雷达定量估测区域降水波束阻挡系数的计算 被引量：25

1

作者 张亚萍 刘钧 +1 位作者 夏文梅 顾松山 《南京气象学院学报》 CSCD 北大核心 2002年第5期640-647,共8页

提出了计算波束阻挡系数的平均值距离库填充法。利用以合肥雷达站为中心的数字高程模式资料 ,对平均值法与最大值法进行了比较。结果表明 :平均值法计算的波束阻挡系数小于最大值法的计算结果 ,且使波束受阻补偿值每距离库最大减小2 d B... 提出了计算波束阻挡系数的平均值距离库填充法。利用以合肥雷达站为中心的数字高程模式资料 ,对平均值法与最大值法进行了比较。结果表明 :平均值法计算的波束阻挡系数小于最大值法的计算结果 ,且使波束受阻补偿值每距离库最大减小2 d BZ、使复合扫描结构中 (67km以外 )采用 1 .5°仰角的距离库数减少了 44%、对输入资料精度的要求从 1 :2 5万降低到 1 :50万。 展开更多

关键词 波束阻挡系数 天气雷达 区域降水 数字高程模式 DEM 平均值法 最大值法

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新一代天气雷达降水估算的区域覆盖能力评估 被引量：18

2

作者 王红艳 刘黎平 《高原气象》 CSCD 北大核心 2015年第6期1772-1784,共13页

准确分析雷达的覆盖能力是应用新一代天气雷观测数据的重要基础,本文提出依据0℃层高度和雷达波束阻挡来分析雷达降水估算有效覆盖范围的方法,并以浙江为例,客观评估了新一代天气雷达针对降水估算的区域覆盖能力。分别评估雷达网当前业... 准确分析雷达的覆盖能力是应用新一代天气雷观测数据的重要基础,本文提出依据0℃层高度和雷达波束阻挡来分析雷达降水估算有效覆盖范围的方法,并以浙江为例,客观评估了新一代天气雷达针对降水估算的区域覆盖能力。分别评估雷达网当前业务中默认的降水估算混合扫描方法和考虑地形影响的混合扫描方法的覆盖效果,结果表明:相对SA雷达230 km的降水估算半径,本地主汛期内有17%的区域因波束太高而不适宜于降水估算;而在适宜高度范围内的有效覆盖与波束阻挡直接相关;无论哪种方法,因波束阻挡产生的盲区都较小;而业务默认方法由于未处理波束阻挡,导致35%的降水低估风险区,浙江大部分地区都存在低估风险;而考虑波束阻挡后有效覆盖区达82%以上,且对全年绝大部分降水的区域覆盖效果都相当好。鉴于浙江雷达网良好的覆盖能力,提出改进的雷达降水估算混合扫描方法,即在应用波束阻挡的同时,以本地0℃层为波束高度约束,从所有仰角中提取混合扫描数据。对比分析表明,该方法不仅满足区域覆盖的要求,而且估算的降水空间分布与地面观测实况的一致性最好。 展开更多

关键词 天气雷达 降水估算 0℃层 波束阻挡 区域覆盖

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新一代天气雷达布网设计的有效覆盖和地形遮挡分析 被引量：11

3

作者 朱丹 谷军霞 +1 位作者 师春香 周自江 《气象》 CSCD 北大核心 2018年第11期1434-1444,共11页

一般情况下,地形影响造成的雷达波束遮挡是长期保持不变的。研究雷达地形遮挡情况有助于提升雷达探测资料的有效性和可靠性。利用先进星载热发射和反射辐射仪全球数字高程模型地形数据,对我国已建成的208个新一代天气雷达站点进行地形... 一般情况下,地形影响造成的雷达波束遮挡是长期保持不变的。研究雷达地形遮挡情况有助于提升雷达探测资料的有效性和可靠性。利用先进星载热发射和反射辐射仪全球数字高程模型地形数据,对我国已建成的208个新一代天气雷达站点进行地形遮挡分析,计算业务体扫模式(Volume Coverage Pattern modes, VCP)21的九个仰角下200 km范围内雷达反射率的波束阻挡系数,绘制观测仰角分别为0.5°、1. 45°、2. 4°和3. 35°时雷达有效观测区域的覆盖图,计算相应的有效覆盖面积。结果表明全国新一代天气雷达站200 km范围内0. 5°、1. 45°、2. 4°和3. 35°仰角平均遮挡比例分别为30. 7%、8. 5%、2. 5%和1.0%,平均有效覆盖面积分别为83210.5、109354.2、118170.9、121631.5 km^2,只有少数几个雷达站受邻近山脉地形遮挡影响严重,雷达站总体有效覆盖情况较好。 展开更多

