课件-讲座10-雷达、卫星测雨
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卫星气象和雷达气象
6
图8
全球气象观测卫星
§3.
卫星资料广泛使用
一、增加和丰富了气象观测及其它领域资料的内容和范围 气象卫星观测体系的建立，大大地丰富了气象观测的内容和范围，使大气探测技术和气象观 测进入了一个新价段，突破了人类只能在大气底层观测大气的局限性。一些难以观测的资料和地 区，现在都可以从气象卫星上得到实现。当前气象卫星可以提供以下有价值的资料： 1、每日的可见光、红外和水汽等多谱段图象资料； 2、大气垂直探测资料； 3、微波探测资料； 4、太阳质子、粒子资料等； 以上这些些资料包含有大量地球大气信息，由这些信息可以导得以下气象和其它领域的各种 参数和现象： 1、云系的大范围分布和各类天气系统的位置、形成、发生发展等；灾害性天气的发生发展；
图4
卫星轨道
二、气象卫星实现全球和大范围观测 气象卫星在离地面的几百公里到几万公里的宇宙空间，不受国界和地理条件的限制，对地球 大气进行大范围观测。如泰罗斯—N 卫星在约 850 公里高空对地球东—西方向扫描观测，可达 3
4
千公里左右；；地球静止气象卫星在约 3 万 6 千公里高空对地于某一固定区域的观测面积达 1 亿 7 千万平方公里，约为地球表面积的 1/3。 由于卫星在固定轨道上运行，地球不停地自西向东旋转，所以卫星绕地球转一圈的同时，地 球也相应地自西向东转过一定角度，从而使卫星能周期地观测到地球上的每一点，实现卫星的全 球观测。而地面观测只能对单个点的观测，飞机只能对飞行路线经过的地区进行观测，雷达只能 对局部地区（几百公里范围内）观测，时常只能观测到天气系统的某一部分。气象卫星的大范围 观测，使得占地球的 4/5 海洋、荒无人烟的沙漠和高原等地区都可以从卫星探测获取气象资料， 从而深入了解全球大气活动。
2
卫星气象学气象卫星观测系统ppt课件
1
章节内容
4.1 A-Train卫星编队 4.2 TRMM热带降水卫星 4.3 GOSE静止卫星系列 4.4 NOAA极轨卫星系列
2
4.1 A-Train卫星编队 Aqua卫星
3
AQUA卫星介绍
AQUA卫星携带的仪器有：
★云与地球辐射能量系统测量仪CERE S (Clouds and the Earth's Radiant Ene rgy System)
5个
MODIS、MISR、CERES、 MOPITT、ASTER
S波段 X波段（8212.5MHz)
3,000瓦 5年
AQUA 2002年5月4日 DELTA CLASS 太阳同步，705公里
98.8分钟 下午1：30
16天 2,934公斤 2.68m×2.49m×6.49m
6个
AIRS、AMSU－A、CERES、 MODIS、HSB、AMSR-E
Telescope(望远镜)
直径17.78cm
Size(体积)
1.0m×1.6m×1.0m
Weight(重量)
250kg
Power(功耗)
225 W
Data Rate(数据率)
11 Mbps
Quantization(量化)
12 bits
Spatial Resolution (空间分辨率)
250 m(bands 1-2)、500m (bands 3-7)、
9
MODIS的技术指标
项目
指标
705km，降轨上午10:30过境(Terra)，
Orbit(轨道) 升轨下午1:30过境(Aqua)，太阳同步，
近极地圆轨道
Scan Rate(扫描频率)
章节内容
4.1 A-Train卫星编队 4.2 TRMM热带降水卫星 4.3 GOSE静止卫星系列 4.4 NOAA极轨卫星系列
2
4.1 A-Train卫星编队 Aqua卫星
3
AQUA卫星介绍
AQUA卫星携带的仪器有：
★云与地球辐射能量系统测量仪CERE S (Clouds and the Earth's Radiant Ene rgy System)
5个
