双偏振相控阵雷达对比
雷达气象学--双线偏振雷达探测
不同目标的相关系数典型值(取自 NOAA)
• 雨水 • 冰雹 • 软雹 • 雪花 • 冰晶 • 融化层 • 地物杂波 • 生物(鸟\
昆虫) • 铝箔条 • 垃圾
2015-3-18上海南汇双偏阵雷达观测的回波 强度和相关系数
相关系数和零度层亮带
• 相关系数比较清晰地反映了零度层亮带的存在
龙卷垃圾回波 Tornado Debris
• ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱdr 大 雨滴大,但关系难以确定
Ldr的可以反映零度曾层亮带
一次冰雹的Ldr的较大
相位差Φdp及其特点
ΦDP =ΦHH - ΦVV
• 对球形粒子来说，垂直偏振波和水平偏振波引起的相位相 同.
•非球形粒子对垂直偏振波和水平偏振波造成的相位不同. • 如果雷达取样体积中有更多的扁椭球粒子（如强降雨、降
双线偏振雷达获得的新参量
• （1）差分反射率因子Zdr Zdr=10log10(Zhh/Zvv)
• （2）线性退极化比 Ldr = 10log(ZVH/ZHH )
• （3）相关系数 ρhv
• （4) 双程相位差φdp水平、垂直偏振回波信号的相位之差
• (5) 相位差常数Kdp (单位距离上的相位差)
寄希望于新型双偏振雷达 ！
电磁波的偏振
双线偏振雷达系统的特点
理论要求: • 能发射水平偏振和垂直偏振的电磁波,需要两种偏振状态的发射机 • 能接收水平偏振和垂直偏振的回波信号,需要两个接收机 • 两个发射系统性能一致 • 两个接收系统性能一致 • 两种偏振状态下的天线增益和波瓣一致
深圳X波段双偏振相控阵雷达降水估测算法效果评估
深圳X波段双偏振相控阵雷达降水估测算法效果评估余本超;郑佳锋;张扬;刘黎平【期刊名称】《成都信息工程大学学报》【年(卷),期】2024(39)1【摘要】为验证X波段双偏振相控阵雷达的降水估测能力,利用2020年深圳市X 波段双偏振相控阵雷达探测资料和广州市S波段双偏振雷达探测资料,建立基于双偏振雷达参量强弱(即ZH、ZDR和KDP)的本地化混合降水反演方法,对不同降水使用最优的雷达参量进行定量降水估测,统计广东龙门县2016年雨滴谱观测资料,得到降水估测公式中的系数,分析不同时间、空间和降水强度下降水个例,利用本地化降水反演方法产生的定量降水估计结果与雨量计观测资料对比。
结果表明,高时空分辨率的X波段相控阵雷达可以提高降水估测精度。
X波段相控阵雷达在高时间分辨率下,其估测降水强度变化趋势和自动站观测的降水强度变化趋势一致,并且对降水强度小于40 mm/h的降水估测较为准确。
在最大观测范围内,X波段相控阵雷达能观测到低层的气象信息,其降水估测的评估结果优于S波段雷达。
X波段相控阵雷达对暴雨以下的降水估测更加准确,对暴雨以上的降水估测结果误差较大,可信度不高。
【总页数】11页(P61-71)【作者】余本超;郑佳锋;张扬;刘黎平【作者单位】成都信息工程大学大气科学学院;中国气象科学研究院灾害天气国家重点实验室【正文语种】中文【中图分类】P463.1【相关文献】1.深圳S波段与X波段双偏振雷达在定量降水估计中的应用2.基于激光雨滴谱的双偏振雷达定量降水估测算法应用评估3.肇庆X波段双偏振天气雷达降水估测研究4.深圳S波段双偏振和X波段双偏振相控阵雷达定量降水估测组网拼图系统介绍5.珠海X波段双偏振相控阵雷达定量降水估测产品质量评估因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
X波段双偏振相控阵天气雷达的防雷技术要点
X 波段双偏振相控阵天气雷达的防雷技术要点摘要本文是关于X 波段双偏振相控阵天气雷达的防雷技术要点的论文，主要介绍了防雷技术在X 波段双偏振相控阵天气雷达中的应用和重要性。
具体内容包括X 波段雷达的特点，雷电对雷达的危害以及防雷技术的分类和应用，最后结合实例分析了X 波段双偏振相控阵天气雷达中采取的防雷措施。
