风廓线雷达观测规定(试行)
民用机场风廓线雷达系统技术规范
管理程序中国民用航空局空管行业管理办公室编号：AP-117-TM-2013-01下发日期：2013年8月6日民用机场风温廓线雷达系统技术规范目录第一章总则 (2)第二章系统构成及功能 (2)第一节一般规定 (2)第二节产品输出功能 (4)第三章系统性能 (6)第一节整体性能 (6)第二节各子系统性能 (7)第四章环境适应性 (12)附录一信号功率的谱矩及信噪比计算方法 (14)附录二风速、风向及Cn2计算方法 (15)附录三风温廓线雷达数据格式 (16)民用机场风温廓线雷达系统技术规范第一章总则第一条为规范民用机场风温廓线雷达系统（以下简称风温廓线雷达）的建设和运行，根据《中国民用航空气象工作规则》，制订本规范。
第二条本规范适用于中华人民共和国境内民用机场和军民合用机场民用部分（以下称民用机场）的风温廓线雷达系统的建设和运行。
第三条民用机场风温廓线雷达系统的构成、功能、性能和环境适应性等技术要求应当符合本规范。
第四条风温廓线雷达按照安装方式不同分为固定式和可移式两种。
可移式主要有车载可移式和方舱可移式两种。
第二章系统构成及功能第一节一般规定第五条风温廓线雷达主要由天线分系统、发射分系统、接收分系统、信号处理分系统、监控分系统、标定分系统、通讯分系统、数据处理及应用终端、配电分系统、RASS（Radio-Acoustic Sounding System，无线电-声探测系统）分系统构成。
第六条风温廓线雷达采用全相参脉冲多普勒体制。
第七条风温廓线雷达采用相控阵技术、全固态发射技术、数字接收机技术、脉冲压缩技术等。
第八条风温廓线雷达具有探测大气虚温的功能。
第九条风温廓线雷达应当具有实时采集功率谱数据，对功率谱数据进行信噪比计算、噪声电平计算、干扰信号剔除、杂波剔除、信号提取、谱矩估计、数据质量控制功能。
第十条风温廓线雷达应当具有生成风速、风向、垂直气流、Cn2（Refractive Index Structure Constant，大气折射率结构常数）、谱宽、信噪比等数据产品的功能。
中国气象局《各类气象探测环境的技术规定(试行)》
各类气象探测环境的技术规定（试行）（中国气象局 1998年5月）本规定经中国气象局批准，以中气业发[1997]43号通知颁发，自1998年1月1日开始执行。
准确可靠的气象观测资料，是气象部门研究天气和气候变化规律，充分利用气候资源为国民经济、国防建设提供气象服务，进行国际气象情报交换的基本依据。
为确保这些资料准确可靠，长期稳定。
特制定各类气象探测环境的技术规定。
第一条：本规定适用于被中国气象局和各省（自治区、直辖市）气象局列入气象探测站网的台站点。
第二条：对基准气候站观测环境的技术要求：一、基准气候站周围的建筑物、树木和其它遮挡物边缘与基准气候站边缘的距离，必须为遮挡物高度的10倍以远；二、基准气候站周围的工程设施边缘与基准气候站边缘(围墙)的距离要求:铁路路基必须为200米以远(电气化铁路路基为100米以远)；公路路基必须为30米以远;水库等大型水体(最高水位时)必须为100米以远；三、经省级气象局论证确定对观测资料准确性有影响的各种源体，其与基准气候站边缘(围墙)的距离必须为500米以远；四、观测场四周10米内不能种植高杆(1米以上)作物，以保证气流畅通。
第三条：对基本气象站观测环境的技术要求一、基本气象站周围的成排(从观测场围栏外缘起量，视宽角>22.5度，下同)建筑物、树木和其它遮挡物边缘与基本气象站观测场围栏的距离，必须为遮挡物高度的10倍以远;基本气象站观测场围栏与四周孤立(从观测场围栏外缘起量，视宽角≤22.5度，下同)障碍物的距离，至少是该障碍物高度的8倍以上;两孤立障碍物最近的横向距离不得小于30米。
