,遇到空氣分子、大氣氣溶膠、云滴和雨滴等懸浮粒子時(shí),入射電磁波會(huì)從這些粒子上向四面八方傳播開(kāi)來(lái),這種現(xiàn)象稱為散射。衰減:電磁波能量沿傳播路徑減弱的現(xiàn)象稱為衰減,造成衰減的物
2、理原因是當(dāng)電磁波投射到氣體分子或云雨粒子時(shí),一部分能量被散射,另一部分能量被吸收而轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮芑蚱渌问降哪芰俊U凵洌弘姶挪ㄔ谡婵罩惺茄刂本€傳播的,而在大氣中由于折射率分布的不均勻性(密度不同、介質(zhì)不同),使電磁波傳播路徑發(fā)生彎曲的現(xiàn)象,稱為折射。三、了解雷達(dá)氣象方程在瑞利散射條件下,雷達(dá)氣象方程為:其中Pr表示雷達(dá)接收功率,Z為雷達(dá)反射率,r為目標(biāo)物距雷達(dá)的距離。Pt表示雷達(dá)發(fā)射功率,h為雷達(dá)照射深度,G為天線增益,θ、φ表示水平和垂直波寬,λ表示雷達(dá)波長(zhǎng),K表示與復(fù)折射指數(shù)有關(guān)的系數(shù),C為常數(shù),之決定于雷達(dá)參數(shù)和降水相態(tài)。四、了解距離折疊最大
3、不模糊距離:最大不模糊距離是指一個(gè)發(fā)射脈沖在下一個(gè)發(fā)射脈沖發(fā)出前能向前走并返回雷達(dá)的最長(zhǎng)距離,Rmax=0.5c/PRF,c為光速,PRF為脈沖重復(fù)頻率。距離折疊是指雷達(dá)對(duì)雷達(dá)回波位置的一種辨認(rèn)錯(cuò)誤。當(dāng)距離折疊發(fā)生時(shí),雷達(dá)所顯示的回波位置的方位角是正確的,但距離是錯(cuò)誤的(但是可預(yù)計(jì)它的正確位置)。當(dāng)目標(biāo)位于最大不模糊距離(Rmax)以外時(shí),會(huì)發(fā)生距離折疊。換句話說(shuō),當(dāng)目標(biāo)物位于Rmax之外時(shí),雷達(dá)卻把目標(biāo)物顯示在Rmax以內(nèi)的某個(gè)位置,我們稱之為‘距離折疊’。五、理解雷達(dá)探測(cè)原理。反射率因子Z值的大小,反映了氣象目標(biāo)內(nèi)部降水粒子的尺度和數(shù)密度,
4、反射率越大,說(shuō)明單位體積中,降水粒子的尺度大或數(shù)量多,亦即反映了氣象目標(biāo)強(qiáng)度大。反射率因子(回波強(qiáng)度):即反射率因子為單位體積內(nèi)中降水粒子直徑6次方的總和。意義:一般Z值與雨強(qiáng)I有以下關(guān)系:層狀云降水Z=200I1.6地形雨Z=31I1.71雷陣雨Z=486I1.37新一代天氣雷達(dá)取值Z=300I1.4六、了解雷達(dá)資料準(zhǔn)確的局限性、資料誤差和資料的代表性由于雷達(dá)在探測(cè)降水粒子時(shí),以大氣符合標(biāo)準(zhǔn)大氣情況為假定,與實(shí)際大氣存在一定的差別,使雷達(dá)資料的準(zhǔn)確度具有一定的局限性,且由于雷達(dá)本身性能差異及探測(cè)方法的固有局限,對(duì)探測(cè)目標(biāo)存在距離折疊及速度模糊
5、現(xiàn)象,對(duì)距離模糊和速度模糊的處理等,均增大了雷達(dá)資料的誤差。雖然如此,由于徑向速度是從多個(gè)脈沖對(duì)得到的徑向速度的平均值,為平均徑向速度,雷達(dá)反射率因子通過(guò)對(duì)沿徑向上的四個(gè)取樣體積平均得到的,其徑向分辨率相當(dāng)于四個(gè)取樣體積的長(zhǎng)度,這也使雷達(dá)探測(cè)的資料具有一定的代表性。第二章天氣雷達(dá)圖像識(shí)別一、掌握多普勒效應(yīng)多普勒效應(yīng)為,當(dāng)接收者或接受器與能量源處于相對(duì)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)時(shí),能量到達(dá)接受者或接收器時(shí)頻率的變化。多普勒頻率,是由于降水粒子等目標(biāo)的徑向運(yùn)動(dòng)引起的雷達(dá)回波信號(hào)的頻率變化,也稱為多普勒頻移,其與目標(biāo)的徑向運(yùn)動(dòng)速度成正比,與多普勒天氣雷達(dá)波長(zhǎng)成反比。二
6、、了解多普勒天氣雷達(dá)測(cè)量反射率因子、平均徑向速度和速度譜寬的主要技術(shù)方法多普勒雷達(dá)利用降水粒子的后向散射與多普勒效應(yīng)來(lái)達(dá)到對(duì)其探測(cè)的目的。通過(guò)發(fā)射信號(hào)與接收信號(hào)的延遲來(lái)測(cè)量距離,通過(guò)降水粒子的多普勒頻移來(lái)測(cè)量其速度。反射率因子:雷達(dá)的反射率因子是降水粒子后向散射被雷達(dá)天線接收到的回波,為單位體積內(nèi)中降水粒子直徑6次方的總和,反射率因子Z值的大小,反映了氣象目標(biāo)內(nèi)部降水粒子的尺度和數(shù)密度,反射率越大,說(shuō)明單位體積中,降水粒子的尺度大或數(shù)量多。平均徑向速度:由于降水粒子等目標(biāo)的徑向運(yùn)動(dòng)引起的雷達(dá)回波信號(hào)的頻率變化,也稱為多普勒頻移,其與目標(biāo)的徑向運(yùn)
7、動(dòng)速度成正比,與多普勒天氣雷達(dá)波長(zhǎng)成反比。徑向速度則是從多個(gè)脈沖對(duì)得到的徑向速度的平均值,為平均徑向速度,而相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)差即為譜寬。速度譜寬:徑向速度則是從多個(gè)脈沖對(duì)得到的徑向速度的平均值,為平均徑向速度,而相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)差即為譜寬。三、理解距離折疊和速度模糊的概念最大不模糊距離:最大不模糊距離是指一個(gè)發(fā)射脈沖在下一個(gè)發(fā)射脈沖發(fā)出前能向前走并返回雷達(dá)的最長(zhǎng)距離,Rmax=0.5c/PRF,c為光速,PRF為脈沖重復(fù)頻率。距離折疊:距離折疊是指雷達(dá)對(duì)雷達(dá)回波位置的一種辨認(rèn)錯(cuò)誤。當(dāng)距離折疊發(fā)生時(shí),雷達(dá)所顯示的回波位置的方位角是正確的,但距離是錯(cuò)誤的(但是
8、可預(yù)計(jì)它的正確位置)。當(dāng)目標(biāo)位于最大不模糊距離(Rmax)以外時(shí),會(huì)發(fā)生距離折疊。即當(dāng)目標(biāo)物位于Rmax之外時(shí),雷達(dá)卻把目標(biāo)物顯示在Rmax以內(nèi)的某個(gè)