MODIS、MISR、CERES、 MOPITT、ASTER
S波段 X波段（8212.5MHz)
3,000瓦 5年
AQUA 2002年5月4日 DELTA CLASS 太阳同步，705公里
98.8分钟 下午1：30
16天 2,934公斤 2.68m×2.49m×6.49m
6个
AIRS、AMSU－A、CERES、 MODIS、HSB、AMSR-E
Telescope(望远镜)
直径17.78cm
Size(体积)
1.0m×1.6m×1.0m
Weight(重量)
250kg
Power(功耗)
225 W
Data Rate(数据率)
11 Mbps
Quantization(量化)
12 bits
Spatial Resolution (空间分辨率)
250 m(bands 1-2)、500m (bands 3-7)、
9
MODIS的技术指标
项目
指标
705km，降轨上午10:30过境(Terra)，
Orbit(轨道) 升轨下午1:30过境(Aqua)，太阳同步，
近极地圆轨道
Scan Rate(扫描频率)
测量降水量教学课件
测量降水量教学课件降水量是大气科学与气象学中的一个重要参数，用于描述单位面积内某一区域降水的数量。
测量降水量的教学课件应该包括以下内容：一、引言降水量是指在一定时间内某一地区的降水总量，它是人类了解和研究地球水循环的重要依据。
本教学课件将为大家介绍测量降水量的方法和仪器。
二、测量降水量的方法1. 雨量计法雨量计是一种最常用的测量降水量的仪器，它通过测量降雨后容器中积水的高度来确定降水量。
这一方法简单易行，但需要注意选择合适的雨量计、安装位置以及读取和记录数据的方法。
2. 天气雷达法天气雷达能够监测大范围降水情况，并提供降水的强度、范围和移动方向等信息。
这一方法适用于大规模的降水监测和预测，但需要专业的仪器和操作人员。
3. 卫星遥感法通过卫星遥感可以获取大范围地表降水信息，由于卫星遥感技术的进步，可以提供高分辨率和实时性的降水监测数据。
这一方法适合用于大范围和长时间的降水观测，但需要专业的遥感技术和数据处理能力。
三、测量降水量的仪器1. 雨量计雨量计是测量降水量最常用的仪器，常见的雨量计包括圆底漏斗雨量计、斜面雨量计等。
在选择和使用雨量计时，需要考虑降雨强度、风速和周围环境等因素。
2. 天气雷达天气雷达是一种通过发射和接收无线电波来探测大气中降水颗粒的仪器，它能够提供降水的空间分布和强度信息。
天气雷达的建设和操作需要专业的技术支持。
3. 卫星遥感仪器卫星遥感仪器是通过接收和记录卫星发出的电磁辐射，获取地表和大气的信息。
在测量降水量时，常用的卫星遥感仪器包括多通道图像仪、微波辐射计等。
四、案例分析通过实际的案例分析，展示不同测量方法和仪器在不同环境下测量降水量的应用。
每个案例包括具体的测量步骤、仪器使用方法以及数据处理和分析过程。
五、总结与展望总结测量降水量的方法和仪器，并展望未来降水量测量技术的发展方向。
同时还可以介绍一些新的技术、仪器或算法，如机器学习在降水量测量中的应用。
六、参考资料列出本教学课件使用的参考文献和相关资料，供学生深入学习和进一步研究。
卫星气象学ppt课件
15
立体角的计算
d rd r sind
d d sin d d
r2
16
辐射场物理量包括： • 辐射能； • 辐射功率； • 辐射强度； • 辐射通量密度； • 辐亮度，等。
17
• 辐射能Q：焦耳、热力学卡（1k=4.1840J）； • 辐射功率φ（或Radiant Flux 辐射通量W）：
特 征：与温度有关。 微 波：波长：1mm —30cm。大于30厘米的波称无线电波。
产生：内部分子的转动引起的。
8
Electromagnetic radiation is characterized by its frequency ,
wavelength , wave number
or photon energy
= c, E = h v = h c /
