實(shí)習(xí)雷達(dá)臨近預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)質(zhì)控

第12多普勒天第12多普勒天氣雷達(dá)應(yīng)用基中國(guó)氣象局干部學(xué)袁薇2013年4北雷雷達(dá)數(shù)據(jù)質(zhì)量影響雷達(dá)數(shù)影響雷達(dá)數(shù)據(jù)質(zhì)量的主要因地物雜距離折速度模在RDA中所完成的處理中，地物在RDA中所完成的處理中，地物再接下來(lái)做的是去距離折疊算法，然地物雜波地物雜波抑制的由于地面目標(biāo)是由于地面目標(biāo)是靜止的，其徑向速度接近零但也有例外。非零速度的地物回波往往來(lái)自樹(shù)葉搖擺、大洋上的波濤、汽車(chē)等等。較大的建筑物如樓房和水塔，也能造成非零的速度值地物雜波污染在平均徑向速度產(chǎn)品上的特征是一個(gè)接近零速度值的大片區(qū)域鑲嵌著孤立的非零速當(dāng)目標(biāo)尺度當(dāng)目標(biāo)尺度大于距離庫(kù)尺度時(shí)，WSR-88D只對(duì)建筑物本身采樣，一般得到低到零的速度。這種情況最容易發(fā)生在離當(dāng)目標(biāo)尺度小于距離庫(kù)尺度時(shí)，WSR-88D對(duì)建筑物和它周?chē)拇髿獠蓸印＝ㄖ镏車(chē)娜魏螠u旋和氣流都會(huì)被探測(cè)譜寬值就接近零地物雜波在地物雜波在譜寬產(chǎn)品上的形??由于異由于異常傳播（超折射）取決于大氣所以顯示在WSR-88D產(chǎn)品上的相應(yīng)的地面回波類(lèi)型每天、每小時(shí)，甚至每超折射造超折射造成的地物回波的一般特超折射造超折射造成反射率因子數(shù)據(jù)出現(xiàn)雜斑點(diǎn)，斑點(diǎn)超折射造成的地面回波的不均勻性相當(dāng)明顯。通常反射率因子值相當(dāng)高，并且會(huì)發(fā)生突然地其反射率因子梯度不如氣象回波的反射率因子7月27月2與固定地物雜波污染類(lèi)似，在超折射條件下的回波是來(lái)自地面目標(biāo)，一般是靜止不動(dòng)的。因此，典型的速與固定地物雜波污染類(lèi)似，在超折射條件下的回波是來(lái)自地面目標(biāo)，一般是靜止不動(dòng)的。因此，典型的速非零回波來(lái)源于樹(shù)葉的搖擺、大洋上的波浪和汽車(chē)等等。較大的建筑物，如大樓或水塔能產(chǎn)生變化的速度值，這取決于建筑物相對(duì)于距離庫(kù)尺度的大小和建筑異常傳播在平均徑向速度產(chǎn)品上的特征是一個(gè)接近零就像一般的固就像一般的固定地物雜波污染一樣，在超折射情況下的地面目標(biāo)回波一般是靜止的。因此，速度偏差非常低，譜寬值接近零。與平均徑向速度產(chǎn)品一樣，也有與異常傳播相應(yīng)的非零速度譜寬也會(huì)出現(xiàn)，這一般是由樹(shù)葉搖擺、大洋波浪和汽車(chē)造成的。較大的建筑物造成譜寬的變化，與建筑物相對(duì)于距離庫(kù)的大小有關(guān)，與建異常傳播在譜寬產(chǎn)品上的特點(diǎn)是在接近零值的區(qū)域鑲嵌著孤立的非零值地物地物雜波抑槽口寬槽口寬殘留雜雜波信號(hào)與氣象雜波信號(hào)與氣象信號(hào)的多普勒功率譜描述了基數(shù)據(jù)分析過(guò)程均功率、平均徑向速度和速度譜寬的特點(diǎn)。通過(guò)檢驗(yàn)回波的多普勒功率譜，我們可以區(qū)別氣象信號(hào)和雜波信號(hào)。