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毫米波测云雷达的特点及其研究现状与展望 被引量:100
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作者 仲凌志 刘黎平 葛润生 《地球科学进展》 CAS CSCD 北大核心 2009年第4期383-391,共9页
云在大气的能量分配、辐射传输,尤其是水循环系统中有不可忽视的作用。云探测对云物理、人工影响天气、气候变化和航空航天等领域有重要意义,是大气科学研究的热点之一。尽管目前已经发展了很多种遥感设备对云进行观测(如激光雷达、卫... 云在大气的能量分配、辐射传输,尤其是水循环系统中有不可忽视的作用。云探测对云物理、人工影响天气、气候变化和航空航天等领域有重要意义,是大气科学研究的热点之一。尽管目前已经发展了很多种遥感设备对云进行观测(如激光雷达、卫星、云幂仪等),但这些设备无法得到高时空分辨率的云水平和垂直结构,而毫米波雷达是云三维精细结构探测的重要工具。由于毫米波雷达具有更接近小粒子尺度的短波长,因此更适合用来探测弱云,同时毫米波雷达也存在衰减严重的缺点。介绍了毫米波雷达的特点以及其探测小粒子的优势;对比分析了其与新一代多普勒天气雷达、晴空风廓线雷达的差异,得出:毫米波雷达具有高时空分辨率,能够更精确地反映云的垂直和水平结构,比普通天气雷达更适合监测云的变化。概括了国内外毫米波测云雷达的发展现状以及在云物理研究方面的情况,并展望了国内毫米波雷达未来研究的方向。 展开更多
关键词 毫米波 测云雷达 云探测和监视 云三维结构 多普勒天气雷达
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层状云微物理参数反演及其辐射效应的个例研究 被引量:9
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作者 黄兴友 芦荀 +3 位作者 黄勇 张磊 丁霞 王平 《大气科学学报》 CSCD 北大核心 2019年第5期769-777,共9页
利用毫米波云雷达、微波辐射计联合反演方法,对2015年11月11日安徽寿县的一次层状云过程的云参数进行了反演,将所得云参数加入到SBDART辐射传输模式中,进行辐射通量计算,并将计算的地面辐射通量与观测的地面辐射通量进行了对比分析。研... 利用毫米波云雷达、微波辐射计联合反演方法,对2015年11月11日安徽寿县的一次层状云过程的云参数进行了反演,将所得云参数加入到SBDART辐射传输模式中,进行辐射通量计算,并将计算的地面辐射通量与观测的地面辐射通量进行了对比分析。研究表明:1)利用毫米波雷达和微波辐射计数据联合反演的云参数比较可靠;2)利用SBDART模式并结合反演的云参数,可以准确实时地计算地面及其他高度层的长短波辐射通量;3)在反演的云参数中,光学厚度对地面各种辐射通量的影响是最大的,云层的光学厚度越大,到达地面的太阳短波辐射越小,地面反射短波辐射也越小。另外云底温度越高,云体向下发射的红外长波辐射越大。地面向上的长波辐射是地面温度的普朗克函数,随地面温度而变;4)云对地面的短波辐射强迫为负值,对地面有降温的作用。云对地面的长波辐射强迫是一个正值,对地面有一个增温的作用;5)云对地面的净辐射强迫随时间变化很大,它的正负与太阳高度角和云参数有关。 展开更多
关键词 毫米波云雷达 微波辐射计 云微物理参数 SBDART 辐射强迫
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云参数的两种地基雷达反演方法对比研究 被引量:7
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作者 黄兴友 张帅 +2 位作者 李盈盈 黄佳欢 王平 《气象科学》 北大核心 2019年第5期608-616,共9页
云微物理参数是研究云物理过程和云辐射效应的基础。采用35 GHz的Ka波段毫米波云雷达的IQ数据,处理得到功率谱数据,进行了云微物理参数的反演,并且与云雷达和微波辐射计的联合反演方法进行了对比。个例研究表明:(1)层状云的云滴数浓度(N... 云微物理参数是研究云物理过程和云辐射效应的基础。采用35 GHz的Ka波段毫米波云雷达的IQ数据,处理得到功率谱数据,进行了云微物理参数的反演,并且与云雷达和微波辐射计的联合反演方法进行了对比。个例研究表明:(1)层状云的云滴数浓度(N 0)典型值在80~100个/cm 3;有效半径R e(Effective Radius)在15~25μm之间;液态水含量LWC(Liquid Water Content)在0.01~1 g·m-3之间;(2)利用功率谱进行反演,可以消除空气运动的干扰,提高了反演结果的可靠性;(3)反演结果的对比分析表明,功率谱反演方法和联合反演方法有较好的一致性,两种方案都适用于水云微物理参数的反演。 展开更多
