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5第五章雷达回波的识别技术
风向随高度先顺转后逆转
(三)风速风向都随高度变化的各种图象
当风速和风向都随高度变化时，可以得到许多不同的多普勒速度 图象。由于地面上风速为零，因此只有零值带穿过图象的中心。 图象边缘的多普勒速度出现了混淆，这是因为在那些高度上的风 速超出了50海里/小时的奈科斯特间隔（这是下一代天气雷达采用 的一种间隔）。从速度间隔一端到另一端色彩上的突变很清楚得 显示了速度混淆效应。
一、回波强度分析技术
由雷达反射率因子Z值大小即可判别回波强弱．
瑞利散射
另外，回波形态特征、回波特殊结构和形态、 回波移动特点可知回波强度
二、脉冲多普勒天气雷达径向速度场分析技术与方法
对多普勒径向速度场基本特征的研究，可按
•零径向速度线； •朝向雷达分量(负)、离开雷达分量(正)范围、分布及中心； •强多普勒径向速度梯度带
Single Doppler Interpretation
• Things to remember:
The Zero Isodop “Problem”
当径向垂直于风速时, 雷达
显示零速 - This “zero
zone” is called the
0%
“Zero Isodop”.
100%
当径向平行于风速时, 雷达显示最大风速
一、几种典型流场的PPI多普勒径向速度模式
雷达作低仰角探测：
取径向速度Vr(r)为常数c:
天线
风向
方位
(一)风向不变,风速随高度变化的各种图象
风向若在所有高度上保持一致，那么其多普勒速度图象中就总有一条直
的零值带，图象的其他部分就反映了风速的垂直廓线。 风速若不随高度变化，是个非零常数，那么多普勒速度的极值便由
《雷达回波识别分析》课件
03
雷达回波分析应用
天气预报
天气预报是雷达回波分析的重要应用领域之一。通过分析雷 达回波数据，气象学家可以监测和预测天气系统的移动、发 展和消亡，从而为公众提供准确的天气预报和预警信息。
雷达回波分析可以帮助气象学家识别降水系统，如暴雨、冰 雹、龙卷风等，并预测其可能的影响范围和强度。这有助于 提前采取措施，减少灾害损失。
，需要深入研究其传播规律和特性。
多模式、多频段雷达数据融合算法
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多模式、多频段雷达数据的融合需要发展高效、可靠的算法和
技术，以提高数据融合的准确性和实时性。
雷达回波信号处理和目标识别技术
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雷达回波信号处理和目标识别技术是雷达回波技术的核心，需
要不断研究和改进，以提高其准确性和可靠性。
雷达回波技术未来发展方向
带宽和存储空间。
03
复原处理
对失真或损坏的回波信号进行 复原，提高信号的可识别性。
雷达回波特征提取
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幅度特征
频率特征
波形特征
提取回波信号的幅度信息，如峰值、平均 值、方差等，用于描述目标的大小和强度 。
分析回波信号的频率成分，提取出与目标 特性相关的频率特征，如多普勒频移。
描述回波信号的波形形状，如周期、相位 、波形变化等，用于区分不同类型目标。
雷达回波模式识别算法
01
02
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统计模式识别
基于统计学原理，对提取 的特征进行分类和识别， 如支持向量机、朴素贝叶 斯等。
神经网络模式识别
利用神经网络的自学习能 力，对回波信号进行分类 和识别，如卷积神经网络 、循环神经网络等。
模糊模式识别
利用模糊逻辑和模糊集合 理论，对回波信号进行分 类和识别，如模糊K近邻 、模糊聚类等。
航空气象 10.2雷达回波的识别
单部雷达在晴天观测到的地物杂波图
广汉机场周围地物杂波
(二)不同云状降水回波的识别
1.层(波)状云降水回波特征
平显上，层（波）状云降水 回波范围较大，显绿色，呈 比较均匀的片状，边缘模糊
层(波)状云降水回波平面显示
层(波)状云降水回波平面显示
