天气雷达探测与应用/中国气象局气象干部培训学院基层台站气象业务系列培训教材 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

简体网页||繁体网页

☆☆☆☆☆

袁薇，高学浩 编

图书标签:

• 天气雷达
• 气象
• 探测
• 应用
• 气象业务
• 基层台站
• 培训教材
• 雷达气象
• 气象观测
• 遥感气象

出版社： 气象出版社

ISBN：9787502967505

版次：1

商品编码：12372544

包装：平装

丛书名： 中国气象局气象干部培训学院基层台站气象业务系列培训教材

开本：16开

出版时间：2018-04-01

用纸：胶版纸

页数：170

正文语种：中文

内容简介

　　《天气雷达探测与应用/中国气象局气象干部培训学院基层台站气象业务系列培训教材》主要为地市级和县级气象局预报员提供预报业务培训教材，同时也可为使用多普勒天气雷达进行强对流分析的天气预报业务人员，以及大气科学领域的本科生、研究生和科研人员提供参考。主要介绍了多普勒天气雷达原理、多普勒天气雷达图识别基础、雷达数据质量控制、雷暴的分类及其雷达回波特征、强对流天气的雷达回波特征与临近预警等内容。

目录

总序
丛书前言
前言

第1章 多普勒天气雷达简介
1．1 我国新一代天气雷达概述
1．2 我国新一代天气雷达观测环境简介
1．3 新一代天气雷达系统结构和功能
1．4 雷达组网
1．5 复习思考题

第2章 多普勒天气雷达原理
2．1 雷达电磁波在大气中的传播
2．2 雷达气象方程
2．3 多普勒天气雷达探测原理
2．4 雷达数据质量控制
2．5 新一代天气雷达的主要局限性
2．6 复习思考题

第3章 多普勒天气雷达图识别基础
3．1 雷达图像的PPI显示方式
3．2 反射率因子图
3．3 平均径向速度图像
3．4 复习思考题

第4章 对流风暴的分类及其雷达回波特征
4．1 对流风暴的分类
4．2 普通对流单体的演变
4．3 多单体风暴
4．4 超级单体风暴
4．5 复习思考题

第5章 强对流天气的雷达回波特征及其临近预报
5．1 雷暴和强对流产生的环境条件
5．2 强冰雹的天气雷达探测和预警
5．3 雷暴大风的天气雷达探测和预警
5．4 短历时强降水的临近预报
5．5 龙卷的天气雷达探测
5．6 复习思考题
参考文献
附录A 常用名词索引
附录B SWAN系统简介
B1 SWAN和MICAPS的关系
B2 SWAN系统产品
B3 产品报警
附录 CROSE软件简介