关键词 毫米波测云雷达 功率谱 云微物理参数 反演 对比
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张家口2019年11月29日降雪天气的毫米波雷达和飞机观测分析 被引量:1
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作者 孙啸申 周学思 +5 位作者 樊嵘 王晓青 张晓瑞 王梧熠 薛学武 李政昊 《气象》 CSCD 北大核心 2023年第8期958-971,共14页
结合毫米波云雷达数据和飞机观测数据,分析研究了2019年11月29—30日降雪云系的宏微观特征。此次降雪从29日14时持续至30日01时,受水汽输送影响,降雪量呈现增多—减少—再增多的趋势。云系的厚度变化明显,毫米波云雷达最大回波为25 dBz... 结合毫米波云雷达数据和飞机观测数据,分析研究了2019年11月29—30日降雪云系的宏微观特征。此次降雪从29日14时持续至30日01时,受水汽输送影响,降雪量呈现增多—减少—再增多的趋势。云系的厚度变化明显,毫米波云雷达最大回波为25 dBz,地面小时降雪量大于1 mm的时刻与云雷达强回波(10~15 dBz)和大值谱宽带出现的时间有较好的对应关系。云内冰晶转化和上升气流存在的高度在4 km以上,云雷达正的径向速度主要在降雪的前中期。飞机观测发现云内以冰晶为主,存在霰粒子和聚合体。冰晶在下落过程中,通过碰并、碰连和凇附等微物理过程增长,同时云雷达的径向速度和谱宽有所增加。飞机探测到大于500μm的冰晶时,云雷达回波强度大于0 dBz。在4400~4700 m,云雷达速度谱宽急剧变化。研究结果为进一步分析张家口地区冬季降雪云系的宏微观结构和增雪潜力提供了理论参考。 展开更多
关键词 毫米波云雷达 飞机观测 降雪 云宏微观特征 冰晶
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基于模糊逻辑法的粒子识别研究 被引量:2
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作者 范盼 王金虎 陈军 《河南师范大学学报(自然科学版)》 CAS 北大核心 2016年第3期47-52,共6页
毫米波雷达相比于微波雷达对云的探测具有更高的敏感性,本文利用Chilbolton观测场的94GHz毫米波云雷达的基本探测量,结合探空仪的温度廓线数据,根据Shupe总结得到的云粒子相态识别的阈值,采用模糊逻辑算法对一次实际探测进行了反演研究... 毫米波雷达相比于微波雷达对云的探测具有更高的敏感性,本文利用Chilbolton观测场的94GHz毫米波云雷达的基本探测量,结合探空仪的温度廓线数据,根据Shupe总结得到的云粒子相态识别的阈值,采用模糊逻辑算法对一次实际探测进行了反演研究.该模糊逻辑算法采用的主要隶属函数为不对称的梯形函数,识别粒子的相态类别主要分成雨、毛毛雨、液态水、混合相态、冰、雪等6种,对比经典的阈值算法反演的过冷水区域结果后认为,本文所研究的模糊逻辑算法对云中水凝物粒子的相态识别分类基本合理,其反演的结果对于人工影响天气作业以及飞机安全飞行等方面具有重要的意义. 展开更多
关键词 毫米波雷达 探空温度 模糊逻辑 粒子相态识别 过冷水识别
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毫米波雷达和激光雷达探测云边界的对比分析 被引量:10
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作者 宗蓉 郭伟 仲凌志 《激光技术》 CAS CSCD 北大核心 2016年第2期171-177,共7页
为了探测云边界,采用毫米波雷达(MMCR)和微脉冲激光雷达(MPL)联合观测的方法,观测了层积云、高层云、高积云和卷积云个例,并对比分析了两部雷达探测到的云边界的差异。结果表明,通常MPL探测的云底高度高于MMCR;其中在高层云个例中,二者... 为了探测云边界,采用毫米波雷达(MMCR)和微脉冲激光雷达(MPL)联合观测的方法,观测了层积云、高层云、高积云和卷积云个例,并对比分析了两部雷达探测到的云边界的差异。结果表明,通常MPL探测的云底高度高于MMCR;其中在高层云个例中,二者相差最大,其它个例中,差别较小;云粒子对毫米波电磁波和激光光束的散射机制的不同以及两个设备判定云边界方法的不同是差异产生的主要原因。对于云顶的小粒子和云内的小冰晶,MPL的探测能力强于MMCR;但对于发展深、厚的云层,MPL会因衰减的影响探测不到真实的云顶,而MMCR可以探测到完整的云层。 展开更多
关键词 遥感 毫米波雷达 微脉冲激光雷达 云边界
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毫米波云雷达与CL51激光云高仪测云差异研究 被引量:6