层(波)状云降水回波特征
在高显上，层状云降水回波 高度不高，顶部较平坦
雷暴区降水平面和高度显示图
方位角55.5度
4.强风暴
与飑线相连的强风暴对应着一 条强降水线，这时几个雷暴排 成一排，降水区连在一起，强 回波形成一个个分离的红色区 域。有时有辉斑回波，表明可 能有冰雹出现。
飑线风暴的平面显示
雷达平面显示图上的“钩状”回波
（2）对流云的回波
在平显上呈分散孤立的小 块状，尺度很小， 在高显上，呈米粒状或上 大下小的倒梨状。
对流云的回波
方位角332.1度
对流云的回波
方位角329.3度
2.雾的回波
PPI 上 ， 雾 的 回 波 呈 均 匀 弥散状，犹如一层薄纱罩 在荧光屏上，
在RHI上，雾的回波高度 很低，顶高只有1km左右
雾的回波
三、雷达图上的雨带分析
1.暖锋雨带 2.冷锋雨带 3.对流云降水带
1.暖 锋 雨 带
带状结构，宽约100千 米，与地面锋线平行， 随时间缓慢移动。
暖锋雨 带
2.冷 锋 雨 带
窄雨带比较连续，宽雨带沿活跃 的冷锋分布，都与地面锋线平行
窄的冷锋雨带
宽的冷锋雨带
3.对流云降水带
（1） 零 散 阵 雨 （2）阵 雨 线 （3）雷 暴 区 （4）强 风 暴
加拿大蒙特利尔附近的垂直剖面图
层(波)状云降水回波高度显示
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雷达回波识别与分析
1、合法而稳定的权厚善良的美 德。— —伯克
3、最大限度地行使权力总是令人反感 ；权力 不易确 定之处 始终存 在着危 险。— —塞·约翰逊 4、权力会奴化一切。——塔西佗
5、虽然权力是一头固执的熊，可是金 子可以 拉着它 的鼻子 走。— —莎士 比
31、只有永远躺在泥坑里的人，才不会再掉进坑里。——黑格尔 32、希望的灯一旦熄灭，生活刹那间变成了一片黑暗。——普列姆昌德 33、希望是人生的乳母。——科策布 34、形成天才的决定因素应该是勤奋。——郭沫若 35、学到很多东西的诀窍，就是一下子不要学很多。——洛克
雷达回波的判断与分析
雷达回波的判断与分析作者：黄强张金凤张会贞来源：《农业与技术》2019年第11期摘要：本文针对不同回波特征进行分析，探讨不同降水系统下雷达回波特征，区分气象回波和非气象回波的差异，以精确分析判断气象雷达回波，为夏季灾害性天气和短视天气预报提供可靠数据资料。
关键词：雷达回波;降水系统;判断分析中图分类号：S163文献标识码：ADOI：10.19754/j.nyyjs.201906150631不同回波特征分析1.1层状云回波在平显上通常要适当抬高仰角才看得到层状云回波，呈均匀片状，回波暗淡、强度弱、边缘模糊犹如薄纱，探测距离约几十公里。
在高显上看回波呈一水平带，底部较平整、不接地，高度为1.4～8.7km（常反映阴天无降水）。
1.2层（波）状云降水回波在平显上，层（波）状云降水回波呈均匀片状，强度弱到中等，范围大，内部没有明显块体结构，边缘发毛，破碎模糊。
在高显上回波顶部平坦，且较均匀常看到0℃层300～1000m 的亮带，高度为3.6～8km（常反映大范围稳定性持续降水）。
1.3对流云回波在平显上回波呈小块状，有时零散孤立，有时排列成带状和不规则形状。
高显上常呈柱状、针状，底部不接地，强度为中等，高度为2.2～4.9km（为无降水）。
1.4阵雨回波在平显上回波呈孤立分散的小块单体或回波群，结构较松，边缘不清晰，单体水平尺度在10km以下，强度中等。
高显上回波呈针状顶部发毛，结构松散，回波高度在7～8km以下，回波底部接地（常反映短阵雨）。
1.5雷雨回波在平显上回波块体结识、肥大、紧密、轮廓清晰、边缘多折，单体水平尺度在10km以上，强度特强，很明亮。
在高显上呈柱状，低的仅5～6km，高的可达17～18km（常反映短暂雷雨）。
1.6雹云回波在平显上块体较大，结构紧密，发展急剧、多棱角、突起或小切口，移动迅速，强度特强，回波单块体范围小于10km。
在高显上强度最大值常出现在高于0℃等温线2～3km以上，云顶很高常在12～13km以上.通常呈针状接地的是阵雨回波，不接地的是对流云回波，平显上看单块体回波范围>10km、高显呈柱状，此回波可判定为雷雨回波。
