多普勒天气雷达原理与业务应用PDF电子书下载

第一章 引论 1

1.1 我国新一代天气雷达网 1

1.2 天气雷达发展简史 1

1.3 我国新一代天气雷达系统的性能要求 3

1.4 新一代天气雷达的应用领域 3

1.4.1 对灾害性天气的监测和预警 3

1.4.2 定量估测大范围降水 4

1.4.3 风场信息 4

1.4.4 改善高分辨率数值天气预报模式的初值场 4

1.5 我国新一代天气雷达CINRAD概述 4

1.5.1 雷达数据采集子系统（RDA） 5

1.5.2 雷达产品生成子系统（RPG） 7

1.5.3主用户处理器（PUP） 9

1.5.4 新一代天气雷达的进一步改善 11

1.6 新一代和传统天气雷达在探测强对流天气方面的评分对比 11

1.6.1 局地强风暴 12

1.6.2 龙卷 13

1.6.3 暴洪 14

1.6.4 综合 14

1.7 本章小结 15

2.1.1 后向散射截面 17

2.1.2 圆球形粒子的散射 17

第二章 多普勒天气雷达原理 17

2.1 气象目标对雷达电磁波的散射 17

2.1.3 粒子群的散射 19

2.2 电磁波在大气中的衰减和折射 19

2.2.1 电磁波在大气中的衰减 19

2.2.2 电磁波在大气中的折射 22

2.3 雷达气象方程 26

2.3.1 一些重要的雷达参数 26

2.3.2 雷达气象方程 28

2.3.3 气象目标强度的雷达度量 30

2.4.1 最大不模糊距离 32

2.4.2 距离折叠 32

2.4 距离折叠 32

2.5 回波信号中信息的提取 34

2.5.1 多普勒效应 34

2.5.2 WSR-88D和CINRAD的速度探测方法 35

2.5.3 最大不模糊速度与速度模糊 36

2.5.4 获取I和Q值 37

2.5.5 基数据的产生 41

2.6 WSR-88D和CINRAD-SA雷达的取样技术 43

2.6.1 两种基本取样模态 44

2.6.2 三种取样方式 44

2.6.3 体积扫描模式VCP 44

2.7 本章小结 45

3.2 反射率因子图 47

3.2.1 降水回波 47

3.1 雷达图像的PPI显示方式 47

第三章 多普勒雷达图识别基础 47

3.2.2 非降水回波 51

3.3 识别径向速度图的基本知识 53

3.3.1 较大尺度连续风场的识别 53

3.3.2 大尺度水平风场不连续流型（锋区等）的识别 58

3.3.3 γ中尺度（2～20 km）系统的速度图像特征 60

3.4 本章小结 61

第四章 雷达数据质量控制 63

4.1 地物杂波抑制 63

4.1.1 普通地物杂波 63

4.1.2 异常地物杂波 64

4.1.3 地物杂波抑制 65

4.1.4 地物杂波抑制的实施 66

4.1.5 地物杂波抑制的优点局限性 70

4.1.6 间歇性点杂波抑制 71

4.2 距离折叠和去折叠算法 72

4.2.1 距离折叠 72

4.2.2 距离去折叠算法 73

4.2.3 距离去折叠个例 77

4.2.4 距离去折叠算法的优点和局限性 79

4.2.5 在雷暴被紫色覆盖情况下的一个应对技巧 81

4.3 速度模糊和退模糊算法 82

4.3.1 速度模糊 82

4.3.2 速度退模糊算法 83

4.3.4 速度退模糊算法的优点和局限性 86

4.3.3 不适当的退模糊的速度 86

4.4 本章小结 87

第五章 对流风暴及其雷达回波特征 90

5.1 对流风暴及其产生的环境条件 90

5.1.1 对流风暴的分类 90

5.1.2 普通对流单体的演变 91

5.1.3 影响对流风暴结构和类型的环境因子 91

5.1.4 风暴运动 95

5.2 速度矢端图及其业务应用 95

5.2.1 速度矢端图 95

5.2.2 垂直风切变与水平涡度 97

5.2.3 相对风暴气流和沿流线方向涡度 98

5.2.4 相对风暴螺旋度 100

5.2.5 本节小结 102

5.3 强风暴的雷达回波特征 102

5.3.1 弱垂直风切变环境中的强风暴——脉冲风暴的回波特征 102

5.3.2 中等到强垂直风切变环境中多单体风暴的雷达回波特征 104

5.3.3 超级单体风暴的反射率因子特征 109

5.3.4 超级单体风暴的径向速度回波特征——中气旋 116

5.3.5 飑线的雷达回波特征 122

5.4 超级单体风暴动力学 124

5.4.1 对流层中层旋转发展的初始特征 124

5.4.2 风暴分裂 124

5.4.3 右移风暴的选择性 126

5.4.4 小结 127

5.5 本章小结 129

第六章 灾害性对流天气的探测与预警 130

6.1 龙卷 130

6.1.1 超级单体龙卷 132

