天气雷达发展新技术

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雷达技术在天气预测中的应用

雷达技术在天气预测中的应用

雷达技术在天气预测中的应用随着科学技术的不断发展,天气预报的准确性越来越高。

而其中一个重要的技术就是雷达技术。

雷达技术是一种可以探测目标的电磁波技术。

在天气预测中,雷达技术可以利用反射,散射和折射等原理,实现对大气中降水,云,风等天气变化的探测。

下面我们详细介绍雷达技术在天气预测中的应用以及其原理。

一、雷达技术的原理雷达技术通常由发射器,天线,接收器,处理器等主要部件组成。

当雷达设备开始工作时,发射器会向外发送高频电磁波。

然后天线会接收到这些电磁波并将其传输到接收器。

接收器接收到电磁波并解码,从而确定信号的强度和时间。

最后,处理器会将经过处理后的数据转化为可读的图像或数字信息。

在天气预测中,雷达技术主要通过向天空发送电磁波来探测降水情况。

当电磁波穿过大气中的水分子时,其中一部分会反射回雷达设备。

这些反射的电磁波被称为回波,通常被用于确定降水的类型和强度。

回波的强度取决于水滴的大小和数量。

通过对这些回波的处理,我们就可以确定降水的类型和强度。

二、在天气预测中,雷达技术主要用于探测大气中的降水,云和风等情况。

雷达技术通过不断地记录和分析这些数据,可以提供准确的天气预报服务。

下面就让我们来看看雷达技术在上述领域的具体应用。

1. 降水探测在天气预测中,降水的探测是最为重要的一项任务。

雷达技术利用回波来探测降水的类型和强度。

通过不断地记录和分析回波的变化,可以提供准确的降水预测服务。

这种预测在航空,农业和气象等领域都有广泛的应用。

2. 云的探测雷达技术还可以通过探测大气中的云来预测未来的天气状况。

云的探测通常使用“亮带信号”的原理来实现。

当雷达设备向天空发送电磁波时,这些电磁波会被云层反射。

如果云层比较密集,那么反射的电磁波就会比较强,从而形成“亮带信号”。

通过对这些信号的分析,我们就可以确定云层的类型和密度。

3. 风的探测雷达技术还可以通过测量风场的变化来预测未来的天气状况。

这主要是因为风场的变化会对大气中的物质传输和能量转移产生影响。

新一代天气雷达三维组网技术及其应用研究

新一代天气雷达三维组网技术及其应用研究

新一代天气雷达三维组网技术及其应用研究新一代天气雷达三维组网技术及其应用研究目录:一、引言二、新一代天气雷达的发展背景三、新一代天气雷达的基本原理四、新一代天气雷达的三维组网技术五、新一代天气雷达的应用研究1. 天气预报及灾害预警2. 气象观测和研究3. 航空航天和军事应用六、存在的问题及展望七、结论一、引言天气雷达是一种用于探测和跟踪大气中降水和云的仪器设备,它在气象、水文、环境等领域中起着重要作用。

