BF:风廊线雷达探测与应用 胡明宝 气象出版社 9787502960896 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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胡明宝 著

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出版社： 气象出版社

ISBN：9787502960896

商品编码：29345610024

包装：平装

出版时间：2015-01-01

基本信息

书名:风廊线雷达探测与应用

定价：48.00元

售价：37.4元

作者:胡明宝

出版社：气象出版社

出版日期：2015-01-01

ISBN：9787502960896

字数：

版次：1

装帧：平装

开本：16开

编辑推荐

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内容提要

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《风廓线雷达探测与应用》系统地介绍了风廓线雷达的探测原理、雷达探测模式设置、信号处理方法、目标谱峰检测、风廓线计算、数据质量控制方法等内容，并利用雷达长期的连续观测数据，研究分析了风廓线雷达的实际探测性能及其在天气监测中的应用。《风廓线雷达探测与应用》内容丰富，可供大气科学各专业本科生学习使用，也可供气象工作者参考。

目录

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前言
第1章 风廓线雷达的发展
1.1 风廓线雷达的分类
1.2 风廓线雷达的发展
1.3 风廓线雷达的技术现状

第2章 风廓线雷达探测原理与工作模式
2.1 湍流简介
2.2 湍流散射理论
2.3 风廓线雷达探测
2.4 风廓线雷达信号与数据处理流程
2.5 风廓线雷达探测模式分析与设计

第3章 风廓线雷达谱分析方法
3.1 谱分析方法的发展
3.2 FFT法谱分析
3.3 小波技术应用研究
3.4 大熵法应用研究
3.5 数值模拟检验
3.6 本章小结

第4章 风廓线雷达目标检测方法
4.1 目标检测方法的发展
4.2 客观化目标检测法
4.3 综合识别法目标检测研究
4.4 检测效果分析
4.5 本章小结

第5章 风廓线计算与数据质量控制方法
5.1 数据质量控制方法的发展
5.2 一致性平均的研究
5.3 风廓线计算
5.4 数据质量控制方法研究
5.5 本章小结

第6章 风廓线雷达探测性能试验
6.1 长期运行稳定性分析
6.2 数据获取率分析
6.3 探测数据准确性分析
6.4 风廓线雷达自比对分析

第7章 风廓线雷达探测过境天气的分析与识别
7.1 基本原理
7.2 雷达探测图例分析
7.3 一次飑线天气过境分析

第8章 风廓线雷达探测风切变
8.1 风切变
8.2 风切变的计算
8.3 风切变的探测识别

第9章 风廓线雷达探测低空急流
9.1 低空急流及其定义
9.2 低空急流的统计分析
9.3 低空急流个例分析

第10章 风廓线雷达垂直速度资料的应用
10.1 垂直速度的计算
10.2 个例分析
10.3 统计分析与应用
参考文献

作者介绍

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文摘

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《风廓线雷达探测与应用》：
　　用均值代替直流谱的方法会产生频率偏移问题（Sato，1982）。利用FFT变换将信号由时域变换到频域，一旦噪声频谱与雷达回波信号的频谱混杂在一起时，谱分析的结果就会是它们的集体呈现。当噪声较强时就难以得到有用的雷达回波信息，影响了谱的分析结果。而在2.3.3一节中，作者提到风廓线雷达探测时由于回波信号弱，容易受到各种杂波和噪声的干扰。因此，为提高数据质量，需要研究如何有效去除或抑制风廓线雷达信号中的噪声和地杂波，提高回波信号的信噪比。
　　小波变换（wavele ttransform）是在傅氏变换分析基础上发展起来的一种信号处理手段，可实现信号的多尺度分析，被誉为信号处理中的“数学显微镜”，广泛应用于数据压缩、信号去噪、图像融合等领域。1994年，Standford大学的Donoho等提出了小波阈值去噪算法，并从渐进意义上证明了它的优性；此后，国内外的许多学者对小波阈值去噪算法提出了各种改进方案。
　　由于小波分析在信号去噪性能方面的优越性，国内外的学者都开始研究如何将小波技术应用于风廓线雷达信号的杂波去除中。1997年，Jordan等提出利用小波变换技术去除风廓线雷达信号中的地杂波和间歇性杂波，并用Daubechies小波获得较理想的效果。2001年，Lehmann等将小波技术应用于风廓线雷达的信号处理中，利用阈值法去除雷达回波信号中的杂波，取得较好的实验结果。2006年，丁敏等利用提升小波和阈值法抑制风廓线雷达地杂波，提升小波运算速度，适合硬件实现。2008年，王勇等提出利用小波变换抑制风廓线雷达间歇性杂波；2008年，Lehmann等提出利用加窗傅里叶变换去除风廓线雷达间歇性杂波。
　　应用小波分析的主要困难在于需要找到一组合适的小波基，能够适应风廓线雷达的连续运行和无人值守式的工作，也就是要对环境具有自适应性，如果针对性太强，那就会限制其推广使用。
　　20世纪70年代发展起来的现代谱估计技术，如大熵法，就具有一定的自适应性。大熵谱分析法早是1967年由J.P.Burg提出的（Burg，1967），他根据长期从事地震波信号分析的经验，借助信息论的发展成果，著文提出：在已知自相关函数前（N+1）个值的前提下，不采用补充零或乘以窗函数的办法，来增加样本的长度，而是在保证每一步都取得熵大的条件下，对自相关函数未知延迟点上的值进行外推，理论上可以一直递推到所需要的样本长度，然后再用这些已知值和递推值所组成的整个自相关函数序列去计算该过程的功率谱密度函数。这种方法称为大熵谱分析法。由此得到的估计谱称为大熵谱。
　　在递推过程中采用大熵准则，意味着在预测的未知点上功率谱具有大的不确定性，因此，这样的递推过程对导出的结果不增添任何强加的信息。与传统的谱分析方法相比较，避免了数据的周期扩展或对未测量的值乘以零的假设，这就使得大熵法有更高的谱分辨力和估计精度。
　　……

