多普勒产品的生成与应用课件

多普勒雷达产品的多普勒雷达产品的生成与应用生成与应用6/10/20241雷达产品分类：雷达产品分类：反演识别产品反演识别产品 雷达产品雷达产品基本数据产品基本数据产品物理量产品物理量产品 风场反演产品风场反演产品 识别产品识别产品 6/10/20242主要内容主要内容 1 1 基本数据产品基本数据产品平面位置显示平面位置显示PPIPPI距离高度显示距离高度显示RHIRHI体积扫描显示体积扫描显示VOLVOL等高平面位置显示等高平面位置显示CAPPICAPPI局部多层局部多层CAPPICAPPI任意垂直剖面显示任意垂直剖面显示VCSVCS垂直最大回波强度显示垂直最大回波强度显示CRCR等值线图显示产品等值线图显示产品6/10/202432 2 物理量产品物理量产品2.1 2.1 强度物理量产品强度物理量产品回波顶高（回波顶高（ETET）雨强（雨强（RZRZ）垂直累积液态含水量（垂直累积液态含水量（VILVIL）1 1小时累积降水量（小时累积降水量（PAPA）2.2 2.2 径向速度物理量产品径向速度物理量产品径向散度（径向散度（RVDRVD）方位涡度（方位涡度（ARDARD）合成切变（合成切变（CSCS）2.3 2.3 谱宽物理量产品谱宽物理量产品分层组合湍流（分层组合湍流（CATCAT）6/10/202443 3 风场反演产品风场反演产品速度方位显示产品速度方位显示产品(VAD)(VAD)垂直风廓线产品垂直风廓线产品(VWP)(VWP)二维、三维风场反演产品二维、三维风场反演产品*4 4 识别产品识别产品(1)(1)阵锋风自动识别阵锋风自动识别;(2);(2)下击暴流自动识别下击暴流自动识别;(3)(3)中尺度气旋自动识别中尺度气旋自动识别;(4);(4)龙卷涡旋自动识别龙卷涡旋自动识别;(5)(5)暴雨自动识别暴雨自动识别;(6);(6)冰雹自动识别冰雹自动识别;(7)(7)风暴自动识别、跟踪和预报风暴自动识别、跟踪和预报6/10/20245类型：类型：强度（反射率因子）强度（反射率因子）径向速度径向速度速度谱宽速度谱宽显示方式：显示方式：平面位置显示平面位置显示PPIPPI距离高度显示距离高度显示RHIRHI体积扫描显示体积扫描显示VOLVOL等高平面位置显示等高平面位置显示CAPPICAPPI任意垂直剖面显示任意垂直剖面显示VCSVCS垂直最大回波强度显示垂直最大回波强度显示CRCR基基本本数数据据产产品品2.1 2.1 基本数据产品基本数据产品6/10/202462.1.1 基本产品概述基本产品概述(1)(1)定义定义基本雷达数据产品是新一代天气雷达系统的基基本雷达数据产品是新一代天气雷达系统的基本产品本产品，它主要将雷达以各种观测方式得到的数它主要将雷达以各种观测方式得到的数据，在不变化其数据特性的前提下，在多种不同据，在不变化其数据特性的前提下，在多种不同的坐标中表现出来。的坐标中表现出来。实时性强、直观、形态特征明显。实时性强、直观、形态特征明显。6/10/20247（2 2）作用）作用用来分析一些重要的气象特征用来分析一些重要的气象特征而这些特征在而这些特征在导出产品导出产品中表现得并不明显。中表现得并不明显。可以可以鉴别典型的天气尺度和中尺度天气系统的特鉴别典型的天气尺度和中尺度天气系统的特征征。可以验证导出产品的特征可以验证导出产品的特征 基本数据产品是产生所有导出产品的输入数据，基本数据产品是产生所有导出产品的输入数据，可以用它来验证导出产品。可以用它来验证导出产品。6/10/202482.1.2 基本产品介绍基本产品介绍（1 1）平面位置显示（）平面位置显示（PPIPPI）定义定义指指雷达以固定仰角，天线以全方位扫描的探雷达以固定仰角，天线以全方位扫描的探测方式而获取的数据，通过以雷达为中心的极坐测方式而获取的数据，通过以雷达为中心的极坐标形式，采用不同的彩色色标来表示数据的大小标形式，采用不同的彩色色标来表示数据的大小和方向而产生的图象产品和方向而产生的图象产品。可配上当地的地形、河流、行政区划等地理信可配上当地的地形、河流、行政区划等地理信息，方便用户使用息，方便用户使用6/10/20249在每个仰角上在每个仰角上沿着雷达波束向外径向距离增加代表了离地高度增加沿着雷达波束向外径向距离增加代表了离地高度增加6/10/202410PPIPPI强度、速度和谱宽强度、速度和谱宽6/10/202411应用应用a.a.分析可能产生强对流天气和长时间降水等的天气系分析可能产生强对流天气和长时间降水等的天气系统，了解雷达强度回波产品的一些分布形状。统，了解雷达强度回波产品的一些分布形状。b.b.