一個(gè)雜波信號(hào)的特征是具有較高的回波功率，徑向速度以零為中心分布，譜寬很窄。一個(gè)氣象信號(hào)具有變化的回波功率，徑向速度很少以零為中心分布。去除雜波去除雜波保留氣象回通過(guò)區(qū)分這兩種不同的信號(hào)，WSR-88D的信號(hào)處理器可以從被地物雜波污染了雜波消除濾波器被設(shè)計(jì)用來(lái)減小其速度值在零附近的回波信號(hào)的功率。因此，剩下來(lái)的來(lái)自那個(gè)距離庫(kù)的氣象目標(biāo)的槽口寬槽口寬度是一個(gè)以零為中心的速度間它確定了哪些回波信號(hào)將被過(guò)例如，如果將槽口寬度設(shè)定為3.4節(jié)，雜波濾波器只可以去除有限數(shù)量的信號(hào)功率。例如，近距離的高山會(huì)產(chǎn)生非常強(qiáng)的回波，以與一個(gè)雜波目標(biāo)相聯(lián)系的速度值（例如，建筑物周?chē)耐牧鳎┮苍S落在槽口寬度之外，因此進(jìn)行抑制后進(jìn)行抑制后的距離庫(kù)的多普勒功率譜注意殘留的雜波信地地物雜波抑制的實(shí)雜波過(guò)濾旁路操作員定義的雜波抑制雜波過(guò)濾控制圖（CFC）個(gè)操作員定義雜波抑制的負(fù)固定地物雜波的抑固定地物雜波的抑制：旁路操作員代★由RDASOT產(chǎn)生的旁路圖被設(shè)計(jì)用來(lái)抑正常（固定）地物雜波（山、建筑物等）主要由雷達(dá)波束的異常傳播造成的瞬變★（異常）雜波的過(guò)濾是通過(guò)定義一個(gè)雜波抑制區(qū)來(lái)實(shí)施的。對(duì)該區(qū)域選擇的抑制程度將均勻地作用于該區(qū)域內(nèi)所有徑向速度在零附近的目標(biāo)當(dāng)操作員選擇碼的值為0時(shí)，則在雜波抑制區(qū)內(nèi)關(guān)閉所有的雜波過(guò)濾（即不進(jìn)行任何雜波抑當(dāng)操作員選擇碼的值為0時(shí)，則在雜波抑制區(qū)內(nèi)關(guān)閉所有的雜波過(guò)濾（即不進(jìn)行任何雜波抑當(dāng)操作員選擇碼的值為1時(shí)，對(duì)每一個(gè)由旁路當(dāng)操作員選擇碼的值為2時(shí)，則按選擇的抑制水平對(duì)區(qū)域內(nèi)的每一個(gè)距離庫(kù)實(shí)施抑制度，可取得約30dB的抑制水平；度，可取得約40dB的抑制水平；度，可取得約50dB的抑制水平。101和101和雜波抑制區(qū)是對(duì)由于異常傳播造成的地物回波進(jìn)行抑制的強(qiáng)有力工具，因?yàn)樵摰匚锊贿^(guò)，采用強(qiáng)迫的雜波抑制（操作員代碼雜波抑制區(qū)是對(duì)由于異常傳播造成的地物回波進(jìn)行抑制的強(qiáng)有力工具，因?yàn)樵摰匚锊贿^(guò)，采用強(qiáng)迫的雜波抑制（操作員代碼2也將對(duì)產(chǎn)品產(chǎn)生負(fù)效應(yīng)：有時(shí)在基本反射注意RDA附注意RDA附近大片的近零速度值使用了適當(dāng)?shù)碾s波抑制的基本速度。注意RDA附近使用了適當(dāng)?shù)碾s波抑制的基本速度。注意RDA附近c(diǎn)難R2c難R24Vr最大不模糊距最大不模糊距cR2最大不模糊速最大不模糊速是雷達(dá)能夠不模糊地測(cè)量的最大平均徑向速度Vmax相對(duì)應(yīng)的脈沖對(duì)相移是180°180°是多普勒天氣雷達(dá)能夠不模糊地測(cè)量最大脈沖對(duì)相移4Vax多普勒兩難多普勒兩難由于沒(méi)有唯一的PRF能使得VrmaxRmax都能達(dá)到最大，所以要使用變化的每臺(tái)WSR-88D使用不同的PRF，從一組8序12345序123456788WSR-88D連續(xù)監(jiān)測(cè)（CS）波型WSR-88D連續(xù)監(jiān)測(cè)（CS）波型這是一個(gè)常定的低（長(zhǎng)x和低Vmax）波型，為確定準(zhǔn)確的位置和強(qiáng)度。