《气象雷达原理、技术与实践》 引言 气象雷达作为现代气象观测的重要手段，其原理、技术发展和实际应用深刻地影响着我们对大气现象的认知和预报能力。从最初的探测降水，到如今精细刻画风场、识别极端天气，气象雷达技术经历了飞跃式的进步。本书旨在系统梳理气象雷达的核心原理，深入探讨其关键技术，并结合大量实际案例，展现其在气象业务、科研和减灾防灾等领域的广泛应用。本书力求为从事气象雷达研究、业务运行、设备维护以及相关领域的学习者提供一个全面、深入且实用的参考。 第一章：气象雷达基本原理 本章将从电磁波与物质的相互作用出发，阐述气象雷达的工作机制。我们将首先介绍电磁波的传播特性，包括频率、波长、散射、衰减等基本概念。随后，重点讲解雷达方程，这是理解雷达探测能力的基础。我们将推导并分析雷达方程的各个组成部分，如发射功率、天线增益、传播损耗、目标后向散射截面以及接收机灵敏度等，深入分析这些参数如何影响雷达的探测距离和探测精度。 在此基础上，本章将详细阐述气象雷达探测的主要目标——大气中的气象回波。我们将区分不同类型的大气粒子（如雨滴、雪花、冰雹、霰）及其对雷达信号的散射特性，解释为何不同粒子类型会产生不同的雷达回波强度。此外，还将介绍雷达回波的几个基本参量： 雷达反射率（Z）： 这是衡量降水量最直接的指标，我们将解释其物理意义，并介绍Z-R关系（反射率-降水率关系）及其应用和局限性。 多普勒速度（Vr）： 利用多普勒效应，雷达能够测量回波目标的径向速度，即我们常说的“风场”信息。本章将详细解释多普勒效应的原理，以及如何通过频率偏移计算径向速度。 谱宽（σv）： 谱宽反映了多普勒速度的分布情况，与大气湍流强度、风的垂直切变以及雨滴谱的分布等密切相关。我们将阐述谱宽的物理意义及其在识别极端天气中的作用。 微分相（Φdp）和差分相位（Zdr）： 这两个参量是偏振雷达特有的探测指标。我们将介绍偏振雷达的工作原理，以及微分相和差分相位如何指示降水粒子的形状、定向以及混合相态，从而更准确地识别降水类型（如雨、雪、冰雹、霰）和测量降水量。 第二章：气象雷达系统构成与技术发展 本章将深入剖析气象雷达系统的各个组成部分，并回顾气象雷达技术的发展历程。 发射与接收系统： 我们将介绍雷达的核心部件，包括磁控管或速调管等微波源、波导、天线（包括天线类型如抛物面天线、相控阵天线）、馈线以及接收机。对于新一代多普勒天气雷达，将重点介绍其采用的先进技术，如固态发射机、数字波束形成技术等，分析这些技术如何提升雷达的性能和可靠性。 信号处理系统： 这是气象雷达实现复杂数据提取的关键。我们将详细介绍脉冲压缩、动目标显示（MTI）、多普勒滤波、相干处理等信号处理技术，解释它们如何从杂波中提取微弱的气象回波，并计算出雷达反射率、径向速度和谱宽等。对于新一代雷达，还将介绍基于FFT（快速傅里叶变换）等算法的信号处理流程。 数据处理与显示系统： 原始的雷达数据经过处理后，需要以直观的方式呈现给用户。本章将介绍雷达数据的校准、质量控制（QC）过程，以及如何生成各种雷达产品，如PPI（平面位置显示）、CAPPI（高度显示）、B-scan（垂直剖面显示）、合成风场、湍流强度图等。我们将讨论数据可视化技术，以及现代雷达网络如何实现数据共享和融合。 雷达技术发展回顾与展望： 从早期的脉冲雷达到多普勒雷达，再到如今的相控阵雷达和双偏振雷达，气象雷达技术经历了革命性的变革。本章将回顾这些发展历程，分析不同代际雷达的优缺点，并展望未来可能的发展方向，例如更高分辨率、更智能化的处理算法、与卫星遥感和数值天气预报的融合等。 第三章：气象雷达在降水探测与估测中的应用 降水是天气现象中最直接、影响最大的要素之一，气象雷达在降水探测与估测方面发挥着不可替代的作用。 降水类型识别： 传统雷达参数（如反射率）难以准确区分不同降水类型。本章将重点阐述双偏振雷达如何利用差分反射率（Zdr）、差分相位（Φdp）和相关系数（ρhv）等参数，有效识别雨、雪、冰雹、霰等，并判断混合相态区域，这对于天气预报和灾害预警至关重要。 降水量估测： 雷达反射率Z是估测降水率（R）的基础。本章将详细介绍经典的Z-R关系，分析不同降水类型、不同地理区域下Z-R关系的适用性及其误差来源。在此基础上，将介绍双偏振雷达在降水量估测方面的优势，如利用Zdr校正Z-R关系，提高估测精度。还将探讨多普勒雷达和多普勒速度在降水估测中的辅助作用，以及如何结合数值预报模型进行融合估测。 降水分布与演变监测： 雷达能够提供高时空分辨率的降水分布图，实时监测降水的生成、发展、移动和消亡过程。本章将通过大量案例，展示雷达如何捕捉到对流性降水（如雷暴、短时强降水）的快速生成和演变，以及层状降水的范围和强度变化。 