分析和估计风向风速以及它们随高度的分布情况分析和估计风向风速以及它们随高度的分布情况其原理就是因为其原理就是因为不同的雷达探测距离对应于不同不同的雷达探测距离对应于不同目标的高度目标的高度，根据测高公式与大尺度的流场对应起来，根据测高公式与大尺度的流场对应起来，即可近似估计风场随高度的变化特征。即可近似估计风场随高度的变化特征。c.c.分析中小尺度系统的径向速度分布特征分析中小尺度系统的径向速度分布特征6/10/202412定义定义指指当雷达天线通过以固定当雷达天线通过以固定方位作俯仰扫描的探测方式所获方位作俯仰扫描的探测方式所获取的数据，在以雷达为坐标原点取的数据，在以雷达为坐标原点的极坐标中用不同的色标来表示的极坐标中用不同的色标来表示数据的大小和方向而产生的图象数据的大小和方向而产生的图象产品。产品。(2)(2)距离高度显示（距离高度显示（RHIRHI）6/10/202413RHIRHI强度、速度和谱宽强度、速度和谱宽6/10/202414应用应用 a.a.该产品以雷达站作参考点，用于确定某方位上产该产品以雷达站作参考点，用于确定某方位上产品信息的垂直结构品信息的垂直结构b.b.该产品可以实时显示，该产品可以实时显示，用于监测强对流天气系统中用于监测强对流天气系统中经常会出现的某些强度回波分布形态，如经常会出现的某些强度回波分布形态，如穹隆等。穹隆等。注意：注意：RHIRHI产品中的高度坐标是放大了的产品中的高度坐标是放大了的。这种产品。这种产品对于没有方向性的标量信息（如回波强度、速度谱宽）对于没有方向性的标量信息（如回波强度、速度谱宽）影响不大，但影响不大，但对于分析带有方向性的矢量产品会产生对于分析带有方向性的矢量产品会产生较大的影响较大的影响。6/10/202415对于对于某高度上的径向速度信息，并不是表示该某高度上的径向速度信息，并不是表示该高度上的上升或下沉速度高度上的上升或下沉速度。若从图象中分析得到。若从图象中分析得到100km100km距离，距离，9km9km高度上的径向速度为高度上的径向速度为-5m/s-5m/s，根据测，根据测高公式可计算得到该处相应的仰角为高公式可计算得到该处相应的仰角为55，则其真正，则其真正的含义是雷达为仰角为的含义是雷达为仰角为55，探测距离为，探测距离为100km100km处的处的径向速度为径向速度为5m/s5m/s，而非该处的垂直下沉速度，而非该处的垂直下沉速度。6/10/202416（3 3）体积扫描（）体积扫描（VOLVOL）定义定义指将雷达在不同的仰角上进行全方位扫描探测指将雷达在不同的仰角上进行全方位扫描探测而获取的数据，通过以雷达为中心的极坐标形式，而获取的数据，通过以雷达为中心的极坐标形式，采用不同的彩色色标来表示数据的大小和方向而采用不同的彩色色标来表示数据的大小和方向而产生的图象产品。产生的图象产品。可得到对应已扫描的每一个仰角的回波强度、可得到对应已扫描的每一个仰角的回波强度、径向风场、速度谱宽三种产品。径向风场、速度谱宽三种产品。6/10/2024176/10/202418应用应用此产品的基本应用同此产品的基本应用同PPIPPI产品。产品。此外此外利用此产品可以得到利用此产品可以得到CAPPICAPPI、VCSVCS、CRCR等产品。等产品。利用此产品可以反演得到各种物理量产品和反演识别利用此产品可以反演得到各种物理量产品和反演识别产品。产品。6/10/202419(4)(4)等高平面位置显示（等高平面位置显示（CAPPICAPPI）定义定义按照用户设置的按照用户设置的高度，应用测高公式，高度，应用测高公式，选取临近该高度平面选取临近该高度平面上的上下两个仰角相上的上下两个仰角相应雷达测测距上的数应雷达测测距上的数据，然后用内插方法据，然后用内插方法得到该高度上的数据。得到该高度上的数据。6/10/202420为提高数据精度，为提高数据精度，常采用双线性插值及加权常采用双线性插值及加权平均插值方法平均插值方法。当然，若实测数据刚好位于设置。当然，若实测数据刚好位于设置的高度平面上，则毋内插。的高度平面上，则毋内插。如图所示，如图所示，A A和和B B点直接应用实测数据，而点直接应用实测数据，而C C点的数据，则需要用点的数据，则需要用A A、B B、D D、E E四点的实测数据四点的实测数据经上述内插方法得到。经上述内插方法得到。6/10/202421CAPPICAPPI获取数据示意图获取数据示意图6/10/202422CAPPICAPPI强度强度6/10/202423应用应用这种分布图象的高度相等，这种分布图象的高度相等，可以较方便的分析信可以较方便的分析信息在某高度上的水平分布，便于和临近该高度的息在某高度上的水平分布，便于和临近该高度的天气图分析相结合天气图分析相结合。用不同高度上的用不同高度上的CAPPICAPPI数据还可以了解信息的三维数据还可以了解信息的三维结构结构。