随着科技的发展和技术的进步,新一代天气雷达逐渐成为气象监测和预报的主力装备。

二、新一代天气雷达的发展背景传统的天气雷达在观测效果、分辨率和定量化能力等方面存在一定的局限性。

新一代天气雷达采用了先进的技术和方法,能够实现更高精度、更精细的观测和分析。

三、新一代天气雷达的基本原理新一代天气雷达主要基于雷达原理和散射原理进行观测和分析。

利用雷达波束辐射与大气中的降水或云粒子发生散射,通过接收雷达回波进行数据处理和分析,得出相关的气象参数。

四、新一代天气雷达的三维组网技术新一代天气雷达的三维组网技术是指通过多个雷达站点的组网配置,实现对大范围区域的三维观测。

通过雷达站点之间的数据传输和融合,得到更全面、准确的目标区域的天气信息。

五、新一代天气雷达的应用研究1. 天气预报及灾害预警新一代天气雷达能够提供更精确的天气信息,对于天气预报和灾害预警具有重要意义。

通过对雷达回波进行分析和处理,可以提供更准确的降水强度、降水类型和风暴路径等信息,为预报人员提供更有力的依据。

2. 气象观测和研究新一代天气雷达的高分辨率和高灵敏度,能够对大气中的微小颗粒进行观测和研究。

通过对云和降水的观测,可以更好地了解大气中的物理和化学过程,对气象学、云物理学等科学领域的研究具有重要意义。

3. 航空航天和军事应用新一代天气雷达在航空航天和军事领域中也有广泛的应用。

它可以提供对天气条件和风暴活动的实时监测,对飞行安全和军事行动具有重要意义。

新一代天气雷达在天气预报预警中的作用分析

新一代天气雷达在天气预报预警中的作用分析

新一代天气雷达在天气预报预警中的作用分析
新一代天气雷达是一种基于现代雷达技术的高性能天气监测设备,其在天气预报预警中具有重要作用。

下面将从以下几个方面进行分析。

新一代天气雷达具有较高的空间分辨率和时间分辨率,能够准确捕捉天气系统的演变过程。

通过对天气雷达数据的实时监测和分析,可以及时发现和跟踪降水区域、强对流天气和雷暴等天气系统的发展趋势,为灾害性天气的预警提供准确的基础数据。

新一代天气雷达还能够实时测量雨滴和冰晶的大小和速度,对降水类型进行分类和判别,为天气预报提供更加精细的信息。

新一代天气雷达还具有较好的抗干扰能力和抗杂散能力,能够对雷达回波进行准确的分析和识别。

通过利用雷达图像处理和气象图像识别技术,天气雷达能够有效地去除离散的杂散回波和地形散射,将对流云、降水、积云等目标的回波图像进行准确的提取和定量分析。

这为天气预报员提供了更加可靠的天气信息和数据支持。

新一代天气雷达在天气预报预警中的作用是十分重要的。

它通过准确捕捉和监测天气系统的演变过程,提供详细的天气信息和数据,预警并预测可能出现的灾害性天气,为预防和减轻灾害提供有力的科学依据。

它还为天气预报的准确性和精细化提供了强大的技术支持。

新一代天气雷达在天气识别和人工影响天气中应用

新一代天气雷达在天气识别和人工影响天气中应用

新一代天气雷达在天气识别和人工影响天气中应用新一代天气雷达技术的应用正在逐渐改变我们对天气的认知和理解。

它不仅在天气研究领域具有重要意义,还在人工影响天气方面发挥着重要作用。

本文将从技术原理、天气识别和人工影响天气方面分别探讨新一代天气雷达的应用。

新一代天气雷达技术采用微波、高频和极化等技术手段,能够更准确地测量降水、风速和风向等天气参数。

相对于传统天气雷达,新一代天气雷达具有更高的分辨率、更广的探测范围和更快的更新速度。

这些技术优势使得新一代天气雷达在天气研究中能够提供更精确的数据,为天气预报和气候研究提供有力支持。

天气识别是新一代天气雷达最重要的应用之一、通过分析雷达回波的特征,可以判断出不同类型的降水(如雨、雪、冰雹)以及其他天气现象(如闪电、强风、沙尘暴等)。

与传统天气雷达相比,新一代天气雷达的分辨率更高,能够更准确地检测降水的类型和强度,提供更及时和精确的天气预警信息。