二、基本气象站周围的工程设施边缘与基本气象站观测场围栏的距离要求：铁路路基必须为200米以远(电气化铁路路基为100米以远);公路路基必须为30米以远;水库等大型水体(最高水位时)必须为100米以远;三、经省级气象局论证确定对观测资料准确性有影响的各种源体，为观测环境有害的污染源，其边缘与基本气象站观测场围栏的距离必须为500米以远。
L波段边界层风廓线雷达(含RASS)
适应温度：室外为-40~50℃，室内为 0~30℃； 适应湿度：室外为≤100%，室内为≤95%； 抗风能力：能经受不大于 50m/s 的阵风风速（或不 大于 30m/s 的平稳风速），在上述情况下，天线和电磁 屏蔽网不产生永久性变形或破坏； 其它环境适应性：防盐雾、防霉、防沙尘和防雷击 能力；绝缘电阻≥10Ω，接地电阻≤4Ω； 电磁兼容性：具有静电屏蔽、电磁屏蔽设计，设备 地线中模拟地线（Ga）与数字地线（Gd）和安全地线（Gp） 要严格分开，以增强设备的抗干扰能力。 五波束，一个铅垂方向波束和四个方位相互正交、 具有相同仰角的倾斜波束。
支持远程监控及数据传输
1.具备 24 小时不间断探测的能力； 2.具备雷达数据自动处理功能： 根据工作模式和配置参数，生成 0～2 级雷达数据产 品；其中 0 级雷达数据产品是设备直接输出的数据，不 经过任何处理； 3.具备雷达数据产品综合显示功能： 可按照操作员的要求，实现 0～2 级雷达数据产品的 图形化展示，图形保存与输出等功能； 4.具备探测资料存储和网络传输能力： 实现雷达数据的分类存储、备份，自动/手动清理数 据缓存； 5.具备无人值守自动观测功能： 可根据工作模式和配置文件，实现长期连续自动观 测，外电中断时自动保存数据并关机，外电恢复后自动 启动并继续观测； 6.响应文件应包含以下方案： （1）技术方案（电讯总体和结构总体）； （2）测试大纲和细则； （3）出厂验收细则； （4）系统现场验收细则。
倾斜波束倾角
15 5°
★天线分系统（包 括但不限于） ★接收分系统（包括 但不限于）
方舱要求
基建要求
天线增益： ≥30dB 波束宽度： ≤4.5° 动态范围： ≥90dB 噪声系数： ≤2 dB 2.5 米×3 米及以上。根据采购人要求，对方舱进行 相关补充设计，实现采购人在联合观测方面（如采购人 自己增加的探测设备）的功能需求。
风廓线雷达
垂直风测定：测定垂直风速，研究强对流等 天气现象的垂直结构。 2002 年7～9 月在广 东阳江海凌岛实施了首次中国登陆台风现场 科学试验，试验中首次启用风廓线仪、多普 勒声雷达等先进仪器，对台风“黄蜂”进行 了追踪观测，获取了大量登陆我国台风内部 和环境场的精细资料。 Neiman 等利用 NOAA 的风廓线仪和RASS 资料，研究了 Colorado 地区大气低层和对流层中部天气系 统的垂直结构。
结构
风廓线雷达组成框图
流,它们能引起折射指数的不规则变化,对无线 电波产生散射作用。风廓线仪向天空发射无 线电波,并接收它的回波,这些回波是由于大气 湍流在空中不同层面引起的电波折射而产生 的,通过对回波的处理和分析就可以获得湍流 的多普勒系数和强度系数,从而反演出湍流强 度、运动方向和运动速度随高度的分布。大 气湍流的运动是随背景风的运动而运动的,因 此,如果获得了大气湍流的多普勒速度和方向, 同时也就获得了风的多普勒速度和方向。
风廓线雷达的特点
风廓线雷达类型
各种类型风廓线仪用途：
Байду номын сангаас