6/10/202424（5 5）局部多层）局部多层CAPPICAPPI显示产品显示产品定义定义局部多层局部多层CAPPICAPPI显示的处理原理类似于等高平面位置显示的处理原理类似于等高平面位置显示（显示（CAPPICAPPI），），利用体积扫描获取的三维数据，在任一利用体积扫描获取的三维数据，在任一PPIPPI显示的图象中确定所选区域，经处理得出多个不同高显示的图象中确定所选区域，经处理得出多个不同高度上所选区域的度上所选区域的CAPPICAPPI，然后构成假三维结构的图象多层，然后构成假三维结构的图象多层CAPPICAPPI强度强度。应用应用 同同CAPPICAPPI，而该产品可同时看到多个高度层的，而该产品可同时看到多个高度层的CAPPICAPPI信信息息6/10/2024256/10/202426(6)(6)任意垂直剖面显示（任意垂直剖面显示（RCSRCS、VCSVCS、SCSSCS）定义定义用体积扫描获取的三维数据根据用户在任意仰角用体积扫描获取的三维数据根据用户在任意仰角的的PPIPPI图象上确定的两点，以该两点连线作为需要分图象上确定的两点，以该两点连线作为需要分析的垂直剖面的基线，显示出这垂直剖面与其它仰角析的垂直剖面的基线，显示出这垂直剖面与其它仰角的的PPIPPI相交的数据。相交的数据。由于体积扫描时，相邻不同仰角之间的间隔不可由于体积扫描时，相邻不同仰角之间的间隔不可能取得很小，所以在能取得很小，所以在不同仰角之间的区域，仍采用双不同仰角之间的区域，仍采用双线性插值及距离加权平均插值的方法予以弥补线性插值及距离加权平均插值的方法予以弥补。6/10/202427RCSRCS（强度）（强度）6/10/202428应用应用作用与作用与RHIRHI产品相同，但产品相同，但不受必须固定方位角不受必须固定方位角的限制的限制，能分析回波区中任意方向的垂直结构能分析回波区中任意方向的垂直结构。注意：由于径向速度的方向性，注意：由于径向速度的方向性，任意方向剖面任意方向剖面上的径向速度一般情况下没有明确的意义上的径向速度一般情况下没有明确的意义。6/10/202429（7 7）垂直最大回波显示（）垂直最大回波显示（CRCR）定义定义应用体积扫描获取的回波强度数据，在以应用体积扫描获取的回波强度数据，在以1km X 1km X 1km1km（或（或2km X 2km2km X 2km）为底面积，直到回波顶的垂）为底面积，直到回波顶的垂直柱体中，对所有位于该柱体中的直柱体中，对所有位于该柱体中的回波强度资料回波强度资料进行比较，挑选出最大的回波强度。进行比较，挑选出最大的回波强度。再用测高公再用测高公式计算最大回波强度的所在高度。式计算最大回波强度的所在高度。6/10/2024306/10/202431应用应用a.a.有助于用户快速查看最大回波强度及相应有助于用户快速查看最大回波强度及相应高度的分布高度的分布。b.b.在稳定性降水条件下，还有助于用户识别在稳定性降水条件下，还有助于用户识别0 0 层亮带及其所在高度层亮带及其所在高度。c.c.由于在冰雹区域，相应的中空可能存在水份由于在冰雹区域，相应的中空可能存在水份积累区，所以积累区，所以CRCR产品还可作为监测冰雹的生发展的产品还可作为监测冰雹的生发展的工具工具。6/10/202432雹云外观雹云外观0 0度层亮带度层亮带6/10/202433注意注意:近距离处有地物回波干扰，以免把地物回波误认为近距离处有地物回波干扰，以免把地物回波误认为最大回波强度最大回波强度。在远距离处，在远距离处，由于最低仰角获取的数据离地面有一由于最低仰角获取的数据离地面有一定高度，定高度，所以可能探测不到真正的最大回波强度。所以可能探测不到真正的最大回波强度。另外，由于业务工作的时间限制，一般体积扫描的另外，由于业务工作的时间限制，一般体积扫描的最高仰角不会很大（小于最高仰角不会很大（小于3030），），所以在雷达周围地所以在雷达周围地区不一定能探测到最大回波强度区不一定能探测到最大回波强度，如下图中大于，如下图中大于maxmax仰角的地区。仰角的地区。6/10/202434探测范围示意探测范围示意6/10/202435 为了方便用户使用，系统还提供部分产品的图象转换成为了方便用户使用，系统还提供部分产品的图象转换成等值线显示的功能。等值线要求平滑、连续，符合气象上常等值线显示的功能。等值线要求平滑、连续，符合气象上常用等值线绘制原理。等值线间隔由用户设置。用等值线绘制原理。等值线间隔由用户设置。等值线(8)(8)等值线图显示产品等值线图显示产品6/10/2024366/10/2024372 2 物理量产品物理量产品物理量产品：物理量产品：对雷达获取的强度、径向速度和对雷达获取的强度、径向速度和谱宽资料经过一定的客观处理、转化为气象上常谱宽资料经过一定的客观处理、转化为气象上常用的物理量产品图像和图形产品。