因?yàn)榇蟮膞值（低PRF），不需要使用距離去折疊算法。連續(xù)多普勒（CD）波型這是一個(gè)高PRF（）和譜寬數(shù)據(jù)。由于是短x（高每個(gè)VCP中每個(gè)VCP中分別用于CS和CD模的PRFs表。VCP11、21和32中CD模的PRFs可以VCP11和21中的CS波型，使用脈沖重復(fù)頻VCP11和21中的CS波型，使用脈沖重復(fù)頻為了得到準(zhǔn)確的速度估計(jì)，在VCP11和21相應(yīng)CD波型中，使用PRF4、5、6、7和8WSR-88D取樣技術(shù)三種不WSR-88D取樣技術(shù)三種不同策略之★分離掃描方雷達(dá)在最低的2個(gè)仰（對(duì)VCP31是最低的三個(gè)仰角）分別使用CSCD進(jìn)行重復(fù)掃描從最低仰角開(kāi)始一個(gè)完整的360°CS波型掃描然后仍在這個(gè)仰角進(jìn)行完整的360°CD波型掃描WSR-88D取樣技術(shù)三WSR-88D取樣技術(shù)三種不同策略之Batch(B)這技術(shù)只用于VCP11、21、32（不用VCP31）例如：用7.5°仰角時(shí)，115公里（最短的WSR-88DWSR-88D地高于其它VCPs963096306只有只有使用不同的在同一方向進(jìn)行了掃才能做距離去折疊算距離折距離折疊是距離折距離折疊是一個(gè)行話，指的是多程回波距離折疊現(xiàn)象常見(jiàn)于速度和譜寬產(chǎn)品中，為了滿足精確估算速度（高Vmax）的需要，常采用高PRF。結(jié)果只有115和150公里，平均徑向速度和譜寬產(chǎn)品中的顯示范圍230公里多程回波或距離折疊現(xiàn)象在WSR-88D的速度和譜寬產(chǎn)品中是常見(jiàn)的，需要有一種算法作“去距離折疊現(xiàn)距離折疊現(xiàn)象只偶爾出現(xiàn)在反射率因子產(chǎn)品具有精確距離信息的反射率因子數(shù)據(jù)是用低獲得的。距離折疊最可能發(fā)生的地方是在二個(gè)最Rm反射率產(chǎn)品中的距離折疊數(shù)據(jù)的顯示往往。沒(méi)有紫顏色，RF，被沒(méi)有紫顏色，RF，被賦距離去折疊距離去折疊算距離去折疊算法也在RDA上運(yùn)行，它可以提供在最大不模糊距離以外距離處的精確的速度和譜寬為了產(chǎn)生較少的速度模糊數(shù)據(jù)，高PRF波型是必須的，其結(jié)果是短Rmax。因此，速度和譜寬產(chǎn)距離去折疊算法不對(duì)反射率因子產(chǎn)品使用在這種情況下，當(dāng)采用高PRF，Rmax較短時(shí)在這種情況下，當(dāng)采用高PRF，Rmax較短時(shí)沿雷達(dá)徑向，沒(méi)有兩個(gè)或兩個(gè)以上的回波（包括第一程回波和可能的多程回波）位于第一程內(nèi)相同的視在距離處（即沒(méi)有回波的第一確定第一確定收集到低PRF(CS)數(shù)據(jù)后，每一個(gè)目標(biāo)的量相當(dāng)差，沒(méi)被使用。