这对于减少自然灾害的影响,保护人民生命财产具有重要意义。

另一方面,新一代天气雷达在人工影响天气中也发挥着关键作用。

人工影响天气是指通过人为手段改变天气模式,以实现特定目标的活动。

这种活动既可以是减轻自然灾害的影响,也可以是满足人们的生活和生产需求。

新一代天气雷达能够对天气系统进行更精细的观测和分析,提供更准确的天气预报和预警信息,为人工影响天气提供重要参考依据。

以云雾消散为例,新一代天气雷达可以通过对云层的分析来判断云雾的未来发展趋势。

根据天气预测结果,可以采取人工影响的措施,如人工降雨、增强风力等,以加速云雾的消散。

此外,新一代天气雷达还可以对降水过程进行实时监测,以及对化学物质的扩散和传输进行观测和研究,为人工影响天气提供更科学的依据和准确性。

综上所述,新一代天气雷达技术在天气识别和人工影响天气方面具有重要应用。

它不仅能够提供更精确的天气观测数据,为天气预报和气候研究提供支持,还能够为减灾防灾和人工影响天气等活动提供更准确的信息和依据。

新一代天气雷达在天气预报预警中的作用分析

新一代天气雷达在天气预报预警中的作用分析

新一代天气雷达在天气预报预警中的作用分析随着科技的发展和技术的进步,新一代天气雷达在天气预报预警中的作用日益显著。

本文将从以下几个方面进行分析:一、提高天气预报精准度新一代天气雷达具备更加灵敏、稳定的探测能力,能够更加准确地探测大气中的降水、云团和风暴等天气要素。

利用新一代天气雷达,天气预报员能够及时发现天气变化,并对天气情况进行准确预报,提高天气预报的精准度。

在天气预报预警中,新一代天气雷达可以提供更加准确的数据支持,帮助预警部门准确判断和预测天气灾害发生的可能性和严重程度,及时发布天气预警信息,减少灾害造成的损失。

二、提供更加详细的气象信息新一代天气雷达具备更高分辨率和更丰富的多普勒能力,能够提供更加详细、全面的气象信息。

通过新一代天气雷达,可以观测到更小尺度的天气系统,了解更细致的降水分布、风暴结构和风场变化等气象参数,有助于天气预报员更准确地判断和预报天气情况。

新一代天气雷达还能提供雷电和冰雹等附加天气信息,为预警与防御提供更全面的数据支持。

三、支持气候、环境与资源管理新一代天气雷达不仅在天气预报预警中发挥作用,也对气候、环境和资源管理等方面提供了强大的支持。

通过对大气微物理过程的观测和研究,可以深入了解和研究云、降水和风等天气要素的演化和变化规律,为气候变化预测提供数据支持。

通过对水资源的监测和评估,可以科学合理地开发利用水资源,做好干旱、洪涝等水灾预防和防治工作。

新一代天气雷达还可以提供大气环境监测和评估,为环境保护和生态建设提供数据支持。

四、促进研究和发展新一代天气雷达的出现,也促进了国内外天气雷达的研究和发展。

通过对新一代天气雷达的研究和应用,可以不断改进和完善雷达的性能和功能,提高雷达的探测能力和数据处理技术。

新一代天气雷达还可以与其他观测设备和模型相结合,建立多源、多元的大气探测网,实现多尺度、多要素的综合观测和分析,推动气象科学的发展。

雷达技术发展历程及未来发展趋势

雷达技术发展历程及未来发展趋势

雷达技术发展历程及未来发展趋势概述:雷达(Radar)是一种利用电磁波进行探测和测量的技术。

它在军事、航空、气象、导航等领域发挥着重要作用。

本文将介绍雷达技术的发展历程,并探讨未来雷达技术的发展趋势。

一、雷达技术发展历程:1. 早期雷达技术:雷达技术起源于20世纪初期,最早用于军事领域。

早期雷达系统主要采用机械扫描方式,通过发送脉冲信号并接收回波来实现目标探测。

这些早期雷达系统在第二次世界大战期间发挥了重要作用,匡助军队进行目标侦测和导航。

2. 脉冲雷达技术:随着科技的进步,雷达技术逐渐发展为脉冲雷达技术。