用的物理量产品图像和图形产品。(1).(1).强度物理量产品强度物理量产品回波顶高（回波顶高（ETET）回波底高（回波底高（EBEB）雨强（雨强（RZRZ）垂直累积液态含水量（垂直累积液态含水量（VILVIL）1 1小时累积降水量（小时累积降水量（PAPA）、时段累积降水量）、时段累积降水量6/10/202438(2).(2).径向速度物理量产品径向速度物理量产品径向散度（径向散度（RVDRVD）方位涡度（方位涡度（ARDARD）合成切变（合成切变（CSCS）(3).(3).谱宽物理量产品谱宽物理量产品分层组合湍流（分层组合湍流（CATCAT）6/10/202439 （1 1）强度物理量产品强度物理量产品-回波顶高（回波顶高（ETET）对流的强弱一般和回波伸展高度有关，所对流的强弱一般和回波伸展高度有关，所以以ETET产品的作用如下：产品的作用如下：分析估计对流发展与否，以及对流相对分析估计对流发展与否，以及对流相对强弱的情况强弱的情况。分析对流风暴，最高的回波顶高对应最分析对流风暴，最高的回波顶高对应最强烈的风暴。强烈的风暴。6/10/202440原理：应用体扫数据，应用体扫数据，选择回波阈值选择回波阈值，根据测高，根据测高公式，在以某一定的底面积的垂直柱体中，公式，在以某一定的底面积的垂直柱体中，自上自上而下地搜索选定阈值所在高度而下地搜索选定阈值所在高度，若该回波强度阈，若该回波强度阈值在上下两个仰角的经线之间，则用插值方法确值在上下两个仰角的经线之间，则用插值方法确定阈值所在高度，用这种方法得到的回波顶高分定阈值所在高度，用这种方法得到的回波顶高分布图像即为布图像即为ETET，单位为，单位为kmkm。6/10/2024416/10/202442反射率阈值反射率阈值，可根据当地的气象气候条件和需，可根据当地的气象气候条件和需要择定。要择定。一般情况下：一般情况下：云顶云顶高度处的回波强度阈值为高度处的回波强度阈值为5dBZ5dBZ估计估计降水层顶降水层顶时的强度阈值为时的强度阈值为18dBZ18dBZ探测探测强回波顶强回波顶高度时，则用高度时，则用30dBZ30dBZ垂直柱体的底面积垂直柱体的底面积，用户可自行择定。一般为：，用户可自行择定。一般为：1km1km1km1km，2km2km2km2km和和4km4km4km4km6/10/202443根据理论和实际观测，根据理论和实际观测，降水区雷达反射因子降水区雷达反射因子和降水强度存在着一定的关系和降水强度存在着一定的关系，故可用雷达强度，故可用雷达强度资料估计雨强分布。资料估计雨强分布。目前对单偏振的多普勒雷达和常规数字化雷达目前对单偏振的多普勒雷达和常规数字化雷达而言，而言，业务应用的是业务应用的是-（雨强）关系法（雨强）关系法。这关。这关系通常用系通常用Z=Z=ARARb b表示。表示。本产品就是将多普勒雷达本产品就是将多普勒雷达PPIPPI扫描的回波强度扫描的回波强度资料，通过资料，通过Z-RZ-R关系计算，得到瞬时雨强分布，并关系计算，得到瞬时雨强分布，并以以1616种色调显示不同等级的雨强，种色调显示不同等级的雨强，单位为单位为mm/hmm/h。（2 2）强度物理量产品强度物理量产品-雨强（雨强（RZRZ）6/10/2024446/10/202445注意：注意：参数参数A A和和b b随不同雨型、天气条件等因素而变化随不同雨型、天气条件等因素而变化。一般可根据当地收集的雨滴谱资料，经计算统计一般可根据当地收集的雨滴谱资料，经计算统计确定确定A A和和b b值，也可用当地雨量计资料对雷达测量值，也可用当地雨量计资料对雷达测量的雨强进行对比，对系数作适当修正。的雨强进行对比，对系数作适当修正。6/10/202446VILVIL用于反映降水云体中用于反映降水云体中垂直柱体内的液态含水总垂直柱体内的液态含水总量量分布。分布。基本原理如下基本原理如下：根据一定的滴谱分布的假设条件（一般为分布）根据一定的滴谱分布的假设条件（一般为分布），得到液态含水量和雷达反射因子之间的关系（简，得到液态含水量和雷达反射因子之间的关系（简称称关系关系）；）；在雷达体扫描中应用关系可直接转换成液态含在雷达体扫描中应用关系可直接转换成液态含水量分布；水量分布；然后对液态含水量然后对液态含水量从地面垂直向上到云顶进行累积从地面垂直向上到云顶进行累积，即可得到垂直累积液态含水量的分布。即可得到垂直累积液态含水量的分布。（3 3）强度物理量产品强度物理量产品-垂直累积含水量（垂直累积含水量（VILVIL）6/10/202447垂直累积含水量（垂直累积含水量（VILVIL）6/10/202448VILVIL产品的应用：产品的应用：它它是判别强降水及降水能力、强对流天气是判别强降水及降水能力、强对流天气和冰雹等灾害性天气的最有效的工具之一。