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 Z-I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