脉冲雷达系统通过发送短脉冲信号并测量回波的时间来确定目标的距离。

这种技术具有高分辨率和较长探测距离的优势,被广泛应用于航空、气象和导航领域。

3. 连续波雷达技术:连续波雷达技术是雷达技术的又一重要发展阶段。

连续波雷达系统通过发送连续的电磁波信号,并测量回波的频率变化来确定目标的速度。

这种技术在航空领域中被广泛使用,用于飞行器的导航和着陆。

4. 相控阵雷达技术:相控阵雷达技术是近年来的重要突破。

相控阵雷达系统通过利用多个发射和接收单元的组合,实现对目标进行快速扫描和定位。

相控阵雷达技术具有高分辨率、快速探测和抗干扰能力强的特点,广泛应用于军事和航空领域。

二、雷达技术的未来发展趋势:1. 多波束雷达:多波束雷达技术是未来雷达技术的重要发展方向。

通过利用多个波束同时进行探测和测量,可以提高雷达系统的探测效率和准确性。

多波束雷达技术可以应用于军事侦察、航空导航和天气预测等领域。

2. 超高频雷达:超高频雷达技术是未来雷达技术的另一个重要方向。

超高频雷达系统可以利用较高频率的电磁波进行探测,具有更高的分辨率和探测距离。

这种技术可以应用于目标识别、隐身飞行器探测和地质勘探等领域。

3. 弹性波雷达:弹性波雷达技术是未来雷达技术的新兴方向。

弹性波雷达系统可以利用地球表面的弹性波传播进行探测,具有对地壳结构进行高精度探测的能力。

新一代天气雷达在天气预报预警中的作用分析

新一代天气雷达在天气预报预警中的作用分析【摘要】新一代天气雷达在天气预报预警中扮演着重要的角色,其原理和技术特点使其具有更高的分辨率和灵敏度。

通过在天气预报中的运用,新一代天气雷达可以提供更准确的预报信息,为公众和决策者提供及时有效的预警,从而减少灾害损失。

其作用机制和应用在灾害预警中有着显著效果,未来的发展方向也是令人期待的。

新一代天气雷达的重要性在于不仅提高了预警准确性和时效性,还对社会产生积极影响。

通过不断改进和创新,新一代天气雷达将继续为我们的生活和安全带来更大的便利和保障。

【关键词】新一代天气雷达、天气预报、预警、作用分析、原理、技术特点、运用、作用机制、灾害预警、应用、发展方向、重要性、准确性、时效性、优势、社会意义、影响。

1. 引言1.1 新一代天气雷达在天气预报预警中的作用分析新一代天气雷达采用先进的雷达探测技术,能够更精确地获取大气中的湿度、温度、风速等气象要素数据,从而提高了天气预报的准确性。

通过对雷达回波信号的分析和处理,可以及时发现气象异常现象,进行有效预警。

新一代天气雷达具有更高的空间分辨率和时间分辨率,可以实现对天气现象的快速监测和跟踪。

在暴雨、大风、冰雹等极端天气事件的预警中,新一代天气雷达可以提前几小时甚至更长时间进行预警,帮助相关部门采取及时有效的措施应对灾害。

新一代天气雷达在天气预报预警中的作用不可低估,它不仅可以提高预警的准确性和时效性,还可以帮助减少灾害损失,保障公众的安全。

随着技术的不断进步和应用范围的扩大,新一代天气雷达的作用将会愈发重要,对于提高社会各界对灾害的应对能力,增强国家防灾减灾能力将发挥重要作用。

2. 正文2.1 新一代天气雷达的原理和技术特点1. 天气雷达原理:新一代天气雷达通过发射高频电磁波,对大气中的水雾、雨滴、雪花等粒子进行探测,并通过接收回波信号进行分析和处理,从而获取目标区域内的降水图像和数据信息。

2. 技术特点:新一代天气雷达采用了多普勒雷达技术,能够实现对目标降水粒子的径向速度和距离信息的同时探测,从而对气象现象进行更加精确的监测和测量。

基于深度学习的天气雷达回波外推的研究进展

基于深度学习的天气雷达回波外推的研究进展基于深度学习的天气雷达回波外推的研究进展天气雷达回波外推是天气预报中重要的技术支撑,通过分析天气雷达回波数据并预测未来的天气情况,可以帮助人们及时制定应对措施,减少灾害风险。