E = Energy (joules, or j), h = Planck’s constant = 6.63 x 10-34 j -s, v = frequency (1/s or s-1)
c = speed of light in a vacuum (m / s), = wavelength (m)
n
n
s
dω
s
dω’
dA
d A’
21
如果辐射率与方向无关，则称各向同性, 这样的源称朗伯源。 如果考虑整个空间，则对所有角求积分，再除以4，就得平均 的辐射率
L 1
2
L( ,)sin d d
4 0 0
若辐射是方位对称的，则上式为
L 1
L( ) sin d
20
22
Emissivity(发射率,比辐射率,ε）：指同一温度下辐射体 的出射度M与黑体的出射度M的比值，它表征了物体的辐射能 力。
立体角的计算
d rd r sind
d d sin d d
r2
16
辐射场物理量包括： • 辐射能； • 辐射功率； • 辐射强度； • 辐射通量密度； • 辐亮度，等。
17
• 辐射能Q：焦耳、热力学卡（1k=4.1840J）； • 辐射功率φ（或Radiant Flux 辐射通量W）：
特 征：与温度有关。 微 波：波长：1mm —30cm。大于30厘米的波称无线电波。
产生：内部分子的转动引起的。
8
Electromagnetic radiation is characterized by its frequency ,
wavelength , wave number
or photon energy
= c, E = h v = h c /
E = Energy (joules, or j), h = Planck’s constant = 6.63 x 10-34 j -s, v = frequency (1/s or s-1)
c = speed of light in a vacuum (m / s), = wavelength (m)
n
n
s
dω
s
dω’
dA
d A’
21
如果辐射率与方向无关，则称各向同性, 这样的源称朗伯源。 如果考虑整个空间，则对所有角求积分，再除以4，就得平均 的辐射率
L 1
2
L( ,)sin d d
4 0 0
若辐射是方位对称的，则上式为
L 1
L( ) sin d
20
22
Emissivity(发射率,比辐射率,ε）：指同一温度下辐射体 的出射度M与黑体的出射度M的比值，它表征了物体的辐射能 力。
新一代天气雷达介绍wwwPPT课件
CINRAD雷达与常规 天气雷达相比的优势
1.灵敏度提高 2.分辨率提高 3.具有风场探测 4.具有三维数据的自动采集能力 5.具有一套科学的数据处理的能力
频率控制精 度10-9 ！
10
•较合理的硬件工作模式和观测模式
为了能够获得最大不折叠距离探测范围同时获得最大 的不模糊径向速度，在雷达硬件工作模式方面，采用了连 续监测模式CS、连续Doppler模式CD和批模式B，对雷达脉 冲对数、脉冲宽度、脉冲重复频率等雷达参数进行了组合 ，以适应上述要求。在观测模式方面，设有四种观测模式 ，其中：降水模式有VCP11模式和VCP21模式两种，以适应 不同降水类型的需要。CINRAD-SA雷达由于发射机功率强大 ，接受机灵敏度高，还设有晴空模式：VCP31模式和VCP32 模式，用以探测晴空湍流、风切变等。在上述降水观测模 式中，为了达到获得最大探测不折叠距离和最大不模糊径 向速度，雷达采用了扫描方式与雷达参数相结合的办法实 现上述目标。
水中风场结构特征。
目前我国共有130多部多普勒雷达，分为 10cm的s波段和5cm的c波段两种，南方为 s波段、北方为c波段。西安的雷达型号 为CINRA—CB型。我省内共有5部多普 勒雷达：延安、榆林、汉中、安康、宝 鸡。
应用领域：主要在强对流天气的监测和 预警，天气尺度和次天气尺度降水的监 测，降水的测量、风的测量以及数据的 同化应用等
雷达图上，一般用紫色时表示不能识别的 值，观测时通过调整要尽量使紫色最小。