关键词：X 波段，双偏振，相控阵，雷达，防雷技术AbstractThis paper is about the lightning protection technology for X-band dual-polarized phased array weather radars. It mainly introduces the application and importance of lightning protection technology in X-band dual-polarized phased array weather radars. The specific content includes the characteristics of X-band radars, the harm of lightning toradars, the classification and application of lightning protection technology, and finally the lightning protection measures adopted in X- band dual-polarized phased array weather radars are analyzed with examples.Keywords: X-band, dual-polarization, phased array, radar, lightning protection technology.一、引言天气雷达是研究天气的重要工具之一，可用于监测降水、探测风暴和预测气象变化等。
双线偏振雷达和相控阵天气雷达技术的发展和应用
双线偏振雷达和相控阵天气雷达技术的发展和应用刘黎平;胡志群;吴翀【摘要】分析了美国下一代天气雷达WSR-88D的偏振技术升级改造进展情况、以及相控阵天气雷达的发展现状，讨论了这两项技术在灾害天气监测和预警中的作用，特别对在降水估测、相态识别、龙卷识别和预警中的影响。
指出了我国双线偏振雷达和相控阵天气雷达的现状和发展趋势，讨论了新技术应用效果，为这两项技术的进一步应用提供了参考。
%The Polarimetric upgrades to NEXRAD radar (WSR-88D) and development of phased-array radar in USA are reviewed, the application of the two radars on watching and warning of severe weather are analyzed, especially in quantitative precipitation estimate (QPE) and hydrometer classiifcation of dual polarization radar, tornado watching and warning with phased-array radar. The current status and development of dual polarization radar and phased-array radar in China are presented in this paper. This paper is value for application of these two kinds of radars.【期刊名称】《气象科技进展》【年(卷),期】2016(006)003【总页数】6页(P28-33)【关键词】双线偏振雷达;相控阵天气雷达;降水估测和相态识别;龙卷监测和预警【作者】刘黎平;胡志群;吴翀【作者单位】中国气象科学研究院灾害天气国家重点实验室，北京 100081;中国气象科学研究院灾害天气国家重点实验室，北京 100081;中国气象科学研究院灾害天气国家重点实验室，北京 100081【正文语种】中文中国气象局已经建设的新一代天气雷达业务网在灾害天气监测、短时临近预报、人工影响天气、水文和地质灾害以及军事气象等方面发挥了重要作用，其探测能力与美国的下一代天气雷达（WSR-88D）相当。
双偏振雷达产品和应用介绍教学设计 .pptx
北京敏视达雷达有限公司 2015年3月
课件
目录
双偏振原理 双偏振二次产品 升级双偏振的优势 业务兼容性设计
课件
1 双偏振原理
Beijing Metsta课r R件adar Company
3
为什么要双偏振？
雷达方程以球形粒子为假设条件，但实际上粒子并非总 是球形。
HCL 产品
基数据
融化层探测
ML 产品
双偏振定量降水估计
QPE 降水率
产品
雨量累积 产品
Beijing Metsta课r R件adar Company
27
双偏振主要二次产品
序号 1 2
3
产品代码 ML HCL
QPE
产品名称
融化层高度
粒子相态识 别
双偏振定量 降水估计
说明 融化层识别和高度 粒子相态识别和分类
差分传播相移ΦDP
水平和垂直通道相位差 电磁波在雨中传播速度变慢 水平极化的电磁波传播相比垂直慢一些
课件
ΦDP解释
与粒子形状相关
DP 0
与粒子密度有关
DP 0
DP 0
冰雹的ΦDP趋近于零
课件
ΦDP产品
C波段雷达PhiDP 产品样例
相位显著增大的区 域为强降水区域