因此，雷達(dá)須再在CD（采用高PRF）下采集第一確定真第一確定真實(shí)距離和可能（續(xù)在對(duì)每一給定徑向，算法計(jì)算出使用高模)時(shí)，每個(gè)目標(biāo)（這些目標(biāo)的位置和回波功率已用CS模下采集的數(shù)據(jù)確定）的視在距離，即目標(biāo)在第一程中的距離（也即雷達(dá)上實(shí)際將第一確定真實(shí)第一確定真實(shí)距離和可能距（續(xù)根據(jù)視在距離，算法還計(jì)算出每一個(gè)目標(biāo)在后（如第二、三程等）中的所有可能的位置。因此，旦用C模（采用高PR）距離都已經(jīng)被預(yù)先算出。第二步確定是否有回波疊加第二步確定是否有回波疊加收集高PRF（CD）數(shù)據(jù),速度和譜寬數(shù)據(jù)將是準(zhǔn)確的。但是，由于Rmax短，將被檢測(cè)CS收集高PRF（CD）數(shù)據(jù),速度和譜寬數(shù)據(jù)將是準(zhǔn)確的。但是，由于Rmax短，將被檢測(cè)CS數(shù)據(jù)（功率和距離），一個(gè)距離庫(kù)接一個(gè)距離庫(kù)地將CD數(shù)據(jù)（速度和譜寬值與CS數(shù)據(jù)進(jìn)行比較。CD數(shù)據(jù)中速度值的視數(shù)據(jù)中速度值的視在距離與該距離處相應(yīng)的CS84數(shù)據(jù)中速度值的視在距離與該距離處相應(yīng)的CS84/15去折疊（續(xù)去折疊（續(xù)確定速度數(shù)據(jù)（包括基本速度和基本譜寬）確定速度數(shù)據(jù)（包括基本速度和基本譜寬）如此排列使得在如此排列使得在CD模中將有回波折疊進(jìn)相同的距離庫(kù)中，即有兩個(gè)以上例如，如果=70nm，例如，如果=70nm，真實(shí)距為20nm和90nm的二個(gè)目標(biāo)A和B都有20nm的視在距離因而，表面上看起來(lái)在20nm距離因?yàn)樗俣裙浪闶且砸驗(yàn)樗俣裙浪闶且怨β蕿闄?quán)重標(biāo)回波的功率時(shí)，將該速度數(shù)據(jù)賦給產(chǎn)這個(gè)較大回波功率的目標(biāo)才合理第一步確定真實(shí)距離和可能距離一旦收集到CS模態(tài)下的數(shù)據(jù)，向目標(biāo)的回波功率和真實(shí)距離就是已知的。對(duì)每一給定徑向，算法計(jì)算出每個(gè)目標(biāo)在使用高PRF(CD第一步確定真實(shí)距離和可能距離一旦收集到CS模態(tài)下的數(shù)據(jù)，向目標(biāo)的回波功率和真實(shí)距離就是已知的。對(duì)每一給定徑向，算法計(jì)算出每個(gè)目標(biāo)在使用高PRF(CD)模時(shí)的視在距離，即目標(biāo)來(lái)的程中的其它可能距離（位置）來(lái)的程中的其它可能距離（位置）使用CS模（使用CS模（低PRF）時(shí)沿徑向觀測(cè)，可確定每個(gè)目標(biāo)的位置和回波功率計(jì)算的在CD模態(tài)下每個(gè)目標(biāo)的視在距離。注意回波發(fā)生疊加在CD集CD在CD集CD注意當(dāng)速度注意當(dāng)速度數(shù)據(jù)被收集時(shí)，對(duì)視在距離注意混合的速度估計(jì)代表B的程度比代表A的程度要高一些。