什么是Doppler速度 风矢量的径？向分量
不完全是水平的径向分量 一个体积内的主要风矢量 （注意：不是平均风矢量） 不是同一水平面上的风矢量（ 仰角不是零度） 风矢量的代表性（多尺度性） 误差 （器差，信息提取误差） 云、雨粒子的三维运动矢量
雨水的测量和监测方法
雨水的测量和监测方法采集和监测雨水数据对于气象研究、水资源管理和环境保护至关重要。
准确测量和监测雨水有助于预测洪水、干旱以及评估水资源的可持续利用。
本文将介绍一些常用的雨水测量和监测方法，以及一些新兴技术的应用。
一、传统测雨方法1. 雨量计雨量计是最常用的测雨工具之一。
它可以测量雨量的多少，并记录下来。
常见的雨量计包括玻璃雨量计和自动记录雨量计。
玻璃雨量计通过手动读取漏斗中的雨水量来测量降雨情况。
而自动记录雨量计则可以连续记录雨量数据，并通过传感器实时监测降雨情况。
2. 雷达测雨雷达测雨是一种通过接收和分析雷达回波来监测降雨的方法。
这种方法可以提供更广阔的监测范围，并提供更准确的雨量数据。
雷达测雨可以通过测量回波的强度和位置来计算降雨量，并生成降雨量图。
3. 卫星测雨卫星测雨是一种通过分析卫星图像来估计降雨量的方法。
根据卫星图像中的云层特征和红外辐射数据，可以推算出降雨的位置和强度。
这种方法适用于大范围的降雨监测，并可以提供实时的降雨数据。
二、新兴技术的应用1. 激光测雨激光测雨技术利用激光发射器发射出的激光束与降雨粒子相互作用，通过测量散射光的特征来估计降雨量。
这种方法可以实时监测降雨，并提供高精度的降雨数据。
2. 智能手机应用随着智能手机的普及，一些应用程序可以利用智能手机的传感器来测量和监测雨水。
通过分析陀螺仪、加速计和气压计等传感器的数据，可以推算出降雨情况，并提供实时的降雨报告。
3. 基于物联网的监测系统物联网技术的发展使得雨水测量和监测变得更加简便和精确。
通过部署一系列传感器，可以实时监测降雨情况，并将数据传输到中心服务器进行分析和处理。
这种系统可以实现多个地点的雨水监测，并提供准确的降雨数据。
综上所述，雨水的测量和监测方法多种多样，从传统的雨量计到新兴的激光测雨和物联网技术，不断推动着测雨技术的发展。
选择合适的测雨方法取决于具体的应用场景和需求。
随着技术的进步，我们相信未来的雨水测量和监测将变得更加准确和高效。
课件-讲座10-雷达、卫星测雨
雨量站网 估计降水分布 地区差异对比
甘肃省，55.5万km2，400个站点，山 洪灾害预警建设增加至4000个站点 江西，遂川江流域2845km2，雨量站96 个，其中45个长系列站。学者研究表明， 23~39个站可以满足当地不同时段测雨 精度的要求。
雷达 “测雨数据空间分布合理”
雷达 单个雷达的覆盖范围
6 基于雷达的临近预报技术
从国内外的发展趋势来看，短时预报技术主要是针对强风暴 和强降水( 雪) 等容易致灾的强对流天气开展研究的。这些 技术包括基于图形特征的雷暴识别追踪以及结合计算机图像 处理技术的临近外推预报及基于资料同化的短时数值预报等。
以雷达回波为主的临近外推预报，有两个因素影响预报的准 确性。其一是回波移速估计，另一个则是回波变化的估计。 无论矩形区域跟踪，或者不规则形状的回波区域跟踪，都是 假定所跟踪的对象线性移动，不仅导致预报位置的偏差，而 且降低了预报时效。 利用风暴生命史的概念模型控制回波变化，能在一定程度上 改善预报回波场。但是需要利用充足的样本来建立本地化的 风暴生命史概念模型。。
3 雷达测雨 雷达的基本原理（略）
电磁波的发射与接收 雷达常用参数：工作频率、波长、发射功 率、天线增益…… 雷达的反射率因子 多普勒速度 雷达仰角 雷达方位角 大气折射 ……
3 雷达测雨 雷达的回波形态
片状（亮带） 回波——层状 云连续降水 块状（带状） 回波——对流 云连续降水 絮状回波—— 混合型降水
2 测站、雷达、卫星 雷达的难言之隐
雷达：
缺乏历史资料 提高硬件的可靠性（12,5600km2） 研究把雷达回波转换为降雨量的方法 提高雷达测雨产品的精度 ……