关键词 新一代天气雷达 数字高程模型 波束遮挡 有效覆盖面积

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利用反射率因子垂直廓线填补雷达波束遮挡区的方法研究 被引量：10

4

作者 杨泷 刘黎平 王红艳 《气象科技》 北大核心 2015年第5期788-793,共6页

新一代天气雷达很多位于地形复杂的山区,地形遮挡形成观测盲区,严重影响了新一代天气雷达数据的应用效果。利用基于高分辨率地形数据计算的波束遮挡信息,依据反射率因子垂直廓线,由高仰角无遮挡的反射率因子观测数据得到低仰角完全遮挡... 新一代天气雷达很多位于地形复杂的山区,地形遮挡形成观测盲区,严重影响了新一代天气雷达数据的应用效果。利用基于高分辨率地形数据计算的波束遮挡信息,依据反射率因子垂直廓线,由高仰角无遮挡的反射率因子观测数据得到低仰角完全遮挡区的数据。以杭州雷达为例,通过直接对比反射率因子值和对比填补前后雷达估算降水效果两种途径检验了填补效果,结果表明:填补与观测"真值"有很好的一致性,填补后降水估算效果优于填补前。本文提出一种填补低仰角完全遮挡区的方法,适用于均匀性降水系统。 展开更多

关键词 天气雷达 波束遮挡 反射率因子垂直廓线 完全遮挡区

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浙江山区新一代天气雷达波束遮挡分析 被引量：9

5

作者 王红艳 刘黎平 何丽萍 《高原气象》 CSCD 北大核心 2014年第6期1737-1747,共11页

中国新一代天气雷达很多站址位于地形复杂的山区,附近地物会对雷达波束造成遮挡。以浙江衢州雷达为例,统计该站附近多年探空资料得到雷达波束传播路径分布,并分别采用30 m和90 m分辨率地形数据和两种雷达库长内地形数据处理方法,模拟了... 中国新一代天气雷达很多站址位于地形复杂的山区,附近地物会对雷达波束造成遮挡。以浙江衢州雷达为例,统计该站附近多年探空资料得到雷达波束传播路径分布,并分别采用30 m和90 m分辨率地形数据和两种雷达库长内地形数据处理方法,模拟了雷达波束遮挡。通过与雷达实际观测的回波分布概率POD对比,检验了雷达波束遮挡模拟结果的可靠性,分析了不同地形数据分辨率和两种处理方法模拟结果的差异。结果表明,一般情况下,标准大气条件假定足以满足衢州雷达波束遮挡计算精度要求;模拟波束遮挡与实际观测一致性较好;对于近距离遮挡源,不同地形数据分辨率及其处理方法的模拟结果区别较明显,地形数据分辨率越高、分段法模拟的结果与实际观测越一致,而对于远距离遮挡源则无明显区别。鉴于模拟波束遮档的可靠性,针对部分雷达站址不够准确或有偏差的现象,提出通过分析实测回波分布与模拟波束遮挡间的相关性来检验并修正雷达位置的方法,经位置修正后金华雷达模拟的波束遮挡与实测回波分布一致性较好。 展开更多