近年来,随着深度学习技术的迅猛发展,其在天气预报领域的应用也取得了显著的进展。

深度学习是一种通过模拟人脑神经网络结构和功能,实现机器自主学习和智能决策的技术。

在天气雷达回波外推中,深度学习可以通过大量的历史回波数据进行训练,并通过学习天气系统的特征和模式,预测未来的天气情况。

相比传统的统计方法和物理模型,深度学习可以更好地捕捉不同天气现象之间的复杂关系,提高天气预报的准确性和稳定性。

首先,深度学习在特征提取方面具有优势。

传统的天气雷达回波外推方法通常将回波数据转换为一些手工设计的特征,然后利用这些特征进行预测。

但是,这种方法需要针对不同的天气现象进行不同的特征设计,且难以捕捉到一些隐含的天气信息。

而深度学习可以通过多层的神经网络,自动地从原始的回波数据中学习到更具有区分性的特征,从而提高预测的准确性。

其次,深度学习可以处理非线性的关系。

天气系统中存在着多种天气现象,如降雨、冰雹、风暴等,它们之间的关系往往是非线性的。

传统的回归模型很难建立起这种复杂的非线性关系,而深度学习可以通过构建多个神经元之间的连接,并通过非线性激活函数来实现对非线性关系的建模。

这使得深度学习在处理复杂的天气回归问题上具有更好的表达能力。

另外,深度学习还可以处理多个尺度的信息。

天气现象通常在不同的空间和时间尺度上都有所体现,而深度学习可以通过卷积神经网络(CNN)和循环神经网络(RNN)等架构,同时考虑不同尺度的信息。

CNN可以捕捉到不同空间位置之间的关系,RNN可以捕捉到不同时间步之间的演变关系。

通过综合考虑不同尺度上的信息,深度学习可以提高回波外推的精度。

然而,深度学习在天气雷达回波外推中仍面临一些挑战。

首先是数据稀疏性问题。

雷达技术的最新应用趋势

雷达技术的最新应用趋势雷达技术是现代科技中不可或缺的一部分,它具有多种应用场景,包括军事、民用、空间探测、气象预报、移动通信等诸多领域。

随着技术的不断发展,雷达的应用越来越广泛,而且不断出现新的应用趋势。

本文将探讨雷达技术的最新应用趋势。

一、毫米波雷达毫米波雷达是近年来发展起来的一种新型雷达技术,主要用于近距离测量和成像。

相比于传统的雷达技术,毫米波雷达具有更高的分辨率和更广泛的应用范围。

毫米波雷达可以用于成像、人体监测、无人驾驶车辆等应用中,尤其是在无人驾驶领域中,毫米波雷达可以更好地识别路面障碍物,提高车辆的自主行驶能力。

二、人工智能应用雷达技术在人工智能领域中的应用也越来越广泛。

利用雷达技术可以实现人机交互、目标检测、行为识别等多项功能。

在视觉识别无法完成的场景下,如雾霾天气、低照度环境、粒子污染等情况下,雷达技术的应用可以更好地识别和定位目标物,为智能化设备提供更多可能。

三、多传感器融合多传感器融合是指结合多个传感器对目标进行识别和定位,以达到更高的准确率和可靠性。

除了雷达技术之外,多传感器融合还需要结合声学、光学、红外等多种传感器技术。

多传感器融合可以在多种应用中得到应用,特别是在军事、安防、智能交通等领域中,它可以提高命中率、识别率以及识别准确度,从而更好地保障社会安全和人民生命财产。

四、3D图像雷达3D图像雷达是近年来发展起来的一种新型雷达技术。

它利用激光波浪对目标进行扫描,可以实现目标的三维成像和定位。

相比于传统的雷达技术,3D图像雷达可以提供更多的信息,包括目标的大小、形状、距离、速度、方向等等。

这种技术可以应用在机器人导航、无人机探测和军事情报等多种场景中。

五、基于雷达的无线充电基于雷达技术的无线充电是目前新兴的一个应用领域。

它可以通过射频波浪向目标传输电能,实现对目标设备的无线充电。

在多种无法传输电能的场景下,包括雨雾天气、远距离无法进行有线充电的场合等等,基于雷达技术的无线充电可以提供便利和实用性,并将为人们的生活和工作带来极大的便利。

2023年气象雷达行业市场发展现状

2023年气象雷达行业市场发展现状气象雷达是指通过利用雷达技术来测量空气中各种水分子对射频的散射以及反射情况,来进行天气预测的设备。

随着近几年来天气预报的重要性不断增加,气象雷达行业也进一步得到了发展。

下面我们来看看气象雷达行业市场发展现状。

一、国内气象雷达行业市场现状国内气象雷达行业市场在近年来呈现出快速发展的趋势。

根据近年来的数据可知,目前全国共有气象雷达站近3000个,总雷达数量已超过3300个,在不断扩容升级。

随着气象雷达技术的不断更新升级以及国内各类气象事件的不断发生,气象雷达的市场需求持续走高。

二、气象雷达行业市场的发展前景气象雷达是现代天气预报的重要手段之一,对于气象预警、农业、水资源管理、交通、城市管理等领域都起着重要作用。

随着气象服务应用市场的不断扩大,气象雷达行业的前景被广泛看好。

而随着中国经济的快速增长,气象雷达行业的市场需求也得到了进一步的保障。

三、气象雷达技术创新和进步气象雷达技术是保障气象服务质量的重要保障,技术的创新和进步将是该行业发展的关键驱动力。

当前,气象雷达技术的发展方向主要集中在以下几个方面:1.精度和分辨率的提高:类似于双偏振、多频道等新技术的应用,可以提高雷达获取数据的精度和分辨率,从而更准确地对天气进行预报。