边界层风廓线雷达：航空港飞机着陆与起飞； 空间污染监控；军事替代地面观察站；研究。 低对流层风廓线雷达：航空港环境——飞机 着陆，起飞，交通管制；运输和扩散——危 险原料（核能）的污染控制；军事——射弹 风修正；研究。 对流层风廓线雷达：天气观察、预报及研究
测量精度
风廓线雷达的探测是有非常高的测量精度，其运行 也有很高的可靠性。风廓线雷达的整个系统有现代 的最新技术，举几个例子：远距离操作监控，路上 通讯线路、卫星数字化通讯，高效能固态发射机， 数字化信号数据处理，喂处理助兴检测器等等。由 此看出，风廓线雷达系统具有相当高的运行可靠性， 而且还有操作维修方便的优点。平均无故障的时间 最低为6个月，修复时间平均也只需一小时左右。 看得出风廓线雷达比一般雷达要求要高许多。至于 探测精度，中低层垂直分辨率为250米，高层1千米； 风速的误差会小于在3.65千米每时，与气球测风有 相当的测量精度。
风廓线雷达建设指南
风廓线雷达建设指南中国气象局二〇一二年五月目录一、建设原则 (1)（一）统一规划、统筹建设 (1)（二）统一技术标准、统一设备型号 (1)二、建设程序 (2)（一）建设审批 (2)（二）设备采购 (2)（三）站址勘选 (3)（四）基础建设 (3)（五）出厂测试 (3)（六）安装架设 (4)（七）现场测试 (4)（八）业务验收 (4)三、培训和运行要求 (5)（一）培训要求 (5)（二）运行要求 (6)四、附则 (6)附录1风廓线雷达建站技术要求 (7)附录2风廓线雷达选址报告书 (14)为指导和规范风廓线雷达建设，实现全国风廓线雷达资料的组网应用，特制定本指南。
一、建设原则（一）统一规划、统筹建设风廓线雷达建设应遵循“先规划后建设”的原则，按照《风廓线雷达布局方案（2011-2015年）》的规划布局，依托中央和地方投资项目统筹建设。
《风廓线雷达布局方案（2011-2015年）》规划布局以外的站点，原则上不得建设。
如有特殊原因确需建设的，必须在明确需求、用途、应用效益、资金来源等的前提下，按照《关于规范大型气象探测设备和进口气象设备项目建设的通知》（中气函〔2008〕33号）和《关于重申规范大型气象探测设备和进口气象设备项目建设工作的通知》（气发〔2008〕172号）（以下称为“两个通知”）要求严格履行建设审批手续。
（二）统一技术标准、统一设备型号风廓线雷达应按照“统一技术标准、统一设备型号”的原则规范建设。
所有业务用风廓线雷达均应满足中国气象局相关设计规范的功能指标要求，均应选用取得气象专用技术装备使用许可证或中国气象局业务列装的设备，并做到省（区、市）内设备型号统一。
二、建设程序风廓线雷达建设程序主要包括建设审批、设备采购、站址勘选、基础建设、出厂测试、安装架设、现场测试、业务验收等环节。
（一）建设审批1．《风廓线雷达布局方案（2011-2015年）》中规划的站点，不再进行业务布点审批，由中国气象局和各省（区、市）气象局据此在中央或地方相关建设项目中统筹安排，并在实施建设前，由建设站点所在省（区、市）气象局按照中央或地方投资项目的相关要求履行基本建设审批程序。
国家发展改革委关于气象雷达发展专项规划（2017-2020年）的批复
国家发展改革委关于气象雷达发展专项规划（2017-2020年）的批复文章属性•【制定机关】国家发展和改革委员会•【公布日期】2017.05.02•【文号】发改农经〔2017〕832号•【施行日期】2017.05.02•【效力等级】部门规范性文件•【时效性】现行有效•【主题分类】气象综合规定正文国家发展改革委关于气象雷达发展专项规划（2017-2020年）的批复发改农经〔2017〕832号中国气象局：你局《关于报送〈气象雷达发展专项规划（2017–2020年）〉的函》（中气函〔2017〕50号）收悉。