关键词 天气雷达 波束传播路径 地形数据 波束遮挡 回波探测概率

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利用深度学习填补双偏振雷达回波遮挡 被引量：8

6

作者 尹晓燕 胡志群 +3 位作者 郑佳锋 左园园 皇甫江 朱永杰 《应用气象学报》 CSCD 北大核心 2022年第5期581-593,共13页

广州S波段双偏振天气雷达低仰角多方位存在遮挡,高仰角也存在部分遮挡。基于卷积神经网络等深度学习方法,构建垂直填补(vertical echo-filling,VEF)和水平填补(horizontal echo-filling,HEF)网络架构,基于两种架构,利用无遮挡区的反射... 广州S波段双偏振天气雷达低仰角多方位存在遮挡,高仰角也存在部分遮挡。基于卷积神经网络等深度学习方法,构建垂直填补(vertical echo-filling,VEF)和水平填补(horizontal echo-filling,HEF)网络架构,基于两种架构,利用无遮挡区的反射率因子Z_(H)、差分反射率Z_(DR),差传播相移率K_(DP)构建训练集,填补遮挡区的Z_(H)和Z_(DR)。针对仅0.5°仰角存在遮挡的区域,基于VEF架构,利用上层多个仰角、径向、距离库的三维数据,分距离段训练垂直填补模型。针对遮挡仰角较高的区域,则基于HEF架构,利用同一仰角左右相邻的多个径向、距离库的数据,分遮挡径向训练水平填补模型。根据解释方差、平均绝对偏差和相关系数3个指标和3个个例,对模型效果进行评估。结果表明:Z_(H)填补模型的解释方差最大为0.92,平均绝对偏差最小为1.69 dB,相关系数最高为0.96;Z_(DR)填补模型的解释方差最大为0.92,平均绝对偏差最小为0.12 dB,相关系数最高为0.96。利用该研究构建的深度学习填补架构,可有效填补偏振雷达遮挡区域回波,提高雷达数据质量。 展开更多

关键词 深度学习 双偏振雷达 波束遮挡 回波填补架构

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基于高分辨率高程数据统计分析新一代天气雷达组网的地形遮挡影响 被引量：7

7

作者 柳云雷 李昌兴 +2 位作者 张乐坚 文浩 王曙东 《气象学报》 CAS CSCD 北大核心 2020年第4期705-720,共16页

新一代天气雷达由于受到地形限制产生波束遮挡导致波束能量衰减,从而造成雷达探测回波强度偏弱、雷达定量估测降水结果失真,因此对于雷达波束遮挡情况的统计和分析是一项重要的基础研究工作。利用SRTM(Shuttle Radar Topography Mission... 新一代天气雷达由于受到地形限制产生波束遮挡导致波束能量衰减,从而造成雷达探测回波强度偏弱、雷达定量估测降水结果失真,因此对于雷达波束遮挡情况的统计和分析是一项重要的基础研究工作。利用SRTM(Shuttle Radar Topography Mission)数字高程数据对中国目前业务运行的212部新一代天气雷达波束遮挡情况进行模拟计算分析。计算结果包括雷达单站遮蔽角、VCP21模式0.5°、1.5°、2.4°、3.4°、4.3°仰角波束遮挡率、混合扫描及分区混合扫描波束遮挡率、雷达单站探测范围覆盖情况;计算并绘制全国天气雷达组网遮挡率拼图,统计全国天气雷达组网遮挡情况;利用2019年8月广东省11部天气雷达基数据对比验证单站及组网遮挡计算结果。结果表明雷达组网探测面积覆盖率超过70%,整体覆盖效果较好,遮挡计算结果与实际数据对比验证结果高度一致,对雷达数据订正、降水估测等产品具有正贡献。 展开更多

关键词 新一代天气雷达 波束遮挡 遮蔽角 雷达组网遮挡

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北京气象局天气雷达回波阻挡订正技术研究 被引量：6

8

作者 罗丽 井高飞 +1 位作者 郭佳 尤媛 《科学技术与工程》 北大核心 2016年第12期12-19,共8页

经过多年的建设,我国已经形成了相当规模的天气雷达监测网。由于我国地形起伏和高大建筑物的影响,新一代天气雷达在正常使用的过程中不可避免地会遇到地形遮挡的问题。以北京南郊雷达站为例,利用3 s高分辨率地形数据,充分考虑地球曲率... 经过多年的建设,我国已经形成了相当规模的天气雷达监测网。由于我国地形起伏和高大建筑物的影响,新一代天气雷达在正常使用的过程中不可避免地会遇到地形遮挡的问题。以北京南郊雷达站为例,利用3 s高分辨率地形数据,充分考虑地球曲率和标准大气折射的影响下,模拟了雷达波束遮挡。根据天气雷达估测降水系统中关于地形遮挡补偿的算法对地形遮挡部分进行补偿,同时对于新增加的建筑物遮挡,增加了人工编辑地形遮挡率。最后利用天津雷达站(未遮挡部分)和北京雷达站(遮挡部分)重合的部分来验证地形遮挡补偿的有效性;此方法显著提高了混合扫描反射率产品(HSR)及降水类一系列衍生产品的质量。 展开更多