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作者 乔晓燕 李栋 尹佳莉 《气象水文海洋仪器》 2019年第2期15-18,共4页
为了研究北京市新布设毫米波云雷达测云性能,文章利用2016年11月北京市观象台、2018年1月北京市延庆毫米波云雷达与CL51激光云高仪测云数据,对比两种测云仪器的云层获取能力及对高、中、低云的获取能力,并比较了两种仪器探测的云底高度... 为了研究北京市新布设毫米波云雷达测云性能,文章利用2016年11月北京市观象台、2018年1月北京市延庆毫米波云雷达与CL51激光云高仪测云数据,对比两种测云仪器的云层获取能力及对高、中、低云的获取能力,并比较了两种仪器探测的云底高度。研究结果为其它台站进一步研究两种测云仪器的测云差异提供参考。 展开更多
关键词 毫米波云雷达 激光云高仪 云底高度
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Relationship between Cloud Characteristics and Radar Reflectivity Based on Aircraft and Cloud Radar Co-observations 被引量:3
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作者 宗蓉 刘黎平 银燕 《Advances in Atmospheric Sciences》 SCIE CAS CSCD 2013年第5期1275-1286,共12页
Cloud properties were investigated based on aircraft and cloud radar co-observation conducted at Yitong, Jilin, Northeast China. The aircraft provided in situ measurements of cloud droplet size distribution, while the... Cloud properties were investigated based on aircraft and cloud radar co-observation conducted at Yitong, Jilin, Northeast China. The aircraft provided in situ measurements of cloud droplet size distribution, while the millimeter-wavelength cloud radar vertically scanned the same cloud that the aircraft penetrated. The reflectivity factor calculated from aircraft measurements was compared in detail with sinmltaneous radar observations. The results showed that the two reflectivities were comparable in warm clouds, but in ice cloud there were more differences, which were probably associated with the occurrence of liquid water. The acceptable agreement between reflectivities obtained in water cloud confirmed that it is feasible to derive cloud properties by using aircraft data, and hence for cloud radar to remotely sense cloud properties. Based on the dataset collected in warm clouds, the threshold of reflectivity to diagnose drizzle and cloud particles was studied by analyses of the probability distribution function of reflectivity from cloud particles and drizzle drops. The relationship between refiectivity factor (Z) and cloud liquid water content (LWC) was also derived from data on both cloud particles