Beijing Metsta课r R件adar Company
Beijing Metsta课r R件adar Company
43
双偏振QPE产品
产品应用： （1）双偏振降水率的计算与粒子相态相关；对冰雹和亮 带不敏感，并且非气象回波不影响降水估算； （2）双偏振降水估计对冰雹和亮带不敏感； （3）非气象回波不影响降水估算。
2DU简介双偏振多普勒天气雷达原理与应用 PPT课件
（一）几种测雨方程的形式
1、常规天气雷达
（21）
2、双线偏振雷达
（22）
3、双线偏振多普勒雷达
（二）模拟雨滴谱资料的结果（参阅有关文献）
1、测雨方程形式与前面相同，但要确定方程中的一些系数。 2、不同测雨方程求得的雨强IDP、IDR、IDK，与雨滴谱确定的真值 雨强R之间的关系，见下面给出的图11 ―图14 。
（三）双程差分传播相位变化值φDP
1、φDP的含义：设水平及垂直偏振波通过相同长度 的一个降水区（可包含非球形粒子组成），散射 回天线处的相位分别为φHH及φVV，则定义： φDP=φHH -φVV=δ+ ɸdp
其中：
（1）δ为反射相位差。 对于同一粒子δ值是固定的。 对于S波段雷达，满足瑞利散射的粒子，δ是个小 量。但冰雹时δ值较大。
1、。ZDR定义式为 ：
ZDR=10log（ZHH/ZVV）=10log ZHH-10logZVV （8） 在信号处理器RVP8中用给出的求ZDR的公式为：
ZDR=10loS gHH=
S VV
2、ZDR值的范围：一般为-0.5—— +6.0dB （1）一般雨滴呈扁旋转椭球，ZHH＞ZVV，故常为ZDR＞0 。 （2）大雨滴时 ，呈更扁的椭球形，故ZDR值可达3~5dB。 （3）冰雹 ，由于翻转作用总体效果接近球形，ZDR值在零附近 ，可以是小的负值或小的正值。
里
即KDP是双程传播相位变化值φDP随距离的变化程度。 2、若 (rm) 与 (rn) 不是相邻两库的距离，而是相隔较远的两个库之
间的距离，则KDP代表该降水段上的平均值。 3、KDP值的大小：一般KDP＜1°/Km，但含有冰核的大雨滴，KDP
（五）双线偏振雷达的退极化因子LDR
双发双收双偏振天气雷达差分反射率工程标定方法
双发双收双偏振天气雷达差分反射率工程标定方法1. 前言嘿，朋友们，今天咱们来聊聊一个听起来挺高大上的话题：双发双收双偏振天气雷达的差分反射率工程标定方法。
别担心，我会尽量把这个听上去像外星人语言的内容，讲得简单明了，让你能跟着我一起走进这个神奇的世界。
首先，咱们得知道，天气雷达可不是那种我们平时在电视上看到的天气预报图，哎呀，它可是大展身手，能帮我们深入了解天气的变化，尤其是那些复杂多变的气象现象。
2. 天气雷达的基本原理2.1 双发双收的秘密在咱们进入正式的标定方法之前，先来聊聊这个“双发双收”到底是什么。
简单来说，双发就是雷达能够同时发出两种不同的波形，而双收则是它可以同时接收到这两种波形的回波。
听起来很牛吧？这就像是你同时听两首歌，却能把每首歌的旋律和歌词都听得清清楚楚。
这样的设计让雷达在探测天气的时候，能够更好地识别雨滴、雪花这些小家伙，甚至还能区分出它们的形状和大小，真是神奇！2.2 偏振的魔力接着咱们说说偏振，简单地讲，偏振就像是给雷达的波形穿上了“特殊的衣服”。
通过偏振，雷达可以了解天气中的水滴是怎样的，这对咱们判断降水类型、强度都有着至关重要的作用。
比如，偏振可以帮我们分清楚是雨还是雪，是小雨还是大暴雨，这可太重要了！想象一下，如果你出门时能准确知道明天会不会下雨，那绝对是省去了不少麻烦，谁也不想在大雨中淋成落汤鸡，对吧？3. 差分反射率的工程标定方法3.1 标定的必要性好啦，咱们进入正题——差分反射率的标定。
为什么要标定呢？就像一把锋利的刀，要时常磨一磨才能切得更顺利，雷达也得定期校准才能确保数据准确。
想象一下，如果你的雷达像个刚睡醒的熊猫，数据一会儿高一会儿低，那可真是让人哭笑不得。
通过标定，我们可以消除各种系统误差，让雷达工作得更精准，这样我们就能更好地预测天气，及时发布预警。
3.2 标定的方法步骤那么，具体怎么标定呢？首先，我们得找一个标准的参考物，通常会使用一些特定的目标，比如玻璃球或者其他均匀的水滴。
民航机场天气雷达现状及应用需求分析
民航机场天气雷达现状及应用需求分析民航青海空管分局 马伊清随着民航快速发展，机场天气雷达从最初的常规雷达发展到多普勒天气雷达、双偏振天气雷达、相控阵天气雷达，在北京新机场安装的正是相控阵气象雷达；在众多硬件探测技术更迭和产品更新中，作为信号数据源提供给预报员和驻场相关用户业务使用的天气雷达产品却缺乏多样性，明显不符合民航气象的业务规划需求，同时在高端硬件配置和探测性能方面存在一定的过剩和冗余。