关键词 天气雷达 地形数据 波束遮挡 遮挡补偿

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基于SRTM数据的波束遮挡能量耗损率计算方法和效果分析 被引量：6

9

作者 范思睿 《高原山地气象研究》 2016年第4期79-85,共7页

地形对波束遮挡是影响雷达观测资料质量的重要误差源之一。基于SRTM数据的雷达波束遮挡能量耗损率方法是根据雷达站地理位置及其周围一定范围内的地形信息,计算出探测目标时波束能量的耗损百分比。可以用于对雷达波束能量遮挡进行定量订... 地形对波束遮挡是影响雷达观测资料质量的重要误差源之一。基于SRTM数据的雷达波束遮挡能量耗损率方法是根据雷达站地理位置及其周围一定范围内的地形信息,计算出探测目标时波束能量的耗损百分比。可以用于对雷达波束能量遮挡进行定量订正,提高雷达基数据质量控制精度。本文详细介绍了波束遮挡能量耗损率计算原理和方法,并利用晴空回波特点分析了波束遮挡对雷达回波强度的影响;提出雷达回波概率特征方法,通过建立北京CINRAD/SA雷达样本数据集,统计得到不同仰角层的概率空间分布,并与波束遮挡能量耗损率进行对比分析。结果表明:雷达波束遮挡能量耗损率与实际雷达回波资料统计的概率空间分布有很好的一致性。 展开更多

关键词 天气雷达 波束遮挡 质量控制

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四川雷达波束遮挡区反射因子垂直廓线填补方法的应用研究

10

作者 杨泷 董元昌 +3 位作者 王鸽 樊梦 吴波 陈佩雯 《高原山地气象研究》 2023年第2期52-58,共7页

以四川成都、宜宾雷达为例,利用近两年观测数据建立不同降水类型、不同回波强度的反射率因子垂直廓线库,基于反射率因子垂直廓线的高度-回波强度变化特性,以高仰角回波强度填补波束遮挡区回波强度,通过对比波束遮挡区实际观测值与填补... 以四川成都、宜宾雷达为例,利用近两年观测数据建立不同降水类型、不同回波强度的反射率因子垂直廓线库,基于反射率因子垂直廓线的高度-回波强度变化特性,以高仰角回波强度填补波束遮挡区回波强度,通过对比波束遮挡区实际观测值与填补值之间的差异,检验填补效果。结果表明:(1)不同类型降水空间分布特征差异明显,对VPR进行分层分类处理,能够为后续不同类型降水填补提供较好的支撑;(2)在针对不同降水类型填补时,填补值与观测值保持了较好的一致性,离散程度较小,相关系数介于0.9~0.95,均方根误差介于4.13~8.4 dBZ。(3)雷达波束遮挡所在仰角与上层无雷达波束遮挡仰角越接近,填补效果越好。 展开更多

关键词 天气雷达 复杂地形 雷达波束遮挡 VPR填补

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基于DEM数据的多普勒天气雷达波束遮挡率计算与可视化仿真 被引量：2

11

作者 吴彬 李洪权 李艳芳 《国外电子测量技术》 2018年第6期50-54,共5页

为提高雷达探测数据质量,研究了基于DEM数据的多普勒天气雷达波束遮挡率计算原理和方法,利用C#编程语言设计和开发了雷达波束遮挡率计算与可视化仿真系统。通过选取发生在湖州地区的一次飑线和局地龙卷过程,分析实际雷达强度和速度资料... 为提高雷达探测数据质量,研究了基于DEM数据的多普勒天气雷达波束遮挡率计算原理和方法,利用C#编程语言设计和开发了雷达波束遮挡率计算与可视化仿真系统。通过选取发生在湖州地区的一次飑线和局地龙卷过程,分析实际雷达强度和速度资料的空间分布特征,并与仿真的雷达波束遮挡率进行了对比。结果表明：雷达波束遮挡率与实际雷达回波资料的空间分布特征有很好的一致性,系统仿真结果能直观地反映标准大气条件下雷达波束较真实的传播路径及其受地形的遮挡情况。 展开更多