和冰雹等灾害性天气的最有效的工具之一。有助于确定大多数显著风暴的位置有助于确定大多数显著风暴的位置，它往，它往往和大面积降水区中的降水中心区对应得很往和大面积降水区中的降水中心区对应得很好。好。冰雹单体能导致很强的冰雹单体能导致很强的VILVIL，所以有助于识所以有助于识别较大的冰雹单体和超级单体风暴。别较大的冰雹单体和超级单体风暴。6/10/202449说明：说明：体积扫描时不可能把仰角抬得很高，体积扫描时不可能把仰角抬得很高，在锥区内在锥区内，如果探测不到回波项，如果探测不到回波项，使使VILVIL值估计过低值估计过低；6/10/202450Z-MZ-M关系式是在雨滴谱服从关系式是在雨滴谱服从M-PM-P分布假定下得分布假定下得到的，所以到的，所以实际降水云中雨滴谱的易变性将导致实际降水云中雨滴谱的易变性将导致VILVIL值产生误差值产生误差。为减少这种误差，建议为减少这种误差，建议对不同的降水分型对不同的降水分型，如，如对流云降水，层状云降水和积层混合云降水等。对流云降水，层状云降水和积层混合云降水等。然后对同一类型降水的不同降水过程然后对同一类型降水的不同降水过程（如阵雨，（如阵雨，对流性暴雨和冰雹等）对流性暴雨和冰雹等）的的VILVIL进行统计分析比较，进行统计分析比较，以以便得到对本地有实际意义的判别指标。便得到对本地有实际意义的判别指标。6/10/202451对对快速移动的降水云，由于雷达高低仰角探测快速移动的降水云，由于雷达高低仰角探测有一个时间差，也可能使云体上部伸展到相邻的柱体有一个时间差，也可能使云体上部伸展到相邻的柱体中中。因此这时的。因此这时的VILVIL值将小于假定这些降水云体不倾值将小于假定这些降水云体不倾斜或移动较慢情况下的斜或移动较慢情况下的VILVIL。探测非对流降水云体时，可能探测非对流降水云体时，可能某种仰角的射线某种仰角的射线刚好穿过刚好穿过00层亮带，这时计算的层亮带，这时计算的VILVIL值将存在误差值将存在误差。6/10/202452计算某一点的计算某一点的2424小时以内任一小时的降水量小时以内任一小时的降水量的累积。的累积。由雨强乘以两次探测的时间间隔，即得到该由雨强乘以两次探测的时间间隔，即得到该间隔内的降水量。间隔内的降水量。然后把该时段内所有时间间隔内的降水量累然后把该时段内所有时间间隔内的降水量累加，即为该时段的降水量。加，即为该时段的降水量。（4 4）强度物理量产品强度物理量产品-1 1小时累积降水量小时累积降水量6/10/202453基本原理：基本原理：把最低把最低4 4个仰角的基本反射率扫描转换成一个最个仰角的基本反射率扫描转换成一个最佳反射率的佳反射率的“混合扫描混合扫描”；再对波束充塞程度和遮挡等要素进行订正；再对波束充塞程度和遮挡等要素进行订正；然后，把混合扫描转换成降水率然后，把混合扫描转换成降水率(雨强雨强)，并用，并用来计算体扫到体扫的累积降水量。来计算体扫到体扫的累积降水量。6/10/2024546/10/2024551 1小时累积降水量小时累积降水量从当前体扫到从当前体扫到1 1小时前的体扫的连续累加，每个体扫更新一次小时前的体扫的连续累加，每个体扫更新一次6/10/202456（5）径向速度物理量产品-径向散度（RVD）RVDRVD即径向速度的径向切变即径向速度的径向切变。这种径向切变可在一定程度上这种径向切变可在一定程度上表征散度，可以表征散度，可以反映出大气中的辐散、辐合现象反映出大气中的辐散、辐合现象。近距离的低空，当径向切变表征为辐散性，并近距离的低空，当径向切变表征为辐散性，并且达到一定强度和一定范围时，可用来帮助识且达到一定强度和一定范围时，可用来帮助识别下击暴流。别下击暴流。当径向切变表征为辐合性，并且达到一定强度当径向切变表征为辐合性，并且达到一定强度和一定范围时，可用来帮助识别低空阵风锋等和一定范围时，可用来帮助识别低空阵风锋等强对流天气。强对流天气。6/10/2024576/10/202458（6 6）径向速度物理量产品）径向速度物理量产品-方位涡度（方位涡度（ARDARD）ARDARD即径向速度的方位切变。即径向速度的方位切变。这种径向速度的方位切变可在一定程度上表征这种径向速度的方位切变可在一定程度上表征涡度，涡度，反映出大气中存在的气旋性或反气旋性的反映出大气中存在的气旋性或反气旋性的旋转情况旋转情况。另外，当这种方位切变表征为气旋性，并且切另外，当这种方位切变表征为气旋性，并且切变达到一定强度和一定范围时，还变达到一定强度和一定范围时，还可用来帮助识可用来帮助识别中尺度气旋等强对流天气别中尺度气旋等强对流天气。