经研究，现批复如下。
一、气象雷达是快速监测各种天气现象的有效手段。
为了进一步提高对灾害性天气的探测能力，弥补现有气象雷达网的探测盲区，全面提升我国气象雷达的发展水平，结合近年来极端天气气候事件频发趋势，以及经济社会发展需求和人民群众生活需要，实施《气象雷达发展专项规划（2017–2020年）》（以下简称《规划》）是必要的。
二、原则同意《规划》提出的发展目标、总体布局和主要任务。
按照健全完善现有气象雷达观测系统，构建气象雷达可持续发展体系的目标，主要建设任务为完善气象雷达观测系统、拓展气象雷达资料应用系统、完善气象雷达保障系统、建立和完善气象雷达培训系统、开展气象雷达新技术研究和新型气象雷达技术应用试验等。
其中，气象雷达观测系统的主要建设内容包括：对已建的新一代天气雷达技术升级112部、双偏振技术改造103部，增补37部双偏振新一代天气雷达和25部X 波段局地雷达；气象雷达新技术研究和新型气象雷达技术应用试验的主要建设内容包括：增补15部风廓线雷达用于业务试验，开展机载天气雷达、毫米波云雷达等新型气象雷达技术应用与试验等。
三、请你局参照既有实施建设模式，区分轻重缓急，有序推进前期审批和项目安排，认真做好雷达的增补建设、技术升级与改造工作。
要处理好《规划》内项目与其他已实施气象项目的关系，优化整合各类资源，避免重复建设，要加强与水利、民航、军队等方面的沟通协调，加快建立部门间共建共享共用协作机制。
综合气象观测系统气象装备运行监控业务运行规定(试行)
附件1综合气象观测系统气象装备运行监控业务运行规定（试行）第一章总则第一条为保证综合气象观测系统气象装备运行监控业务（简称“ASOM系统”）的顺利实施，确保气象装备运行监控业务各项任务规范、有序开展，制定本规定。
第二条本规定中涉及运行监控的气象装备包含纳入全国气象业务管理的新一代天气雷达站、国家级台站自动气象站、探空系统、区域气象观测站、雷电观测站、自动土壤水分观测站、风廓线雷达站、GNSS/MET站、大气成分观测站、风能观测站等站点设备。
第二章职责第三条 ASOM系统实行国家、省（区、市）两级布局。
第四条国家级气象装备运行监控业务保障部门负责全国气象装备运行监控业务实施，并根据监控数据和其他业务技术手段评估全国综合气象观测系统气象装备整体运行状况；负责ASOM系统（国家级）维护管理；定时发送监控短信及监控快报；及时处理省（区、市）级（简称“省级”）用户上报的各类信息；负责各级运行监控用户远程技术支持等。
第五条省级气象装备保障业务部门是省级运行监控业务主体，负责省级ASOM系统业务实施及维护管理；负责省级综合气象观测系统气象装备整体运行状况评估及信息发布；负责本省（区、市）区域内气象装备维护维修、计量检定及核查、气象装备供应、站网基础等信息管理；负责本省（区、市）区域内各级运行监控用户远程技术支持等。
第六条地市气象装备保障人员及县级（台站）业务人员负责本区域内气象装备运行监控、维护维修、站网信息、计量检定及核查、装备供应以及设备故障、停机、维护等相关业务信息的填报和数据质量评价结果反馈。
第三章运行监控与维护维修信息业务流程第七条台站运行监控与维护维修信息填报。
当台站业务人员发现设备故障、数据异常或接省级运行监控部门通知后，及时进行核实并通过ASOM系统填报相关信息。
同种设备同一次故障填写一个故障单，不同值班员根据不同故障处理情况或同一故障处理活动的不同及时更新维修信息。
