天气雷达及其应用

　　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VCP11／35
　　 2.4.4 观测模式VCP21／36
　　 2.4.5 观测模式VCP31／36
　　 2.4.6 观测模式VCP32／36
　　 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 ZlI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