2. 自动化操作和人工智能方面的应用:人工智能技术的发展,使得气象雷达可以更好地实现自动化操作,以及对数据进行分析处理,从而实现人机协同,提高气象服务的效率。

3.应用于天气灾害监测预警方面:通过卫星数据及大型气象数据处理引擎和数据挖掘等手段,从而不断提高气象灾害的精度、预警信号的准确性和实时性。

总之,气象雷达行业的市场需求已经成为国内气象行业的关键驱动力,随着大数据、人工智能、云计算等技术的广泛应用,气象雷达行业也将迎来新的发展机遇。

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新一代天气雷达发展规划国外发展动态技术报告(一)来源:发布时间:2008-05-09报告名称:美国天气雷达近期和长远发展规划主持单位:中国气象局监测网络司完成人员:梁海河、张沛源、黄晓完成日期:2004年5月28日美国天气雷达近期和长远发展规划美国国家天气局(NWS)下属的科学技术办公室(OST)和雷达业务中心(ROC)负责领导国家多普勒天气雷达网的改造项目。

其中,OST负责长期项目,主要针对WSR-88D的新技术升级部分;ROC主要负责业务和维护升级项目,主要针对过期设备部件的更替、硬件升级以及新软件的集成和开发。

2.1美国下一代天气雷达网产品升级计划(NPI)由美国商务部、国防部和运输部共同支持的NPI项目已处在实施过程中,新换代的软件和硬件将是一种开放的系统,其中包括雷达数据采集子系统(ORDA)和产品生成子系统(ORPG)。

NPI升级项目将采用新的技术成果和信号处理技术,可极大地提高数据质量。

目前,NPI项目中的双偏振升级研究试验、以及WSR与航空部门几部雷达的数据集成开发工作都已处在实施过程中。

(1) ORPG改进计划:第一期,提供高分辨率的反射率因子和速度数据阵列产品,实现局域网间(LAN-to-LAN)到气象局(NWS)的高级数据处理与交互系统(AWIPS)的联接,为预报员提供便捷的雷达气象产品。

第二期,主要是新产品算法的研究和开发,包括杂波和异常传播识别,高分辨率的垂直累积液态含水量产品,新的体积扫描模式,改进中尺度识别算法,增加积雪估测算法。

ORPG改进计划于2001-2004年完成。

(2) ORDA改进计划:改进后ORDA部分的数字信号处理器系统DSP,可以为科学计算和应用提供更好的数据。

主要改造内容包括:距离-速度模糊消除,径向采样改为0.5度间隔,反射率数据间隔250米库长,算法中引入信噪比门限。

该计划于2001-2005年完成。

(3) 双偏振改造计划:双偏振改造涉及天线、发射机、接收机、信号处理器及相应的软件等子系统。

双偏振雷达系统将提高降水监测精度、水成物相态识别能力,以及杂波消除能力。

目前已完成首台WSR-88D双偏振改造,并开展了外场观测试验。

计划于2007年前完成设计改造、试验评估。

(4) FAA雷达数据应用:首先将联帮航空管理局(FAA)雷达的反射率基数据和速度图像产品纳入WSR-88D探测网中,通过多普勒风场试验分析FAA数据,与WSR-88D数据融合,开发“最佳”的拼图产品,反演垂直风廓线,等等。