雷达气象学 第六章 多普勒天气雷达回波的识别和分析
单位、地点 （2）检查的方法：
①对比法 ②理论分析法 ③经验判断法 ④实况资料验证法 （3）可能存在的问题： ①回波强度值偏弱。 ②回波强度值偏高。 ③近处回波强度值偏高，远处回波强度值偏弱。 ④回波高度值偏高或偏低。 ⑤多普勒径向速度场资料出现速度突变折叠区。 ⑥回波面积缩小。 ⑦回波分布位置不对。 ⑧显示参数错误。
回波强度的共同特征：
PPI上由许多分散的回波单体所组成，排列成带状、条 状，离散状或其它形状。回波单体结构紧密，边界清晰， 棱角分明，回波强度强，持续时间变化大。单体尺度较小， 从几公里到几十公里。
RHI上回波单体呈柱状、砧状、花菜状、纺锤状，一 般发展得比较高，多数在6-7km以上，但随地区、季节和大 气系统不同差异很大，最高可达对流层顶高度。
下融化成水滴的过程中，由于融化作用、碰并聚合效应、速度效 应和粒子形状的作用，以及他们的综合作用形成的。
研究零度层亮带的意义：
①在雷暴消散阶段探测到亮带，说明对流已经减弱，降 水性质已经从对流性质逐步转化为层状云连续性降水. ②研究亮带形成的微观物理机制，对于探讨降水机制和 人工影响局部天气均有意义 ③亮带的存在，表明亮带上面是雪花和冰晶，而不是过 冷水滴。 ④亮带的存在，表明大气中不存在强烈的对流和湍流活 动。对飞行活动是一个指标。 ⑤从亮带出现的位置可以大致确定零度等温线位置。在 混合性降水过程中，亮带的出现，可以作为识别雹云的 指标之一。 ⑥从雷达探测得到的零度层亮带和探空资料得到的零度 层亮带比较，可以判断雷达仰角标定是否正确，以及所 测得的回波高度是否准确。
雷达气象：第八章 多普勒速度回波的识别和分析
多普勒速度回波的识别和分析Ø径向速度的基本特征Ø晴空和大面积降水多普勒速度图像Ø对流风暴的多普勒速度图像FinePrint Software, LLC16 Napier LaneSan Francisco, CA 94133Tel: 415-989-2722Fax: 209-821-7869l尽管多普勒雷达只能测量到径向风分量，但径向风分量的空间分布也可显示重要气象过程的特点，通过对典型的多普勒速度场的特征图象识别来推断实际风场。
l从径向分量的标量场中判断出风场矢量，不仅需要依据数学和天气学的知识，还需要有很好的想象力。
l用这种方法可以判断出风场的基本趋势与大致分布，特别是零速线的走向就是一个很好的判识特征。
零径向速度的意义n该点的真实风速为零n 该点的真实风向与该点相对于雷达的径向垂直l 对于风向均匀或风速连续变化的情况，零速度点的风向是由临近的负速度区，垂直该点的径向吹向正速度区。
径向速度图中，正速度表示目标物运动是离开雷达的负速度表示目标物运动是朝向雷达的速度值接近0的线，叫零速度线l多普勒天气雷达通常采用体积扫描方式（多仰角PPI扫描），以雷达为中心，径向距离的增加代表了距地面高度的增加。
径向速度特征的分析原则l零速度线特征n根据投影关系，风向与零速线走向垂直；n零速线经过雷达中心点（原点）；n由零速线向两侧推断速度模糊。
l远离分量（+）和趋近分量（-）的分布特征n分析它们与原点、距离圈、径向的对称关系、面积大小l风向随高度分布特征n对于大面积降水，根据热成风原理，风随高度顺时针旋转--暖平流，反之，风随高度逆转--冷平流n对于局地的对流性降水，在不满足热成风原理时，注意分析风随高度的垂直切变结构（或垂直涡旋结构）晴空和大面积降水多普勒速度图像零径向速度所在处的方位角与风向互相垂直风向风速不随高度变化风速风向均不随高度变化风速随高度变化，风向不变风向不变，风速随高度增加风速随高度变化，风向不变风向不变，风速随高度先增后减风速不变，风向随高度顺转风速不变，风向随高度逆转风速不变，风向随高度先顺转后逆转风向随高度顺转，风速增加风向随高度顺转，风速增加（地面风速不为零）风向顺转，风速先增后减风向突变90゜，上下两层风速先增后减风向突变180゜，上下两层风速先增后减风向垂直方向不连续实测的多普勒速度图像大尺度连续风场的识别风向随高度不变，风速最大的高度不同风速相同，风向辐散风速相同，风向辐合锋面移向测站时锋面移过测站时非均匀水平风场锋面过境后继续向东南方向移动非均匀水平风场向测站移动的中小尺度锋面的实测多普勒速度图像实测的风向随高度变化的速度图中尺度气旋中小尺度气旋可用理想垂直轴对称气旋环流的蓝金（Rankine)模式来模拟，对流风暴的多普勒速度图像Rankine 