2 测站、雷达、卫星 雷达的难言之隐
雷达：
《精确制导技术》PPT课件
惯性＋地形匹配复合制导 最大射程2500千米，CEP为30米
精选PPT
33
5、全球定位系统（GPS）制导
空间设备 地面控制设备 用户设备
(颗机其站送成备(中、站。导由用为2由3和航l卫2个颗各45l接星颗个上个工种收导)行地主作G构机P航数面控卫S成)接卫据监站星。。收星控发构，3
精选PPT
34
利用导弹上安装的GPS接收机 接收4颗以上导航卫星播发的信 号来修正导弹的飞行路线，提高 制导精度。
“虎鱼”鱼雷
造价90万美元
精选PPT
46
1 ： 29
“麻雀”空空导弹（71枚）
固定翼飞机（24架）
价格交换比
1 ： 94
“响尾蛇”空空导弹（22枚） 固定翼飞机（9架）
精选PPT
47
高精度
高效能 精确 威力大
制导武器 的特点
高技术 射程远
精选PPT
48
微电子技术的发展，使制导系统可以小 型化，在炮弹的弹头上也能装自寻的系统； 而计算机微型化，给在60年代基本上快被淘 汰的巡航导弹带来了新的活力，使其精度可 高达30米。同时探测技术和高速信号处理技 术也为制导精度和抗电子干扰提供了条件。
七是精确制导武器促进了常规威慑力量 的形成。
精选PPT
61
精选PPT
53
200公里
几百米
精选PPT
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高精度
高效能 精确 威力大
制导武器 的特点
高技术 射程远
精选PPT
55
常规战斗装药1吨
18 门火炮齐射10发
核弹头当量1千吨
540 门火炮齐射10发
精选PPT
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╝ ╔
小 男 孩
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雷达、卫星测雨技术与应用
1
河海大学 王加虎
雨量站网 估计降水分布 2 存在的困难和问题
成本问题。雨量计只能在点上精确测量降水， 降水是具有高度空间分布特性的物理量，因此， 一个雨量计所能代表的区域非常有限，要准确 测量一个流域上的降水分布必须布设非常稠密 的雨量站网；
系统维护。在人口稠密的发达地区，人员和技 术支持不成为问题，但在人烟稀少的地区尤其 是在上游山区，雨量站的维护相当困难；
2020/3/29
2 测站、雷达、卫星 8 测站投资
2020/3/29
2 测站、雷达、卫星 9 测站应急通讯
2020/3/29
2 测站、雷达、卫星 10 雷达投资
2003年中国新一代多 普勒天气雷达
南京浦口的龙王山， 山上建10层楼高的塔， 塔上有一个12米的大 球，球内有直径10m 的天线，1300万。
2020/3/29
3 雷达测雨 21 雷达的分类
圆极化雷达。一般的气象雷达发射的是水 平极化波或垂直极化波，而圆极化雷达发射 的是圆极化波。雷达发射圆极化波时，球形 雨滴的回波将是向相反方向旋转的圆极化波， 而非球形大粒子（如冰雹）对圆极化波会引 起退极化作用，利用非球形冰雹的退极化性 质的回波特征，圆极化雷达可用来识别风暴 中有无冰雹存在。
18
站点、雷达、卫星
各有所长、各有所短 相互不可替代
2020/3/29
3 雷达测雨 19 雷达的分类
凡是不具有多普勒性能的雷达称为非相干雷达或常 规气象雷达，具有多普勒性能的雷达称为相干雷达 或多普勒雷达。
主要的气象雷达有： 测云雷达。是用来探测未形成降水的云层高度、厚
度以及云内物理特性的雷达。其常用的波长为1.25 厘米或0.86厘米。工作原理和测雨雷达相同，主要 用来探测云顶、云底的高度。如空中出现多层云时， 还能测出各层的高度。由于云粒子比降水粒子小， 测云雷达的工作波长较短。测云雷达只能探测云比 较少的高层云和中层云。对于含水量较大的低层云, 如积雨云、冰雹等,测云雷达的波束难以穿透，因而 只能用测雨雷达探测。