6/10/2024596/10/202460（7 7）径向速度物理量产品）径向速度物理量产品-合成切变（合成切变（CSCS）CSCS是径向散度与方位涡度合成的一种显示产品是径向散度与方位涡度合成的一种显示产品。它反映了流场中的一种不均匀性，这种产品还它反映了流场中的一种不均匀性，这种产品还可用来帮助识别可用来帮助识别3-10 km3-10 km尺度以上的尺度以上的阵风锋、低空阵风锋、低空切变线、中尺度旋转运动等低空风切变的现象切变线、中尺度旋转运动等低空风切变的现象。6/10/202461合成切变（合成切变（CSCS）6/10/202462（8）谱宽物理量产品-分层组合湍流(CAT)CATCAT应用多普勒天气雷达获取的速度谱宽资料应用多普勒天气雷达获取的速度谱宽资料(VOL),(VOL),根据它与湍流强度的关系式，从而估计大根据它与湍流强度的关系式，从而估计大气中的气流扰动分布的图象产品气中的气流扰动分布的图象产品。有分层组合湍流最大值和平均值两类产品。有分层组合湍流最大值和平均值两类产品。6/10/202463一般在一般在无地物回波区域无地物回波区域，当，当波束较窄的多普勒波束较窄的多普勒雷达雷达作作低仰角低仰角、近距离近距离探测探测信噪比较大的气象目信噪比较大的气象目标标时，时，由于仰角低，雨滴下落速度对径向速度由于仰角低，雨滴下落速度对径向速度和谱宽的贡献很小；和谱宽的贡献很小；近距离处的抽样体积较小近距离处的抽样体积较小,基本上可以忽略水基本上可以忽略水平风切变影响和横向风效应；平风切变影响和横向风效应；较大信噪比的回波信号可忽略噪声影响；较大信噪比的回波信号可忽略噪声影响；在这种情况下，谱宽就可能和湍流有比较明显在这种情况下，谱宽就可能和湍流有比较明显的关系。的关系。6/10/202464这种产品可用于对飞机颠簸区域的监测，还有这种产品可用于对飞机颠簸区域的监测，还有助于估计降水云体的发展情况。助于估计降水云体的发展情况。产品将雷达扫描空间分成三个不同高度的层次，产品将雷达扫描空间分成三个不同高度的层次，每一层的厚度用户可自行确定，但必须不小于每一层的厚度用户可自行确定，但必须不小于2 2 kmkm，产品的缺省值为：地面，产品的缺省值为：地面7 km7 km、7 km7 km10km10km和和10km10km18km18km。6/10/202465体扫数据按高度分层图解体扫数据按高度分层图解 R1R1、R2R2分别对应于分界高度与最高仰角斜距的交点在分别对应于分界高度与最高仰角斜距的交点在xoyxoy坐标面上的投影。坐标面上的投影。6/10/202466对于最底层来说有数据的点投影到平面后是圆；对于最底层来说有数据的点投影到平面后是圆；中间层和最高层有数据的点投影到平面后是圆环，如下中间层和最高层有数据的点投影到平面后是圆环，如下图所示。图所示。中间层在平面上的投影中间层在平面上的投影 最高层在平面上的投影最高层在平面上的投影6/10/2024676/10/202468 速度方位显示产品速度方位显示产品(VAD)(VAD)垂直风廓线产品垂直风廓线产品(VWP)(VWP)风风场场反反演演产产品品风场反演产品风场反演产品：雷达获取的径向速度分布数据在某些假雷达获取的径向速度分布数据在某些假设条件下通过反演计算获得降水回波区域内风场分布的设条件下通过反演计算获得降水回波区域内风场分布的产品产品。3 3 风场反演产品风场反演产品6/10/202469（1 1）速度方位显示产品）速度方位显示产品(VAD)(VAD)某一距离库（由斜距和仰角确定所在高度）的某一距离库（由斜距和仰角确定所在高度）的径向速度估值随方位角的显示。径向速度估值随方位角的显示。在均匀风场或线性风场的假定下在均匀风场或线性风场的假定下，显示的曲线显示的曲线用正弦曲线拟合后，由用正弦曲线拟合后，由曲线负的最大值所在的方曲线负的最大值所在的方位角为风的来向位角为风的来向，正负速度，正负速度最大值的平均值为风最大值的平均值为风速速。当水平风场不均匀时，当水平风场不均匀时，VADVAD技术显示的多普勒技术显示的多普勒径向速度径向速度V V将不是余弦曲线形式，远比余弦曲线复将不是余弦曲线形式，远比余弦曲线复杂的多。杂的多。6/10/2024706/10/202471表达式第一项表示对称度，振幅表示水平风速大小，点的颜色代表这些离散点所在处的反射率因子强度。拟合曲线最底部（负速度）所对应的方位角为水平风向。6/10/202472产品应用：产品应用：用于用于反演晴空或降水模式下某个高度处的水平反演晴空或降水模式下某个高度处的水平风场风场用于用于检查速度方位显示风廓线检查速度方位显示风廓线 (VWP)(VWP)产品上的产品上的风资料风资料，了解为什么有些高度上风资料不可利，了解为什么有些高度上风资料不可利用或有误用或有误6/10/202473(2)(2)垂直风廓线产品（垂直风廓线产品（VWPVWP）垂直风廓线（垂直风廓线（VWPVWP）:将不同体扫时刻将不同体扫时刻VADVAD算法算法导出的各个高度上的水平风用风羽表示在同一幅导出的各个高度上的水平风用风羽表示在同一幅时间时间高度图上而成高度图上而成 。