极端降水事件的雷达特征： 本章将重点分析雷暴、冰雹、特大暴雨等极端降水事件的雷达回波特征，包括高反射率核心、强烈的径向速度梯度（风暴切变）、显著的差分反射率异常以及特定的谱宽特征。通过对这些特征的识别，可以提前发出预警。 第四章：气象雷达在风场探测与风暴监测中的应用 气象雷达的多普勒探测能力使其成为研究大气风场和监测各种风暴系统的强大工具。 风场反演技术： 单一部署的多普勒雷达只能测量径向速度，无法直接获得真实风向风速。本章将介绍多种风场反演技术，包括： 单普勒雷达风场反演： 基于假设（如风场在垂直方向上均匀或变化缓慢）或结合其他观测资料（如探空）进行风场重建。 多普勒雷达网络风场反演： 利用多个部署在不同方位的多普勒雷达数据进行融合，实现对风场的精确三维重建。我们将介绍体扫数据融合、多站联合反演等方法。 基于雷达数据的湍流参数估算： 通过分析雷达回波的谱宽，可以估算大气湍流强度，这对于航空安全、微尺度气象研究具有重要意义。 风暴系统的识别与监测： 对流风暴（雷暴、飑线、超级单体）： 本章将详细介绍不同类型对流风暴的雷达回波特征，如“V”型缺口（识别辐合线）、“勾”型回波（识别飑托）、“漏斗”状回波（表明存在龙卷风）、“绿色带”或“低Zdr核”（表明存在冰雹）等。 龙卷风监测： 重点讲解雷达探测龙卷风的原理，包括识别地面涡旋（TVS）、地面涡旋的雷达特征（速度模糊、强速度梯度、低Zdr核），以及双偏振雷达在龙卷风探测中的优势（如识别龙卷风伴随的碎片）。 低涡、切变线监测： 分析雷达如何探测低压系统和锋面相关的风场结构，例如识别辐合、辐散区域和速度剪切。 航空气象保障： 雷达在机场区域的风切变、下击暴流、阵风前沿等危险天气监测中发挥着关键作用，本章将介绍雷达如何提供实时的预警信息，保障航空安全。 第五章：气象雷达在其他气象业务与科研中的应用 除了降水和风场探测，气象雷达的应用领域还十分广泛。 云物理研究： 雷达能够探测云中的粒子类型、粒径谱分布、粒子相态以及动力学过程，为云物理学家研究云的形成、发展和降水机制提供宝贵数据。特别是双偏振雷达，在识别冰相和水相粒子、研究云的微物理结构方面具有巨大潜力。 大气边界层研究： 雷达可以探测边界层内的湍流结构、逆温层、积云等，研究边界层的演变过程，这对于改善数值天气预报模型中的边界层参数化方案至关重要。 非降水目标探测： 在某些特定条件下，气象雷达也能探测到非降水目标，如大型鸟群、飞机、甚至地面移动目标（如地面车辆、船只）。本章将探讨如何区分这些回波与气象回波，以及在特定应用场景下的利用可能性。 雷达数据质量控制与偏差订正： 气象雷达数据受到多种因素的影响，可能存在偏差和误差。本章将介绍常用的雷达数据质量控制方法，以及如何对雷达数据进行偏差订正，以提高其在数值预报和气候研究中的应用价值。 雷达数据在数值天气预报中的应用： 雷达观测数据是数值天气预报模型初始化和同化（Assimilation）的重要资料源。本章将探讨如何将雷达反射率、径向速度等信息有效地融入到数值预报模型中，以提高预报的准确性，尤其是在中尺度天气预报领域。 雷达网络与数据共享： 现代气象观测已进入网络化时代。本章将介绍如何构建和运行气象雷达网络，实现区域性甚至全球范围内的雷达数据共享，以及多部雷达协同观测的优势。 第六章：气象雷达的维护与故障排除 一个稳定、可靠的气象雷达系统是保证业务连续性的基础。本章将聚焦于气象雷达的日常维护和故障排除。 日常维护规程： 详细介绍气象雷达各组成部分的日常检查内容，包括天线系统的清洁与校准、发射接收设备的运行状态监测、信号处理单元的参数设置检查、数据记录与传输的稳定性评估等。 常见故障分析与排除： 针对气象雷达运行中可能出现的各种故障，如接收信号减弱、增益漂移、杂波抑制效果差、速度测量不准确、偏振参数失真等，本章将深入分析其可能的原因（如部件老化、连接不良、软件故障、外部干扰等），并提供详细的故障排除步骤和建议。 雷达系统校准： 介绍气象雷达系统校准的重要性，包括晴空校准、晴空增益稳定度校准、多普勒速度校准、偏振参数校准等，并阐述具体的校准方法和流程。 安全操作规程： 强调气象雷达设备在运行和维护过程中的安全注意事项，特别是高压、高频辐射等方面的防护措施。 结论 气象雷达技术是气象科学领域一项至关重要的支撑技术。本书系统地阐述了气象雷达的基本原理、关键技术、发展历程以及在降水、风场、风暴监测等方面的广泛应用。通过对气象雷达探测能力的深入理解，我们能够更好地把握天气系统的演变规律，提高气象预报的准确性和时效性，为防灾减灾、国民经济发展提供有力保障。本书旨在为读者提供一个扎实的基础和全面的视角，以应对气象雷达技术发展带来的机遇与挑战。