and drizzle. In comparison with cloud droplets, the relationship for drizzle was blurred by many scatter points and thus was less evident. However, these scatters could be partly removed by filtering out the drop size distribution with a large ratio of reflectivity and large extinction coefficient but small effective radius. Empirical relationships of Z-LWC for both cloud particles and drizzle could then be derived. 展开更多
关键词 AIRCRAFT millimeter wavelength cloud radar droplet size distribution REFLECTIVITY liquid water content
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一次东北冷涡云降水垂直结构特征分析 被引量:3
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作者 张晋广 赵姝慧 +4 位作者 刘旸 孙丽 单楠 张铁凝 张梦佳 《气象与环境学报》 2021年第4期1-8,共8页
利用辽宁阜新国家站(121.7458°E,42.0672°N)的毫米波云雷达(8 mm)和微雨雷达(12.5 mm)对2020年8月12—13日东北冷涡影响下的一次降水过程进行了观测,分析了云降水的垂直结构特征并探讨了降水机制。结果表明:本次过程中,云水... 利用辽宁阜新国家站(121.7458°E,42.0672°N)的毫米波云雷达(8 mm)和微雨雷达(12.5 mm)对2020年8月12—13日东北冷涡影响下的一次降水过程进行了观测,分析了云降水的垂直结构特征并探讨了降水机制。结果表明:本次过程中,云水平方向发展不均匀,以层状云和层积混合云为主,云内有时还嵌有对流泡。云降水阶段性变化明显,先后出现了层状云降水、层积混合云降水和对流云降水。层状云降水和层积混合云降水均表现出明显的亮带特征,但层积混合云降水的雷达回波强度、回波顶高和降水强度明显大于层状云降水。对流云降水的雷达回波会因强降水而产生明显衰减,因此回波顶高不能表示出实际的云顶情况。层状云降水阶段,云雷达反射率随高度降低增长缓慢,雨滴在下落过程中受蒸发和碰并的共同作用,反射率降低。与层状云降水相比,层积混合云降水的碰并效应强,且由于前期降水对近地面的增湿作用,使云下蒸发弱。对流云降水阶段,反射率的增长主要发生在冰水混合层,有利于大滴的产生,拓宽了云滴谱,提高了碰并效率。 展开更多
关键词 东北冷涡 云降水垂直结构 毫米波云雷达 微雨雷达
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机载毫米波雷达反演降水性积层混合云暖区液态水含量及其与飞机观测的对比
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作者 杨晓 黄兴友 +2 位作者 孙鸿娉 王玉莹 李培仁 《气象学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第5期827-837,共11页
液态水含量(Liquid Water Content,LWC)是重要的云参数,对了解云微物理过程以及在人工影响天气效果检验等方面有重要的指导意义。针对已有研究的反射率因子(Z)与LWC经验公式适用范围有限的问题,利用2018—2020年飞机观测资料,在验证中... 液态水含量(Liquid Water Content,LWC)是重要的云参数,对了解云微物理过程以及在人工影响天气效果检验等方面有重要的指导意义。针对已有研究的反射率因子(Z)与LWC经验公式适用范围有限的问题,利用2018—2020年飞机观测资料,在验证中国首部机载云雷达(Ka-band Precipitation Radar,KPR)探测能力和数据可靠性的基础上,采用分档平均方案,建立了适用于降水性积层混合云的Z-LWC经验公式(Z=2454.71×LWC^(1.614)),决定系数达0.995,均方根误差(RMSE)为0.2 g/m^(3)。验证表明,该经验公式反演的液态水含量与飞机实测的LWC吻合较好,且在大多数情况下都优于已有经验公式反演的结果。 展开更多
关键词 液态水含量 反演 飞机观测 机载毫米波雷达
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