可得到平均风向风速随高度和时间变化的剖面可得到平均风向风速随高度和时间变化的剖面图形。图形。横坐标表示时间；纵坐标表示高度；风羽代表横坐标表示时间；纵坐标表示高度；风羽代表风速和风向；风速和风向；NDND表示此处风资料有误或无资料；表示此处风资料有误或无资料；风羽颜色代表风羽颜色代表VADVAD均方根误差；圆点表示没有资料均方根误差；圆点表示没有资料可供分析。可供分析。6/10/20247420080128 00:0020080128 00:006/10/2024756/10/202476应用：应用：有助于了解强对流天气的环境风场有助于了解强对流天气的环境风场。产品显示的低层风垂直变化将产品显示的低层风垂直变化将有助于航空天气有助于航空天气预报预报。通过了解水平风场随时间变化，通过了解水平风场随时间变化，可监测冷空气、可监测冷空气、锋面等的移动情况，指导常规天气预报锋面等的移动情况，指导常规天气预报。有助于判断云层发展高度有助于判断云层发展高度（因为有云的地方风（因为有云的地方风资料较全）。资料较全）。6/10/2024774 识别产品识别产品识别产品：由雷达获取的回波强度、径向速度、由雷达获取的回波强度、径向速度、速度谱宽，根据各类中小尺度灾害性天气结构模型速度谱宽，根据各类中小尺度灾害性天气结构模型,分析处理后得到的多类灾害性天气自动识别产品分析处理后得到的多类灾害性天气自动识别产品。包括以下几部分：包括以下几部分：(1)(1)阵锋风自动识别阵锋风自动识别;(2);(2)下击暴流自动识别下击暴流自动识别;(3)(3)中尺度气旋自动识别中尺度气旋自动识别;(4);(4)龙卷涡旋自动识别龙卷涡旋自动识别;(5)(5)暴雨自动识别暴雨自动识别;(6);(6)冰雹自动识别冰雹自动识别;(7)(7)风暴自动识别、跟踪和预报风暴自动识别、跟踪和预报6/10/202478(1)阵风锋出现在强风暴周围的一种强风切变，出现在强风暴周围的一种强风切变，常造成局常造成局地的风害，过境时通常无降水地的风害，过境时通常无降水。阵风锋在雷达探测的回波强度图像中表现为阵风锋在雷达探测的回波强度图像中表现为环绕强风暴回波的一条细长的弱回波带环绕强风暴回波的一条细长的弱回波带，通，通常称为常称为“窄带回波窄带回波”（ThinLinesThinLines），），径向速度场中表现为强风切变径向速度场中表现为强风切变。6/10/202479阵锋风一般发生在高度阵锋风一般发生在高度3 3公里以下的低层大公里以下的低层大气中气中其长度一般要大于其长度一般要大于1010公里公里它所带来的最大的风切变值应大于每公里它所带来的最大的风切变值应大于每公里3m/s3m/s其传播速度一般为其传播速度一般为5 520m/s20m/s阵锋风自动识别是通过在径向上寻求一致的径阵锋风自动识别是通过在径向上寻求一致的径向速度向速度减少段减少段来识别阵风锋，确定其位置、强度来识别阵风锋，确定其位置、强度等等。等等。6/10/20248020092009年年6 6月月3 3日商丘雷达观测到的日商丘雷达观测到的阵风锋阵风锋阵风锋：反射率和速度窄带回波阵风锋：反射率和速度窄带回波 速度辐合速度辐合6/10/2024816/10/202482（2）下击暴流自动识别下击暴流是与强对流性天气伴随产生的下击暴流是与强对流性天气伴随产生的。它尺度小（它尺度小（0.4-4Km0.4-4Km），并且突然阵性爆发，），并且突然阵性爆发，向下冲击触及地面物体，破坏性极大。向下冲击触及地面物体，破坏性极大。尽管它维持时间不长（尽管它维持时间不长（5-105-10分钟），但风力强，分钟），但风力强，能够严重地影响地面物体和低空飞行物。能够严重地影响地面物体和低空飞行物。下击暴流识别通过在径向上寻求一致的下击暴流识别通过在径向上寻求一致的径向速径向速度增加段度增加段来确定其位置、强度等。来确定其位置、强度等。6/10/202483（3）中尺度气旋自动识别产品是通过在径向上寻求产品是通过在径向上寻求一致的径向速度增加一致的径向速度增加段段来确定其位置、强度。来确定其位置、强度。对速度资料进行资料预处理，再按照一定的算对速度资料进行资料预处理，再按照一定的算法自动探测是否有中尺度气旋产生。法自动探测是否有中尺度气旋产生。6/10/2024846/10/202485（4）龙卷涡旋自动识别龙卷涡旋一般在较强中尺度气旋中产生，尺度龙卷涡旋一般在较强中尺度气旋中产生，尺度较中尺度气旋小（几百米较中尺度气旋小（几百米-1Km-1Km），破坏力极大，），破坏力极大，具有较大风速和较大方位切变。