序言

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风廊线雷达探测与应用：洞察大气脉搏，赋能精准气象 大气，一个神秘而活跃的系统，时刻上演着风云变幻的舞台。而风廊线，作为大气运动中重要的结构之一，更是承载着能量和信息的关键通道。精准探测和深入理解风廊线，不仅是气象科学前沿的追求，更是提升气象预报预警能力、服务国民经济和社会发展的重要支撑。本书《BF:风廊线雷达探测与应用》正是聚焦于这一核心课题，系统阐述了风廊线雷达探测的核心理论、技术手段以及在气象领域的广泛应用。 第一章：风廊线——大气运动的生命线 本章将从大气动力学基础出发，为读者构建起对风廊线的宏观认知。我们将深入探讨风廊线的定义、形成机制以及其在大气环流中的作用。风廊线并非是孤立的存在，而是与锋面、对流云团、高空急流等大气现象紧密相连。理解这些关联，有助于我们把握风廊线的演变规律。 风廊线的概念与分类： 介绍不同尺度、不同类型的风廊线，例如与副热带高压边缘相伴生的暖湿气流通道，或是在锋面系统中形成的冷空气输送带。 风廊线的形成机制： 剖析风廊线形成的动力学和热力学背景，包括地形影响、海陆差异、气压梯度力、科里奥利力等因素如何共同作用。 风廊线在大气环流中的角色： 阐述风廊线如何输送水汽、热量和动量，对天气系统的发展和演变产生重要影响。例如，暖湿气流通道的加强往往预示着强降水或对流天气的发生。 第二章：雷达探测——揭示风廊线的“隐形之手” 传统气象观测手段在探测风廊线时存在一定的局限性，而多普勒天气雷达凭借其独特优势，成为探测风廊线不可或缺的利器。本章将详细介绍雷达探测风廊线的基本原理，以及不同类型雷达在这一领域的应用。 多普勒天气雷达原理： 深入浅出地解释多普勒效应如何被用于测量降水粒子或空气粒子的径向速度，以及如何通过速度信息反演出风场。 雷达基本参数与探测能力： 介绍雷达的探测距离、分辨率、扫描策略等关键参数，分析它们对风廊线探测精度和范围的影响。 极化雷达探测优势： 重点探讨双极化雷达在识别降水类型、估算雨强以及更精确地反演风场方面的优越性，尤其是在复杂风廊线结构中。 阵列雷达与相控阵雷达： 展望新一代雷达技术，如固态阵列雷达和相控阵雷达，它们在扫描速度、波束控制以及探测能力上的革新，将为风廊线探测带来质的飞跃。 第三章：风廊线雷达信号特征与识别 风廊线在大气中并非均匀存在，而是呈现出一定的结构和尺度。雷达回波的特征，特别是速度场信息，能够敏锐地捕捉到这些结构。本章将深入剖析风廊线在雷达图像上的信号表现，并提供一套系统的识别方法。 风廊线的雷达回波形态： 描述不同风廊线结构在反射率、速度图上的典型表现，例如长条状的强回波带、速度辐合或辐散区域。 径向速度与真实风场的关联： 详细阐述径向速度如何受观测角度和雷达扫描方式的影响，以及如何通过多普勒速度处理技术，将径向速度信息转化为更接近真实的水平风场。 速度退卷积与风场重建： 介绍先进的信号处理算法，如速度退卷积算法，如何从雷达测量数据中去除噪声和模糊，重建出更高精度的风场，从而清晰勾勒出风廊线的轮廓。 