青海机场属于高原机场，天气十分复杂，气候变化非常恶劣。
因此，关注和了解气象雷达的发展变得比较迫切。
本文通过对气象雷达现状和应用进行分析，对我局天气雷达的投入建设和实际应用提供部分参考意义。
1.民航机场天气雷达的现在目前，民航机场气象雷达主要使用的是强度、速度、谱宽等相关产品，各个站点上传提供用户的是单一仰角的PPI强度图。
而由于雷达在不同仰角的方位遮蔽角不同，因此在提供给用户使用产品时，如果选择低仰角，在部分方位上可能因为存在遮挡造成较高地方探测不到回波信息。
如果选高仰角，在雷达距离远处会探测不到低空相关区域的回波或因为充塞率偏低造成反射率偏弱。
针对此种现象，气象业务人员可以通过体扫方式查看不同高度回波，不影响预报工作。
而对管制人员和航空公司业务人员来讲，由于只能看到单一仰角，当机组反应某个高度有强回波时，管制员看到雷达图显示没有回波或很弱。
因此，开发相应的雷达产品成为未来发展方向。
天气雷达软硬件技术在近些年来有很大发展，主要有双极化相控阵气象雷达( DP-PAWR) 、相控阵气象雷达 ( PAWR) 和固态气象雷达(SSWR)等典型主要新型气象雷达。
其中DP-PAWR是最先进的双极化气象雷达，用于对气象进行快速、可靠观测，弥补目前单极化 PAWR的缺点，PAWR 是一种先进的气象雷达，适用于观测对流云高空时的分辨率。
这种雷达能在1 min 内进行全立体扫描，而传统抛物线天线雷达的扫描时间要超过5 min，而SSWR 配备的半导体发射机采用双极化能力，性能稳定，适用于精确降雨观测。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
S波段雷达与X波段雷达
X波段优势
1.X波段雷达更高的时空分辨率。 2.更好的多普勒敏感性，提供更精确的风 场反演估计。 3.体积小重量轻更加灵活，不需要建设大 型基建，可以在各种复杂地形下部署。 4.更精准的降雨量估计。 5.更好的对产生局地灾害的小尺度系统如 龙卷，下击暴流冰雹等的高精度观测。有 效弥补S波段雷达低纬度气象探测缺失的 缺点。
提高垂直剖面的时
间分辨率，提供更
加精确的无延迟的
垂直气象统结构 特征。
相控阵扫描雷达RHI方向超高时间分辨率图
--2017年8月3日00：40 ~ 1：00
对左图PPI图的130°方向的降雨云层做RHI剖面，由于RHI方向时间延迟只有约 0.3s,所以RHI图更能准确无延迟反映云层剖面结构
相控阵雷达PPI图
• X波段的衰减严重 (反射率因子达到50dBZ，降雨量达到 100mm/h以上时)，这是限制其更加有效应用的难题；但X 波段组网可以大大降低此衰减难题。
19
20
双偏振雷达产品
• 差分反射率因子(ZDR)
1.接近零的ZDR值反映的是球状性更好的粒子。 2.正的ZDR反映扁平状粒子 3.负的ZDR反映垂直状粒子如冰晶等
• 相关系数(cc)
值约接近1，表明此区域粒子的形状和大小一 致性高。
值约低于1，则表明粒子的一致性逐渐降低。
• 比差分相位(KDP)
性越差。相控阵雷达独有的特点提供了更真实准确的图像数据。（组合反射率， 风场反演）
12
相控阵扫描雷达RHI方向超高时间分辨率图
垂直方向反射率因子结构图 垂直方向比差分相位结构图
相控阵雷达在RHI 方向做17层 (0.9°~29.7°)，无 间隔RHI扫描，且 完成此17层扫描只 需要约0.3s,大大的
1.差分相位的导出产品。 2.只对降水粒子敏感。 3.不受部分波束被阻挡的影响。 4.不受波束充塞程度的影响。
注:S波段与X波段双偏振产品的 有效性是不同的
5
S波段雷达与X波段雷达
• 比差分相位(KDP)
特点: (1)差分相位的导出产品。 (2)只对降水粒子敏感，不受其他诸
如冰雹等的影响。
(3)不受部分波束被阻挡的影响。 (4)不受波束充塞程度的影响。
1.精准的降雨估计。 2.更好的降水与其他粒 子的分类手段。
6
S波段与X波段雷达KDP敏感性有效性对比
--2017年8月2日8:00
Z
Z
KDP
KDP
S波段双偏振机械雷达
X波段相控阵双偏振雷达
S波段与X波段雷达KDP敏感性有效性对比
--2017年8月2日8:05
Z
Z
KDP
KDP
S波段双偏振机械雷达
X波段面临的难题
X波段衰减不可忽视(反射率因子达到 50dBZ，降雨量达到100mm/h以上时)，这 是其面临的最大挑战。
10
S波段雷达与X波段雷达
X波段衰减解决方法
1.衰减解决方法不是依靠增大发射功率。 2.X波段雷达组网可以有效的解决问题。 3.美国X波段实验项目已经验证，X波段相控 阵雷达通过组网可以有效的解决衰减带来的问 题，并指出雷达组网各雷达间距不大于30km, 最有25km.