FAA数据集成与应用计划于2001-2004年完成。

(5) 天气系统集成:建立下一代天气雷达(NEXRAD)数据与AWIPS中各种观测数据和模式结果的集成方法,开发应用中尺度和风暴尺度模式。

计划于2001-2006年完成。

(6) 软件开发工具:建立公共业务和开发环境(CODE),为使新科技成果应用到业务中提供更加便利的平台,缩短科研成果与业务应用之间的转化周期。

计划于2001-2006年完成。

2.2 美国组网雷达WSR-88D业务和维护升级项目的发展计划在未来8年,ROC负责8个开发升级项目,每一个项目分为三个阶段,并在每一阶段有相应的技术支持。

第一阶段,ROC调研候选的硬件,并进行开发试验和评估,以确定符合项目要求的最佳候选方案。

第二阶段,完成工程评估之后,提出修改建议,并进行外场试验测试。

第三阶段,完成外场试验之后,ROC的管理者审查新硬件的开发试验情况。

(1) 改进雷达信号设计:多普勒天气雷达存在数据质量和模糊问题,影响了业务使用,尤其是强天气预警和降水估测。

新的信号处理技术的设计将会提高数据质量和减少距离和速度模糊问题,如采用相位改变控制器,可增加信号的处理能力。

该项工作在2005年进行测试,在2007-2008年使用。

(2) TCP/IP通讯:为增加对公众发布的强风暴的预警决策时间,NWS 批准建立由雷达站网到NWS的预报预警显示系统的高速通讯网。

在2003年将在WSR-88D上安装数字接口系统。

2004年的NWS的自动天气信息处理系统(AWIPS)将接收来自全国的高分辨率的数据产品。

(3)RPG的分布式处理:更新RPG的计算机硬件,使产品生成能力达到快速和高效,建立起分布式处理模式。

2005年完成设备改造。

(4)RPG局域网关:由于WSR-88D是基于商业的硬件设备,一些硬件的更新是由商业市场的变化而驱动的。

原有的RPG局域网关也不再生产,在市场上已无法买到。

2005年进行局域网关替代试验测试,2006年进行系统更新。

(5) 复合型天线罩:在2005年、2006年研究新的复合天线罩,以增加可靠性、减小维护成本。

在2008、2009年进行外场试验测试,从2010年到2020年逐步进行天线罩更新。

(6) 复合型防护罩:位于近海的WSR-88D存在严重的铁塔防护罩腐蚀存储介质和输入输出设备。

系统和国家天气雷达网状况,以及在2007-2020年期间的发展框架。

本文给出该“战略指导”意见中的最重要的观点(1) 协调WSR-88D的改进与NEXRAD的后续系统开发的关系作为第一原则,WSR-88D在其今后的服务期内的改进应当与后续的天气雷达系统的研制进行紧密协调。

虽然二者是两个不同的项目体系,但是存在着许多相互协作的机会。

后续系统也许是一个完整的新雷达系统,或者是现有雷达的翻新或升级,如采用相控阵天气代替现有的天线盘形扫描天线即是一个较好的例子。

(2) 增加国家天气雷达网的密度现有天气雷达网的一个不足是限制了天线低仰角扫描的覆盖区域,严重地影响了降水估算、强风暴识别、辐合线监测和边界层风场估算的有效距离,存在着近地的天气现象探测不到的问题。

虽然导致这一局限性的部分原因于雷达波束沿着水平面弯曲地球表面传播有关,但是雷达天线的扫描仰角不能低于0.5º的固定观测模式和缺乏RHI观测模式使得这个问题更加严重。

虽然在有些情况下,通过改变雷达的低仰角扫描模式也有助于这一问题的改善,但完全解决该问题的唯一方法是增加雷达的密度,以减小雷达间的距离。

当通过同化其它雷达数据时,可以适当地降低总体造价,尤其联邦航空管理局(FAA)的多普勒天气雷达终端(TDWR)和航空警戒服务雷达(ASR),以及商用天气雷达和移动X-波段。

在美、加边界通过共享两国天气雷达的数据,以增加观测覆盖范围。

这些多层面的雷达数据流的同化可用于国家、区域和局部的雷达拼图。

在未来10年,预制员和其他用户将由使用单站雷达数据,向使用多种雷达数据流产生的数字拼图产品即国家级四维雷达数据库转变。

预期该数据拼图产品能够比单雷达图像产品提供更加可靠的、精细的、准确的大气中尺度信息。

(3) 提供WSR-88D在今后服务期内的高质量的探测数据用户不仅需要雷达探测数据的质量的准确、可靠、及时,也需要数据质量的控制方法,并作为数据流的一个部分向用户提供。

由于雷达数据的使用变得更加广泛和复杂,数据质量的自动控制成为众多用户的直接和必要需求。

首先,实时的元数据标校、时间校准、波束位置/指向,以及其它的系统设置应向用户提供。

进一步地,元数据中应包括关于雷达的自我诊断信息、在信号处理中被消除的采样信息(极端的、非正常回波往往有特殊的含义),以及用于代表雷达系统运行和产品可靠性的一个所谓“可靠性指数”。