按要求填写故障现象，并及时更新故障处理过程。
风廓线雷达的原理及其应用
图 11
图12是一个方向的回波图，是计算各个方向上速度径向分量的依据，设备同时还可以 显示径向分量的数值。
图12
5、风廓线雷达所测风向风速的特性 以斜波束倾斜15°为例，各个波束中心距垂直波束间的距离列表2。
表2
由风廓线线雷达的工作波长可知，任何高度，五个波束在相同时间的 一次采样都不是针对一个湍流气团的。由湍流尺度为波长的二分之一 可知，湍流尺度在厘米量级。 风廓线雷达所测风向风速的基本特性： 1)所测风的采样空间是固定的，分层高度是固定的。 2)每层的风向风速都是用风南北和东西矢量合成的。包含了一层内所 有的细节。中间的每个位置的湍流运动信息对平均值都有贡献。 3) 必须取较长时间的平均值，不可能得多瞬时值。
高空风的基本特性
1、风的定义 根据全国自然科学名词审定委员会公布的《大气科学名词》，风定义为“空 气相对于地面的水平运动”，而风速定义为“空气水平运动的速度”。 这种定义没有指明计算所需的时间间隔，也没有说明是用路程还是距离除 以时间得到速度。因此，可以有各种理解。 气象应用的风，其计量大范围为“米/秒”，所采用的时间间隔最小为一分 钟，最多为四分钟。 2、空中风的垂直分布 1）近地层气流受地球表面摩擦的影响，与空中风比较垂直分量较大，水 平分量较小，但变化剧烈。风向风速的剧烈变化是空气湍流运动的结果。 风向风速和垂直气流，在短时间内显现出的是小尺度的湍流运动，大气的 流动在微观范围内是相当复杂的。
2) 在大约5000m～8000m以下，空中风表现为明显的季节特征。在我国北方夏季风向 多为东南或西南，冬季则多为西北或东北风，冬季风速较大。 由于我国大部分地区高空处于西风带，在5000m～8000m以上，华北、西北和东北地 区盛行西北风。 风速随高度的变化较为明显，在对流层顶以下，风速通常随高度的增加而增加，至对 流层顶达为最大，实际探测结果表明风速可以超过100米/秒。在对流层顶以上风速呈 减小的趋势。 风向风速受天气系统变化的明显影响，在锋面过境时，风向往往在很短的时间内发生 逆转，风速也有较大的变化。 图2是一次用GPS探空雷达以多普勒测风方法获得的风向风速以秒间隔的变化图。
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第二十六条中国气象局业务主管部门负责制定统一的风廓线雷达值班日记和标定记录等表簿格式。
第二十七条风廓线雷达工作人员应当按要求填写风廓线雷达值班日记，保存在本站备查。
第二十八条装备风廓线雷达的站点应当保存风廓线雷达标定记录和运行状态日志的电子文档。
第九章附则
第二十九条本规定由中国气象局负责解释。
第六章资料传输和共享
第二十一条风廓线雷达按照要求提供实时的格式统一的原始数据、产品数据和状态数据。以上3类数据通过统一路径传输至省级气象信息中心和国家气象信息中心。
第二十二条实时的原始数据、产品数据和状态数据应当在每组观测结束后实时传输。半小时、一小时平均数据应当在相应的半点或正点后至多15分钟内传输。
第二条本规定适用于纳入中国气象局统一布局的用于气象业务的固定式边界层风廓线雷达和对流层风廓线雷达。移动风廓线雷达参照本规定执行。
第三条风廓线雷达观测是气象观测业务的重要组成部分，包括开机，数据采集、处理、传输、存储和归档，参数检测和标定，填写各种观测表簿等内容。
第二章基本观测程序
第四条风廓线雷达开机前应当检查电源电压是否正常。
第二十三条如不能正常按时传输数据文件，应当在30分钟内补充传输。