江西，遂川江流域2845km2，雨量站96 个，其中45个长系列站。学者研究表明， 23~39个站可以满足当地不同时段测雨 精度的要求。
2020/3/29
雷达 4 “测雨数据空间分布合理”
2020/3/29
雷达 5 单个雷达的覆盖范围
2020/3/29
雷达 6 雷达群
2020/3/29
卫星测雨 7 卫星测雨
2020/3/29
3 雷达测雨 24 雷达的基本原理（略）
电磁波的发射与接收
雷达常用参数：工作频率、波长、发射功 率、天线增益……
雷达的反射率因
大气折射
……
2020/3/29
3 雷达测雨 25 雷达的回波形态
片状（亮带） 回波——层状 云连续降水
块状（带状） 回波——对流 云连续降水
2020/3/29
2 测站、雷达、卫星 12 雷达的难言之隐
雷达：
缺乏历史资料 提高硬件的可靠性（12,5600km2） 研究把雷达回波转换为降雨量的方法 提高雷达测雨产品的精度 ……
2020/3/29
2 测站、雷达、卫星 13 雷达的难言之隐
雷达：
2020/3/29
2 测站、雷达、卫星 14 卫星的难言之隐
2020/3/29
3 雷达测雨 23 雷达的分类
双波长雷达和机载多普勒雷达等。
利用一个运动着的小天线来等效许多静 止的小天线所合成的一个大天线的合成 孔径雷达的新发展
双线偏振雷达除了能获得云中的强度信 息外还能获得云粒子的相态信息。因此， 双线偏振雷达可以帮助确定雨滴谱，并 有效地改善区域降雨量的测量和提高洪 水预报能力。
成都，95米高的塔楼，
5700多万
2020/3/29
2 测站、雷达、卫星 11 时空间分辨率比较，相互不可替代
站点：单点过程准确， 6h报，整点 1mm触发，闲事5mm加报
雷达：局地空间分布合理，R=460km 的圆形，但是<200km以内效果较好， 分辨率 1-4km2，5~6min
卫星： 大范围的空间分布合理，±50度 之间，0.25*0.25度， 约4000km2，3h 一幅数据
质量效率问题。雨量站通常有人工站和自动站， 人工站的人为读数错误，自动站的数据传输错 误，以及将所有雨量站数据及时传送到区域水 情中心的时效等都是问题。（95%，公网）
2020/3/29
雨量站网 估计降水分布 3 地区差异对比
甘肃省，55.5万km2，400个站点，山 洪灾害预警建设增加至4000个站点
卫星：
研究把卫星遥测信号波转换为降雨量的 方法
提高卫星测雨产品的精度 缺乏历史资料（1997年之后） ……
2020/3/29
2 测站、雷达、卫星 15 各自的产品
2020/3/29
2 测站、雷达、卫星 16 各自的产品
2020/3/29
2 测站、雷达、卫星 17 各自的产品
2020/3/29
小结
2020/3/29
3 雷达测雨 20 雷达的分类
测雨雷达。又称天气雷达，是利用雨滴、云状滴、 冰晶、雪花等对电磁波的散射作用来探测大气中的 降水或云中大滴的浓度、分布、移动和演变，了解 天气系统的结构和特征。测雨雷达能探测台风、局 部地区强风暴、冰雹、暴雨和强对流云体等，并能 监视天气的变化。
测风雷达。用来探测高空不同大气层的水平风向、 风速以及气压、温度、湿度等气象要素。测风雷达 的探测方式一般都是利用跟踪挂在气球上的反射靶 或应答器，不断对气球进行定位。根据气球单位时 间内的位移，就能定出不同大气层水平风向和风速。 在气球上同时挂有探空仪，遥测高空的气压、温度 和湿度。
调频连续波雷达。它是一种探测边界层大
气的雷达。有极高的距离分辨率和灵敏度，
主要用来测定边界层晴空大气的波动、风和
湍流（见大气边界层）。
2020/3/29
3 雷达测雨 22 雷达的分类
气象多普勒雷达。利用多普勒效应来测 量云和降水粒子相对于雷达的径向运动 速度的雷达。
甚高频和超高频多普勒雷达。利用对流 层、平流层大气折射率的不均匀结构和 中层大气自由电子的散射，探测1～100 公里高度晴空大气中的水平风廓线、铅 直气流廓线、大气湍流参数、大气稳定 层结和大气波动等的雷达。
1
河海大学 王加虎