信号处理系统应几乎可以完全地消除距离速度模糊、地物杂波,提高非气象目标物,如地物、海浪、鸟、昆虫等的识别和消除水平。

双基接收技术(为NEXRAD的发射机再附加一台遥感接收机)应深入研究和开发,以增加单部雷达的数据量。

应提高WSR-88D的扫描速度。

采用快速的信号处理技术和重叠采样(Over Sampling)方式, WSR-88D的扫描速度可以6分钟完成一个体积扫描降低为3分钟。

(4) 提高计算能力和宽带通讯能力在可预见的未来,源自观测站、卫星、雷达网等各种数据流,将会不断地扩充。

如在WSR-88D上增加偏振功能,将使数据流量增加2-4倍。

明显地,未来的雷达业务系统将作为国家网络的一个组成部分,需要切实在加强雷达系统中的计算能力和宽带通讯能力。

在通过压缩方案努力优化已有的宽带网的同时,现有发展趋势表明在2010年以前一个更大的通讯带宽将被采用。

(5) 开发、试验和提高雷达发射波型(Waveform)和信号处理技术相位编码、交替脉冲、脉冲压缩和重叠采样(Over Sampling)是一些可行的工程改进措施,有可能提高探测数据的质量、灵敏度,增加扫描速率。

雷达数据流的谱处理(Spectral Processing)应深入研究,由于它非常适合消除人为影响和其它辐射源的干扰。

另还可以得到10dB的信噪比增益,将提高对晴空和云的探测能力。

对于识别龙卷环流的谱处理方案也应当加以研究和开发。

(6) 协作开发集成雷达数据与其它数据的高级决策支持系统雷达升级一定不能再以单站进行考虑。

美国和其它一些国家正在发展研制数据融合系统,局域风暴尺度的数值模式,决策支持系统,以及全自动的处理系统。

这就要求通过不断的性能提升和网络开发,使雷达数据能够在2010-2020年期间与其它系统具有一个优良的数据接口。

如,预报员工作站能提供一个与四维同化观测资料和模式结果的适当的接口。

雷达拼图由国家的四维数据库生成,以提供包括边界层在内的全国统一的、高分辨率的数据。

(7) 建立供多各种用户使用的产品开发和显示工具使用雷达数据的用户在不断地扩大,包括气象、民航、国防部门的专业技术人员、以及新闻媒体、紧急救援、交通系统管理等等。

雷达产品中适当引入地理信息系统,开发与标准地理信息系统相容的软件应用开发平台。

有明显的迹象表明雷达数据具有很强的有商业市场,要求能够提供高分辨率雷达数据和产品,为私人用户领域的广泛合作创造机会。

雷达反演技术可提供高分辨率风场信息,由雷达反射率反演获得的近地面高分辨率的水汽场可以作为全国雷达网的补充产品。

开发三维的可视化工具和四维的拼图产品。

(8) 建立供雷达新技术和预报能力检验与测试的国家试验基地和示范站为正确研究和开发许多看来有发展前途的新技术,需要建立一些试验基地和示范站。

站址的选择应考虑各种研究项目的系统性,以适宜解决一些重要的天气现象和满足特殊用户群体的需要。

另外,如波长、定标、分辨率和通讯等问题也需要深入检验与测试研究。

对于“集成雷达数据与其它数据的高级决策支持系统”和“供多各种用户使用的产品开发和显示工具”的实施也首先应在基地进行示范和检验。

为增加国家雷达网的密度,需要开展外场试验,以建立使用不同类型雷达和全国雷达网进行补充和融合的探测技术。

参考文献:1. NEXRAD product improvement – expanding and science horizons, 31st radar meteorological conf. 2003.2. NEXRAD open system – progress and plans, 17th IIPS,2001.3. Evolution weather surveillance radars, 31st radar meteor. conf. 2003.4. Near Term planed mission enhancement of the WSR-88D open radar product generator, 18th IIPS,2002.5. NEXRAD product improvement – status of ORDA program, 19th IIPS,2003.6. Planned WSR-88D improvements , 31st radar meteorological conf.2003.7. Strategic direction for WSR-88D Doppler weather surveillanceradar in the period 2007-2005, 31st radar meteorological conf. 2003.天气雷达发展新技术一、相控阵多普勒天气雷达技术(Phased Array Radar)一些发达国家提出了研制相控阵多普勒天气雷达的设想。

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