关键词 DEM数据 多普勒天气雷达 质量控制 波束遮挡 可视化仿真

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新一代天气雷达背景场特征资料生成方法及检验 被引量：1

12

作者 王琳 谭学 +2 位作者 郑文 戚建国 刘铁林 《水文》 CSCD 北大核心 2016年第1期27-31,共5页

地形对波束遮挡是影响雷达观测资料质量的重要误差源之一。国家防汛抗旱指挥系统二期工程建设了天气雷达应用系统,系统利用新一代天气雷达背景场特征资料客观分析技术计算出雷达站周围环境对雷达波束造成遮挡影响的背景场特征资料(挡角... 地形对波束遮挡是影响雷达观测资料质量的重要误差源之一。国家防汛抗旱指挥系统二期工程建设了天气雷达应用系统,系统利用新一代天气雷达背景场特征资料客观分析技术计算出雷达站周围环境对雷达波束造成遮挡影响的背景场特征资料(挡角图、等射束高度图和波束遮挡能量耗损率图)。详细介绍了新一代天气雷达背景场特征资料计算原理和方法,并提出利用雷达回波概率特征方法,将计算出的背景场特征资料与不同仰角雷达回波统计的概率空间分布进行对比分析,验证了新一代天气雷达背景场特征资料的正确性,为后期雷达波束能量遮挡进行定量订正提供依据。 展开更多

关键词 天气雷达 挡角 等射束高度 波束遮挡

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利用空间相关性进行天气雷达波束阻挡数据的识别和订正 被引量：2

13

作者 黄兴友 马雷 +2 位作者 杨敏 印佳楠 刘燕斐 《气象科学》 北大核心 2019年第4期532-539,共8页

波束阻挡影响了天气雷达数据的质量,使雷达的导出产品存在误差。根据雷达观测数据的空间相关性,提出了不依赖于高精度数字高程模型的波束阻挡识别和订正算法,可以方便地用于天气雷达反射率因子的阻挡订正。对于部分阻挡或小范围完全阻... 波束阻挡影响了天气雷达数据的质量,使雷达的导出产品存在误差。根据雷达观测数据的空间相关性,提出了不依赖于高精度数字高程模型的波束阻挡识别和订正算法,可以方便地用于天气雷达反射率因子的阻挡订正。对于部分阻挡或小范围完全阻挡造成的回波数据不准确情况,先进行阻挡识别,再进行线性插值处理,实现对阻挡数据的订正。论文建立了阻挡识别算法和阻挡订正算法,并利用雷达数据进行了对比验证。结果表明:利用本文的算法,可以有效地对阻挡数据进行订正,提高了雷达数据质量。 展开更多

关键词 空间相关性 阻挡识别订正 阈值优化

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雷达波束部分遮挡识别应用及效果评估 被引量：11

14

作者 勾亚彬 汪章维 +2 位作者 刘黎平 段艺萍 陈超 《高原气象》 CSCD 北大核心 2017年第1期229-240,共12页

雷达波束部分遮挡是雷达定量降水估测(QPE)算法的重要误差源。利用4次大范围的天气过程,联合上饶、黄山、杭州、金华、宁波、衢州、温州和台州8部天气雷达和浙江省2047个雨量计观测资料,应用金华、衢州和上饶雷达的部分遮挡区域识别结果... 雷达波束部分遮挡是雷达定量降水估测(QPE)算法的重要误差源。利用4次大范围的天气过程,联合上饶、黄山、杭州、金华、宁波、衢州、温州和台州8部天气雷达和浙江省2047个雨量计观测资料,应用金华、衢州和上饶雷达的部分遮挡区域识别结果,从定性和定量分析两个角度,将雷达组网拼图数据划分为部分遮挡区域、无遮挡区域和总数据区域,验证分析了部分遮挡回波订正方案在提高雷达组网拼图质量和提高雷达QPE精度方面的作用。结果表明:剔除部分遮挡回波的回波订正方案,在不同天气过程中均可以(1)有效地增强部分遮挡区域内雷达组网拼图和雷达QPE数据场的连续性;(2)显著提高了部分遮挡区域内雷达QPE数据场的精度,降低了因部分遮挡导致的雷达QPE误差,并间接提高了无遮挡区域以及总的数据区域内的雷达QPE的精度;(3)改善了Z-R关系拟合方案和最优插值校准方案的有效性,这是剔除部分遮挡回波后,雷达QPE数据场精度提高的重要原因。 展开更多

关键词 雷达组网拼图 定量降水估测 雷达波束部分遮挡识别

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