雨量站网 估计降水分布 2 存在的困难和问题
成本问题。雨量计只能在点上精确测量降水， 降水是具有高度空间分布特性的物理量，因此， 一个雨量计所能代表的区域非常有限，要准确 测量一个流域上的降水分布必须布设非常稠密 的雨量站网；
系统维护。在人口稠密的发达地区，人员和技 术支持不成为问题，但在人烟稀少的地区尤其 是在上游山区，雨量站的维护相当困难；
2020/3/29
2 测站、雷达、卫星 8 测站投资
2020/3/29
2 测站、雷达、卫星 9 测站应急通讯
2020/3/29
2 测站、雷达、卫星 10 雷达投资
2003年中国新一代多 普勒天气雷达
南京浦口的龙王山， 山上建10层楼高的塔， 塔上有一个12米的大 球，球内有直径10m 的天线，1300万。
2020/3/29
3 雷达测雨 21 雷达的分类
圆极化雷达。一般的气象雷达发射的是水 平极化波或垂直极化波，而圆极化雷达发射 的是圆极化波。雷达发射圆极化波时，球形 雨滴的回波将是向相反方向旋转的圆极化波， 而非球形大粒子（如冰雹）对圆极化波会引 起退极化作用，利用非球形冰雹的退极化性 质的回波特征，圆极化雷达可用来识别风暴 中有无冰雹存在。
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站点、雷达、卫星
各有所长、各有所短 相互不可替代
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3 雷达测雨 19 雷达的分类
凡是不具有多普勒性能的雷达称为非相干雷达或常 规气象雷达，具有多普勒性能的雷达称为相干雷达 或多普勒雷达。
主要的气象雷达有： 测云雷达。是用来探测未形成降水的云层高度、厚
度以及云内物理特性的雷达。其常用的波长为1.25 厘米或0.86厘米。工作原理和测雨雷达相同，主要 用来探测云顶、云底的高度。如空中出现多层云时， 还能测出各层的高度。由于云粒子比降水粒子小， 测云雷达的工作波长较短。测云雷达只能探测云比 较少的高层云和中层云。对于含水量较大的低层云, 如积雨云、冰雹等,测云雷达的波束难以穿透，因而 只能用测雨雷达探测。
江西，遂川江流域2845km2，雨量站96 个，其中45个长系列站。学者研究表明， 23~39个站可以满足当地不同时段测雨 精度的要求。
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雷达 4 “测雨数据空间分布合理”
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雷达 5 单个雷达的覆盖范围
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雷达 6 雷达群
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卫星测雨 7 卫星测雨
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3 雷达测雨 24 雷达的基本原理（略）
电磁波的发射与接收
雷达常用参数：工作频率、波长、发射功 率、天线增益……
雷达的反射率因
大气折射
……
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3 雷达测雨 25 雷达的回波形态
片状（亮带） 回波——层状 云连续降水
块状（带状） 回波——对流 云连续降水
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2 测站、雷达、卫星 12 雷达的难言之隐
雷达：
缺乏历史资料 提高硬件的可靠性（12,5600km2） 研究把雷达回波转换为降雨量的方法 提高雷达测雨产品的精度 ……
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2 测站、雷达、卫星 13 雷达的难言之隐