相关系数
比差分相位
总结
• X波段雷达体积小重量轻的特点，可以灵活方便在各种地 形条件下部署，可以有效弥补S波段低纬度空域的覆盖。
• 更高的时空分辨率，多普勒分辨率以及相控阵的快速扫描 更有利于观测诸如中小尺度龙卷，中小尺度涡旋，微下击 暴流和冰雹等生消迅速的中小尺度气象系统，提供更加准 确真实的气象分析，有效的降低这些产生局地灾害的气象 系统,。
A 广州双偏振机械天气雷达
B 双偏振相控阵天气雷达
相控阵雷达与机械雷达体扫速度对比
相控阵天气雷达，360度，17层无间 隔仰角，100秒钟完成一个体扫
机械雷达VCP21扫描，14层仰角，6分 钟体扫
相控阵双偏振雷达
机械双偏振雷达
双偏振相控阵雷达7月11日一次过程(PPI)
反射率因子
速度
谱宽
差分反射率因子
X波段双偏振相控阵雷达
内容列表
• 公司概况 • 双极化天气雷达
➢ X波段双偏振相控阵雷达性能参数 ➢ 双极化雷达产品
• S波段雷达与X波段雷达
➢ 各波段特点以及优劣比较分析 ➢ 为何选择X波段以及特点
• 机械扫描与相控阵扫描雷达
➢ 机械扫描雷达特点与不足 ➢ 相控阵雷达特点与优势
• 小结
2
X波段双偏振相控阵雷达
X波段双偏振相 控阵雷达
X波段双偏振相控阵雷达性能参数
雷达型号 体制
工作频率 发射峰值功率 发射脉冲宽度
天线增益 距离分辨率 垂直角度分辨率 水平角度分辨率 探测距离 脉冲重复频率 最大无模糊速度（单PRF）
单位
GHz w us dB m deg. deg. km KHz m/s
NRD-AXP64-03SE 一维电扫相控阵体制 9.3~9.5 128 1~60 36 30米 1.8 0.9 35 4 31.5
11
机械扫描与相控阵扫描雷达
体扫速度
机械扫描(VCP21)
~6min
相控阵无间隔扫描
<1.5min,最快可达到30s
RHI 11层扫描时间延迟
~6min
~0.2s
CAPPI时间延迟
~6min
<1.5min
数据污染
由于机械扫描惯性，不同仰 具有电扫功能，各角度数据
角方向数据相互污染
无污染
只要有时间延迟，就不可能提供准确真实的气象图，时间延迟越大，真实准确
X波段相控阵双偏振雷达
S波段雷达与X波段雷达
多普勒敏感性 衰减程度 作用距离 空时分辨率 降雨估计准确性 典型天线尺寸 雷达基建选址
9
S 低 小 460km 径向分辨率250最低 不准确或严重低估 ~8m 需大型基建，选址严格
X 高 严重 40km 径向分辨率30m 使用KDP更加准确 ~2m 不需大型基建，选址灵活
相控阵雷达RHI图
分辨率对比--2017年8月1日19：10分多单体
机械雷达距离径向分辨率为250m,水平 1°，垂直1°的分辨率。
相控阵雷达距离径向分辨率为30m,水 平0.9°，垂直1.8°的分辨率。更利于 小尺度气象系统的精细结构观测。
A 双偏振机械天气雷达
B 双偏振相控阵天气雷达
9
分辨率对比--2017年8月1日19：10分多单体