评分☆☆☆☆☆

这本书的题目“天气雷达探测与应用”精准地切中了现代气象业务的核心，而且“中国气象局气象干部培训学院基层台站气象业务系列培训教材”这个后缀，更是让我觉得它极具指导意义。我目前正在负责我们站的雷达数据分析工作，但总感觉在某些方面理解不够深入，不够系统。我特别想了解书中关于雷达方程的推导和实际应用，比如如何根据雷达方程来估算降水量，以及方程中各个参数的实际意义和影响。另外，对于雷达回波的定性分析，比如如何区分层状云降水和对流云降水，以及如何识别雷达上的“钩状回波”、“弓状回波”等特殊回波结构，并理解它们所代表的物理过程，是我的一个难点。这本书如果能在这方面给出清晰的图示和详细的解释，将对我非常有帮助。更重要的是，我对雷达数据在实际业务中的应用场景充满期待。比如，在短时临近预报中，雷达数据是如何被用来预测降水的强度、落区和移动速度的？有没有一些经典的案例分析，能够展示雷达在短期预报中的威力？此外，书中是否有关于雷达数据的质量控制和不确定性分析的介绍？这些都是在实际业务中需要非常关注的方面。

评分☆☆☆☆☆

我一直对雷达探测技术在气象科学中的地位感到好奇。毕竟，在没有卫星和地面观测站的年代，天气雷达的出现无疑是一次革命性的飞跃。这本书的标题，“天气雷达探测与应用”，让我对这一关键技术有了进一步了解的渴望。我尤其想知道，在雷达技术的早期发展阶段，有哪些里程碑式的突破？例如，最初的雷达是如何工作的？随着技术的发展，从简单的反射率探测到如今的多普勒和极化探测，这种进步带来了哪些质的飞跃？我希望书中能从历史发展的角度，梳理清楚这一脉络。同时，我也对雷达探测在不同气象现象中的具体应用案例很感兴趣。比如，在台风、龙卷风、冰雹等灾害性天气的监测和预警中，雷达扮演着怎样的角色？它如何帮助我们捕捉到这些快速变化、破坏力极强的天气过程？这本书的另一部分是“应用”，这让我对雷达数据如何被转化为实际的决策支持充满了期待。例如，在航空领域，雷达如何帮助管制员规避雷暴区域，保证飞行安全？在农业领域，雷达又如何为精准灌溉和作物生长提供信息？我希望能从中获得一些启发，看到技术是如何切实地服务于社会生活的。