雷达：
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2 测站、雷达、卫星 14 卫星的难言之隐
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3 雷达测雨 23 雷达的分类
双波长雷达和机载多普勒雷达等。
利用一个运动着的小天线来等效许多静 止的小天线所合成的一个大天线的合成 孔径雷达的新发展
双线偏振雷达除了能获得云中的强度信 息外还能获得云粒子的相态信息。因此， 双线偏振雷达可以帮助确定雨滴谱，并 有效地改善区域降雨量的测量和提高洪 水预报能力。
成都，95米高的塔楼，
5700多万
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2 测站、雷达、卫星 11 时空间分辨率比较，相互不可替代
站点：单点过程准确， 6h报，整点 1mm触发，闲事5mm加报
雷达：局地空间分布合理，R=460km 的圆形，但是<200km以内效果较好， 分辨率 1-4km2，5~6min
卫星： 大范围的空间分布合理，±50度 之间，0.25*0.25度， 约4000km2，3h 一幅数据
质量效率问题。雨量站通常有人工站和自动站， 人工站的人为读数错误，自动站的数据传输错 误，以及将所有雨量站数据及时传送到区域水 情中心的时效等都是问题。（95%，公网）
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雨量站网 估计降水分布 3 地区差异对比
甘肃省，55.5万km2，400个站点，山 洪灾害预警建设增加至4000个站点
卫星：
研究把卫星遥测信号波转换为降雨量的 方法
提高卫星测雨产品的精度 缺乏历史资料（1997年之后） ……
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2 测站、雷达、卫星 15 各自的产品
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2 测站、雷达、卫星 16 各自的产品
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2 测站、雷达、卫星 17 各自的产品
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小结
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3 雷达测雨 20 雷达的分类
测雨雷达。又称天气雷达，是利用雨滴、云状滴、 冰晶、雪花等对电磁波的散射作用来探测大气中的 降水或云中大滴的浓度、分布、移动和演变，了解 天气系统的结构和特征。测雨雷达能探测台风、局 部地区强风暴、冰雹、暴雨和强对流云体等，并能 监视天气的变化。
测风雷达。用来探测高空不同大气层的水平风向、 风速以及气压、温度、湿度等气象要素。测风雷达 的探测方式一般都是利用跟踪挂在气球上的反射靶 或应答器，不断对气球进行定位。根据气球单位时 间内的位移，就能定出不同大气层水平风向和风速。 在气球上同时挂有探空仪，遥测高空的气压、温度 和湿度。
调频连续波雷达。它是一种探测边界层大
气的雷达。有极高的距离分辨率和灵敏度，
主要用来测定边界层晴空大气的波动、风和
湍流（见大气边界层）。
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3 雷达测雨 22 雷达的分类
气象多普勒雷达。利用多普勒效应来测 量云和降水粒子相对于雷达的径向运动 速度的雷达。
甚高频和超高频多普勒雷达。利用对流 层、平流层大气折射率的不均匀结构和 中层大气自由电子的散射，探测1～100 公里高度晴空大气中的水平风廓线、铅 直气流廓线、大气湍流参数、大气稳定 层结和大气波动等的雷达。