第二十四条风廓线雷达产品的省际共享按照中国气象局有关规定执行。
第七章资料存储
第二十五条风廓线雷达观测原始数据是按照波束方向和高度排列的经过快速傅立叶变换（FFT）后的功率谱密度数据，是永久保存的气象资料，以文件形式存档，在国家级、省级和台站级三级保存。
第五条风廓线雷达开机时应当检查系统各项设置是否符合要求，各分机是否处在正常工作状态，系统的产品生成、用户终端机及通信网络等是否正常。
第六条风廓线雷达进入正常运行状态后，应当检查确定观测模式。
第七条风廓线雷达运行过程中，应当注意监视其运行状况。
第八条应当及时存储风廓线雷达观测数据，生成和传送规定产品。
第三十条本规定自发布之日起施行。
附件1：
风廓线雷达值班日记
站名：值班员：年 月 日
序号
值班时查看内容
检查情况
１
机房和天线阵地状况是否正常
正常（）异常（）
２
机房电源、UPS电源输出是否正常
正常（）异常（）
３
终端运行是否正常
正常（）异常（）
４
资料上传是否正常
正常（）异常（）
５
查看监控和报警信息
有（）无（）
６
查看并保存运行状态日志
有（）无（）
7
前一日风羽图探测高度（km）
8
发射机峰值功率（kw）
9
发射机温度（℃）
10
系统有无故障
有（）无（）
11
故障报警时间（有故障时填写）
12
故障报警信息（有故障时填写）
附件2：
风廓线雷达每月标定记录表
站名：值班员：年 月 日
标定内容
标定结果
系统灵敏度
动态范围
系统相干性
第九条当风廓线雷达因停电等原因需要停止观测时，应当按照规定步骤关机。
第十条当风廓线雷达因设备维护或故障等原因不能正常工作时，应当及时通报用户和有关服务单位，同时报告上级业务主管部门。
第三章观测模式
第十一条风廓线雷达一般采用五波束观测，当受观测环境限制时，经中国气象局业务主管部门同意后，也可采用三波束观测。
中国气象局综合观测司
气测函〔2011〕223号
关于印发《风廓线雷达观测规定
（试行）》的通知
各省、自治区、直辖市气象局：
《风廓线雷达观测规定（试行）》已经中国气象局批准，现予印发，请遵照执行。
二〇一一年十一月七日
风廓线雷达观测规定（试行）
第一章总则
第一条为加强对风廓线雷达观测业务的管理，根据《中华人民共和国气象法》，考虑到风廓线雷达的功能及特点，制定本规定。
第十二条风廓线雷达观测模式由若干高度上的观测模式组合而成，在设备安装调试完成后即确定组合。
第十三条风廓线雷达观测模式一般不得更改，如遇特殊情况需要更改，应当事先征得中国气象局业务主管部门的同意。
第四章标定
第十四条风廓线雷达自动对发射脉冲功率、发射机温度等主要参数进行检测。应当每日进行风廓线雷达运行状态检查，并按照要求进行登记，及时处理异常情况。
第十八条机外仪表的检定应当按照计量检验的有关规定定期进行。
第五章观测时段和方式
第十九条风廓线雷达观测采用世界时，计时方法采用24小时制，计时精度为秒，观测资料的记录时间从00:00:00到23:59:59。为保证计时准确，观测用的钟表和计算机应当每天至少对时1次，误差应小于10秒。
第二十条风廓线雷达均为全天候连续观测。
速度标定误差
附件3：
风廓线雷达每年机外标定记录表
站名：值班员：年 月 日
敏度
动态范围
系统相干性
速度标定误差
第十五条应当每月进行风廓线雷达系统灵敏度和动态范围标定、速度标定和系统相干性标定等。以上标定应当选择在本站观测范围内无重要天气过程的时段进行。
第十六条应当每年进行风廓线雷达机外仪表标定，并与机内标定结果进行对比检验。若对比检验差异较大，应及时处理以保证资料的可靠性。
第十七条每次影响系统性能的故障排除后,均应重新进行机外仪表标定。