具有较大风速和较大方位切变。对于龙卷涡旋，一般是在中尺度气旋存在的情对于龙卷涡旋，一般是在中尺度气旋存在的情况下来确定其是否会产生。对速度资料进行资料况下来确定其是否会产生。对速度资料进行资料预处理，再按照一定的算法自动探测是否有龙卷预处理，再按照一定的算法自动探测是否有龙卷涡旋产生。涡旋产生。6/10/2024866/10/202487（5）暴雨自动识别先根据雷达资料求出雨强值，再先根据雷达资料求出雨强值，再根据雨强大小根据雨强大小及分布面积来确定是否有暴雨及分布面积来确定是否有暴雨。6/10/202488（6）风暴自动识别、跟踪和预报风暴跟踪信息产品（风暴跟踪信息产品（storm tracking storm tracking informationinformation）可提供风暴过去、现在、未来风暴）可提供风暴过去、现在、未来风暴质心位置，它是根据质心位置，它是根据SCITSCIT（Storm cell Storm cell identification tracking algorithmidentification tracking algorithm）算法得到）算法得到的。的。SCITSCIT算法由四个子功能组成：即风暴单体段子功算法由四个子功能组成：即风暴单体段子功能、风暴单体质心子功能、风暴单体跟踪子功能能、风暴单体质心子功能、风暴单体跟踪子功能和风暴位置预报子功能。和风暴位置预报子功能。6/10/202489对于风暴，软件一般处理思路为：先找出风暴对于风暴，软件一般处理思路为：先找出风暴段，再将满足条件的风暴段进行合并，形成风暴段，再将满足条件的风暴段进行合并，形成风暴分量，最后检验所得到的风暴分量，判断是否能分量，最后检验所得到的风暴分量，判断是否能形成风暴。形成风暴。风暴跟踪即风暴跟踪即t1t1、t2t2相邻时刻的两组风暴的匹配，相邻时刻的两组风暴的匹配，它是建立在风暴识别的基础上的。它是建立在风暴识别的基础上的。6/10/202490风暴预报即根据风暴预报即根据t1t1、t2t2时刻的两组风暴的匹配，时刻的两组风暴的匹配，预报未来时刻风暴，建立在风暴识别和风暴跟踪预报未来时刻风暴，建立在风暴识别和风暴跟踪的基础上。的基础上。若软件跟踪到相关风暴体，将在屏幕上相应位若软件跟踪到相关风暴体，将在屏幕上相应位置显示它在下一时刻的位置，并给出风暴预报的置显示它在下一时刻的位置，并给出风暴预报的相关参数，包括当前时刻风暴、预报风暴体的特相关参数，包括当前时刻风暴、预报风暴体的特征参数等。征参数等。6/10/202491风暴识别和跟踪风暴识别和跟踪6/10/202492风暴体追踪、路径预测图风暴体追踪、路径预测图风暴体，实际位置图风暴体，实际位置图 表示风暴过去位置；表示风暴过去位置；表示风暴追踪的起始心位置；表示风暴追踪的起始心位置；+表示风暴的预报位置；表示风暴的预报位置；左图虚线为由左图虚线为由A1A1A8A8预测下一个小时的回波移动路径。预测下一个小时的回波移动路径。右图右图 A9A9A12A12为为A8A8后一个小时每后一个小时每1515分钟一个回波真实位置分钟一个回波真实位置。6/10/202493（7）冰雹自动识别冰雹指数（冰雹指数（hail indexhail index）产品是对每个识别的风暴，）产品是对每个识别的风暴，提供其风暴结构是否有助于冰雹形成的指标，所以它和风提供其风暴结构是否有助于冰雹形成的指标，所以它和风暴结构产品同步产生或更新。当暴结构产品同步产生或更新。当风暴发展非常强烈时，就风暴发展非常强烈时，就可能降雹可能降雹。因此，软件因此，软件是在风暴识别和风暴结构的基础上来探测是在风暴识别和风暴结构的基础上来探测冰雹的冰雹的。选取多个代表风暴三维立体结构的指示性因子，。选取多个代表风暴三维立体结构的指示性因子，根据它们对冰雹形成所起作用大小赋予一定权重值，然后根据它们对冰雹形成所起作用大小赋予一定权重值，然后通过这些权重值的累加来探测冰雹。通过这些权重值的累加来探测冰雹。6/10/202494若软件跟踪到冰雹，将在屏幕上相应位置显示若软件跟踪到冰雹，将在屏幕上相应位置显示它的位置、形状它的位置、形状；并给出冰雹的相关参数并给出冰雹的相关参数（如冰雹序号、（如冰雹序号、X X坐标、坐标、Y Y坐标、顶高、最大反射率、偏北距离、最大横向坐标、顶高、最大反射率、偏北距离、最大横向距离、倾斜方向、移动方向、中层最大反射率、距离、倾斜方向、移动方向、中层最大反射率、悬挂距离、悬挂高度、概率指数、结论等）悬挂距离、悬挂高度、概率指数、结论等）6/10/202495冰雹指数产品冰雹指数产品6/10/202496