這是因?yàn)槟繕?biāo)B的回波功率高于目標(biāo)A回波功率，而速度估計(jì)是由于來(lái)自目標(biāo)A和目標(biāo)B的回波信號(hào)同時(shí)到達(dá)由于來(lái)自目標(biāo)A和目標(biāo)B的回波信號(hào)同時(shí)到達(dá)標(biāo)中的一個(gè)目標(biāo)（如B）的回波功將混合的速度估計(jì)值賦給該目（B）將是一個(gè)合理精確的估計(jì)第二功率比因?yàn)橛肅S模采集數(shù)據(jù)時(shí)每個(gè)目標(biāo)的回波功第二功率比因?yàn)橛肅S模采集數(shù)據(jù)時(shí)每個(gè)目標(biāo)的回波功率是已知的，所以可以確定二個(gè)或更多折疊進(jìn)相同庫(kù)的回波（即兩個(gè)或更多的回波的視在距離相同）的功率比（以dB表示的較高值與較低值之比）。兩個(gè)回波的以dB為單位的功率比（高的dB10highlow如果功率比超過(guò)TOVER（一個(gè)可調(diào)參數(shù)，其缺省值為則速度和譜寬數(shù)據(jù)將被賦給返回最大功率的目標(biāo)，而另一個(gè)（些）目標(biāo)將被賦給紫色。如果功率比沒(méi)有超過(guò)TOVER，則所有產(chǎn)生疊加的回波的目標(biāo)將都被賦給紫顏色第三步去折疊去折疊步驟第三步去折疊去折疊步驟包括對(duì)照CS數(shù)據(jù)（功率和距離），一個(gè)庫(kù)接一個(gè)庫(kù)地檢測(cè)CD數(shù)據(jù)（速度和譜寬值）。把CD數(shù)據(jù)中速度值的視在距離和可能距離與CS數(shù)據(jù)中的真實(shí)距離作第三步去折疊（續(xù)第三步去折疊（續(xù)缺省為5dB），則對(duì)應(yīng)于視在距離處的速離在90nm處的目標(biāo)B，而紫色（表示速度值不對(duì)那些出現(xiàn)回波疊加的距離庫(kù)，速度數(shù)據(jù)或紫顏色（RF）由TOVER值對(duì)那些出現(xiàn)回波疊加的距離庫(kù)，速度數(shù)據(jù)或紫顏色（RF）由TOVER值決定TOVER值的影TOVER值的影高TVER值（10B而不是5dB）可改進(jìn)速度和譜寬數(shù)據(jù)賦值的精度。因?yàn)樗俣仁且怨β蕿闄?quán)重進(jìn)行平均而得到的，所以從疊加回波中計(jì)算的速度數(shù)據(jù)可以非常好地代表高功率回波。因?yàn)楫?dāng)TOVER值較高時(shí)，賦給最大功率回波的速度值較。TVE低TOVER低TOVER值（5dB低TOVER低TOVER值（5dB而不是10dB）將導(dǎo)致紫顏色的區(qū)域明顯較少。低TOVER是一個(gè)較易滿足的條件，因此將有更多的產(chǎn)生回波不過(guò)，速度和譜寬的估計(jì)將稍有偏差。與10dBTOVER5dB的TOVER值對(duì)某個(gè)回波所作的任何速度估算將有更大的距離去折疊距離去折疊算法的優(yōu)距離去折疊算法顯示CD模態(tài)下最大不模糊距離如果存在回波疊加，則產(chǎn)生疊加的回波之一的目標(biāo)將被賦給速度和譜寬數(shù)據(jù)，條件是它們的功率距離去折距離去折疊算法的局限造成大量回波沿徑向排列的天氣事件將使CD模態(tài)下回波疊加現(xiàn)象異常嚴(yán)重，紫顏色大量出現(xiàn)。在颮線過(guò)RDA的情形下，距離模糊特征（標(biāo)注為因?yàn)榫嚯x去折疊算法涉及回波功率（不是標(biāo)準(zhǔn)化的反射率因子dBZ）的比較，故第一程內(nèi)目標(biāo)的（RF）出現(xiàn)在第二程內(nèi)距離去折疊算法距離去折疊算法的局限有時(shí)速度和譜寬數(shù)據(jù)無(wú)法確當(dāng)回波疊加時(shí)，如果它們的功率比不超過(guò)在RDA處改變TOVERRDA可調(diào)參數(shù)，不能在PUP或UCP改變。它必須一旦反