6.1.2 非超级单体龙卷 143

6.2 大冰雹 145

6.2.1 大冰雹形成和增长的环境特征 145

6.2.2 大冰雹的多普勒天气雷达探测 149

6.3 灾害性大风 155

6.3.1 下沉气流的生成和维持 155

6.3.2 弱垂直风切变条件下对流风暴产生的风害 158

6.3.3 中等到强垂直风切变条件下对流风暴产生的风害 163

6.4.1 造成短时暴雨的主要因子 170

6.4 暴洪 170

6.4.2 天气雷达在暴洪预报中的作用 172

6.5 强对流天气预报和警报的发布 176

6.5.1 强对流天气预警步骤 176

6.5.2 强对流天气预警的发布 179

6.6 本章小结 180

第七章 雷达产品与算法 181

7.1 基本产品 182

7.1.1 反射率因子（R） 182

7.1.2 平均径向速度（V）和谱宽（SW） 183

7.2 一些算法简单的重要导出产品 183

7.2.1 相对于风暴的平均径向速度图（SRM） 183

7.2.3 强天气分析（SWA） 184

7.2.2 相对于风暴的平均径向速度区（SRR） 184

7.2.4 组合反射率因子（CR） 185

7.2.5 回波顶（ET） 185

7.2.6 垂直累积液态水（VIL） 185

7.2.7 剖面产品 187

7.3 风暴单体识别与跟踪算法及其产品 187

7.3.1 引言 187

7.3.2 SCIT算法 188

7.3.3 算法表现的评估 193

7.3.4 SCIT算法的产品 196

7.3.5 本节小结 196

7.4.1 冰雹指数产品 197

7.4 冰雹指数（HI）产品及其算法 197

7.4.2 旧的冰雹算法 199

7.4.3 新的WSR 88D冰雹探测算法 199

7.5 中气旋（M）和龙卷式涡旋特征（TVS）算法与产品 207

7.5.1 WSR-88D中气旋算法 207

7.5.2 中气旋（M）产品 208

7.5.3 WSR-88D旧算法中的龙卷式涡旋特征TVS算法和产品 209

7.5.4 中气旋和龙卷涡旋特征算法的改善 210

7.6 VAD风廓线算法 216

7.6.1 VAD风廓线算法 216

7.6.2 速度方位显示风廓线产品VWP 217

7.7 降水算法及其产品 217

7.7.1 降水检测功能块PDF 218

7.7.2 雨量计数据获取 219

7.7.3 反射率因子预处理 219

7.7.4 降雨率转换 221

7.7.5 降水累加 222

7.7.6 利用雨量计数据对雷达估测降水进行订正 223

7.7.7 降水产品生成 224

7.7.8 目前的局限性和未来的挑战 226

7.7.9 随后的降水处理 227

7.7.10 小结 229

7.8 本章小结 230

8.1.1 引言 232

8.1 2002年5月27日安徽超级单体风暴个例 232

第八章 多普勒天气雷达实际应用个例分析 232

8.1.2 天气背景 233

8.1.3 多普勒雷达资料分析 235

8.1.4 强对流天气预警 242

8.1.5 总结和讨论 242

8.2 WSR-88D描述一次超级单体与弓形回波的相互作用 243

8.2.1 引言 243

8.2.2 风暴发生前的环境和风暴尺度事件 243

8.2.3 风暴相互作用和结果的WSR-88D描述 245

8.2.4 强对流天气的预警 247

8.3 夏威夷Kona低压造成的灾害性天气和弓形回波 248

8.3.1 引言 248

8.3.2 天气系统 250

8.3.3 中尺度分析 253

8.3.4 预报根据 258

8.3.5 结论和总结 259

8.4 雷达“三体散射长钉”：一个可用于业务预报的大雹特征 260

8.4.1 发生于湖南的两次强对流风暴事件的多普勒天气雷达资料分析 260

8.4.2 2002年12月19日福建龙岩CINRAD-SA雷达观测到的冬季冰雹过程 269

8.4.3 小结 271

8.5 一次系列下击暴流事件的多普勒天气雷达分析 273

8.5.1 引言 273

8.5.2 天气背景 273

8.5.3 多普勒雷达资料分析 274

8.5.4 下击暴流强迫机制的讨论 280

8.5.5 小结 281

8.6 WSR-88D雷达对强降水事件的降水估计 282

8.6.1 引言 282

8.6.2 数据 282

8.6.3 气候学分析 283

8.6.4 个例研究 285

8.6.5 总结和结论 296

8.7 一次强烈龙卷过程的新一代天气雷达探测 297

8.7.1 引言 297

8.7.2 天气背景 297

8.7.3 多普勒天气雷达资料分析 299

8.7.4 讨论与总结 305

参考文献 307