评分☆☆☆☆☆

“天气雷达探测与应用”，这个书名听起来就非常硬核，而且“基层台站气象业务系列培训教材”的定位，让我觉得这本书的内容会非常贴合实际工作需求，不像一些过于理论化的学术著作。我本身对雷达的原理部分比较好奇，尤其是关于电磁波与降水粒子相互作用的部分，比如瑞利散射和米散射理论在雷达探测中的应用，以及不同粒子（如雨滴、雪花、冰雹）对雷达信号的散射特性差异。我希望书中能够对这些物理过程进行清晰的阐述，并提供相应的数学模型。同时，我非常期待书中关于雷达数据反演的详细介绍。例如，如何从原始的雷达回波强度（Z）反演出降水率（R），即Z-R关系，以及影响Z-R关系准确性的各种因素。此外，关于多普勒雷达如何探测径向风速，以及如何利用径向风速数据来推断风暴的三维结构和运动，这也是我非常想深入了解的部分。书中如果能包含一些关于雷达数据的可视化方法和工具的介绍，那就更好了，因为直观的图示对于理解复杂的雷达数据至关重要。我希望这本书能够帮助我更好地理解雷达探测的“为什么”和“怎么做”，从而在工作中更加得心应手。

评分☆☆☆☆☆

我最近在学习如何更有效地利用天气雷达数据来辅助我的工作，尤其是在处理一些突发性强对流天气时。这本书的名字，直击了我的痛点。“天气雷达探测与应用”，听起来就非常实用。我个人对雷达技术的演进历史和不同类型雷达的优劣势分辨比较感兴趣。例如，是单极化雷达更具代表性，还是双极化雷达已经成为主流？它们在探测精细化降水、识别回波类型（如冰雹、雨、雪）方面，各自的优势和局限性是什么？此外，书中关于雷达数据的处理和分析方法，我也非常期待。我经常遇到雷达图像中的一些“杂波”或者“虚假信号”，如何有效地滤除这些干扰，从而获得更准确的降水估值和移动速度，是提高预报准确性的关键。这本书作为“基层台站气象业务系列培训教材”，应该会包含很多接地气的操作技巧和案例分析，这对于我这样在一线工作的气象工作者来说，价值非凡。我希望书中能够详细讲解一些常用的雷达图谱识别技巧，比如如何根据回波强度、形状、移动方向来判断强降水的性质和发展趋势，以及如何识别雷达上的“风暴核”和“飑线”。如果书中还能包含一些关于雷达维护和校准的基础知识，那就更完美了，毕竟设备的正常运行是所有分析的基础。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计非常朴实，一眼就能看出是面向实务工作者的教材，没有花哨的插画或炫酷的排版，这一点我很欣赏。厚实的手感，沉甸甸的，仿佛承载着丰富的知识和经验。我是在一次偶然的机会下，在书店的角落里发现它的，当时我正在寻找与气象相关的专业书籍，而这本书的标题——“天气雷达探测与应用”——立刻吸引了我，它精准地指出了我想要了解的核心内容。虽然我本人并非气象专业科班出身，但出于对天气现象的好奇和对现代气象技术的好奇，我还是决定买下它。拿到手中的那一刻，我脑海中就浮现出了那些在雷达屏幕前忙碌的身影，他们是如何通过那些闪烁的光点和线条，洞察风雨的脉络。我对书中将会详细介绍的雷达探测原理感到非常期待，比如多普勒雷达如何测量风速，极化雷达又如何区分不同类型的降水，这些我之前只能从科普节目中模糊了解的概念，希望在这本书中能得到系统而深入的解答。同时，我也对“应用”这部分内容充满兴趣，究竟这些探测到的数据，是如何转化为实际的气象预报，又如何服务于防灾减灾、航空交通、农业生产等各个领域的，这其中的逻辑链条，是我迫切想弄清楚的。这本书的出版单位——中国气象局气象干部培训学院，也让我对其专业性和权威性有了一定的信心，相信它能够提供扎实可靠的理论知识和实践指导。