模式的切向速度分布示意当回波在雷达站正北方向，气旋和反气旋的速度型典型中尺度气旋受环境南风影响的中尺度气旋典型中尺度气旋速度图像：纯旋转，右正左负，零速线与径线平行中尺度反气旋速度图像：纯旋转，左正右负，零速线与径线平行注意：台风尺度，速度模糊中小尺度辐合辐散轴对称辐散气流中小尺度辐合辐散附加南风环境风辐散气流的速度图像：外正内负，零速线与距圈平行辐合气流的速度图像：外负内正，零速线与距圈平行微下击暴流辐合型气旋辐合型气旋的速度图像：注意零速线走向，兼具辐合与旋转的零速线特征中尺度气旋成熟阶段的气流结构和相应的径向速度分布特征(由Oklahoma 的观测统计得出，雷达在正南）a 低层上升气流下面的辐合运动结合中气旋转动，形成辐合性气旋b 中下层为纯气旋运动c 中上层，风暴顶部的辐散运动与中下层纯气旋运动相结合，形成气旋性辐散d 中气旋顶以上的风暴顶部为纯辐散气流，注：有的风暴回波顶较低、或中气旋向上伸展很高、或距雷达很近而探测仰角不高时，此特征可能探测不到据统计：从a 到d 大约3-5km 高度a 低层-辐合旋转 b 中低层-纯旋转c 中高层-辐散旋转d 高层-纯辐散辐合辐散和中尺度气旋结合。
第九章 雷达回波识别和分析(南京信息工程大学 雷达气象学)
雷达回波的识别与分析Ø回波探测概述Ø探测内容（回波位置，高度，强度与速度，形状，移向移速，演变趋势）Ø回波分类Ø非气象回波Ø降水回波Ø非降水回波N U I S T201312雷达扫描方式n PPI 扫描。
固定仰角，雷达在360゜方位上做圆锥面扫描。
n RHI 扫描。
固定方位角，雷达在垂直面上做上下扫描。
nVOL 体积扫描。
多仰角PPI 扫描。
N U I S T201312l CAPPI ：等高平面位置显示。
实际工作中需要等高面的回波显示，用体积扫描（不同仰角的一系列PPI 扫描）资料经计算机插值处理而合成。
N U I S T201312dBZ 反射率因子—降水回波的位置、范围、高度、强度、强中心位置、回波形状、结构、性质（气象或非气象）、移向移速、演变趋势。
Vr 径向速度分布—零速线的分布、正负速度的大小和面积、辐合辐散、涡旋、切变线、锋区、逆风区。
（注：此处重点介绍dBZ 的回波特征，Vr 前面已讨论过）N U I S T201312回波位置：PPI 上的距离、方位所对应的地理位置l注意：由于衰减作用，无回波处未必无降水；地物遮挡影响最大探测距离回波高度：RHI 上读出；PPI 上算出（测高公式）回波强度：dBZ 色表分档标出回波速度：Vr 色表分档标出回波形状：涡旋状、均匀片状、零散孤立、絮状、带状、钩状、指状N U I S T201312N U I S T201312N U I S T201312N U I S T201312N U I S T201312回波性质气象回波降水非降水非气象回波探测内容回波回波层状云降水混合云降水对流云降水云、雾晴空湍流地物、超折射飞机船只海浪旁瓣假回波同波长干扰NUIST2131214：30N U I S T20131215：12N U I S T20131215：37N U I S T20131215：55N U I S T20131216：07N U I S T20131216：13N U I S T20131216：19N U I S T20131216：25N U I S T20131216：31N U I S T20131216：37N U I S T20131216：43N U I S T 20131216：49N U I S T 20131216：55N U I S T 20131217：02N U I S T 20131217：08N U I S T 20131217：14N U I S T 20131217：20N U I S T 201312N U I S T 201312N U I S T 201312N U I S T 201312N U I S T201312N U I S T201312回波分类l 非气象回波——非气象目标物对电磁波的散射或反射以及由于雷达性能引起的虚假回波。