基于机器学习的风廊线识别： 探讨利用机器学习和深度学习技术，通过训练大量的雷达数据，实现风廊线结构的自动化、智能化识别，提高识别效率和准确性。 第四章：风廊线雷达探测中的关键技术与挑战 尽管雷达探测技术日臻成熟，但在风廊线的探测过程中，依然面临着一些技术难题和挑战。本章将聚焦于这些关键技术，并探讨应对策略。 地物杂波的干扰与抑制： 分析地物杂波（如地面、建筑物）对低空风廊线探测的影响，介绍多普勒滤波、动目标显示（MTI）等技术在抑制杂波方面的应用。 非气象目标（NCP）的识别与剔除： 探讨鸟类、昆虫、烟雾等非气象目标对风廊线信号的干扰，以及如何利用极化信息和速度特征来区分和剔除这些目标。 多雷达数据融合与协同探测： 介绍如何利用多个雷达站的数据进行融合，扩大探测范围，提高探测密度，实现对区域性风廊线的全方位监测。 极端天气下的风廊线探测： 针对强对流、台风等极端天气，分析雷达探测的特殊挑战，例如强烈的降水衰减、回波饱和等，以及相应的应对策略。 第五章：风廊线雷达探测在天气预报中的应用 风廊线是许多重要天气现象的“幕后推手”，精准的雷达探测能够为天气预报提供宝贵的一手信息，提升预报的精细化和时效性。本章将聚焦于风廊线雷达探测在不同天气预报场景下的应用。 强降水与洪涝灾害预警： 阐述风廊线如何输送充沛的水汽，是导致强降水的主要通道。通过雷达识别和监测风廊线的动态变化，能够提前预警强降水及其可能引发的洪涝灾害。 对流天气（雷暴、冰雹、龙卷风）的监测与预警： 分析风廊线在对流不稳定能量输送中的作用，以及与强对流天气的密切联系。雷达对风廊线的实时监测，有助于及时识别和预警雷暴、冰雹、龙卷风等灾害性天气。 大雾与低能见度天气的识别： 探讨风廊线有时也会携带潮湿空气，在特定条件下形成大雾。雷达可以帮助识别这些水汽输送通道，为低能见度天气的预警提供依据。 锋面系统的识别与追踪： 分析风廊线与锋面系统的相互关系，雷达探测的风场特征有助于精确识别锋面位置、移动速度和强度，从而提升锋面天气的预报准确性。 城市天气与局地气候研究： 探讨风廊线在城市热岛效应、空气污染扩散等局地天气现象中的作用，雷达探测为相关研究提供了关键数据支撑。 第六章：风廊线雷达探测在业务气象服务中的实践 本章将进一步拓展风廊线雷达探测的应用领域，重点介绍其在实际业务气象服务中的具体实践，包括为交通、农业、能源等行业提供定制化服务。 航空与航海安全保障： 分析风廊线对航空飞行和航海航行的潜在影响，例如湍流、强风等。雷达探测能够为相关部门提供关键信息，保障交通运输安全。 农业生产与灌溉调度： 讲解风廊线与农作物生长所需的降水和温度的关系，雷达探测能够帮助农民更好地把握农时，优化灌溉和施肥策略。 新能源（风能、太阳能）的发电预测： 探讨风廊线与风力发电的关系，雷达对风场精度的掌握，能够为风力发电厂提供更准确的发电量预测，提高能源利用效率。 空气质量监测与预报： 分析风廊线在污染物输送和扩散中的作用，雷达探测为空气质量模型的构建和预报提供了重要参考。 灾害风险评估与应急管理： 结合风廊线监测数据，为防灾减灾工作提供科学依据，在自然灾害发生时，提供实时监测信息，辅助应急决策。 第七章：未来展望——风廊线雷达探测技术的发展趋势 科技的进步永不止步，风廊线雷达探测技术也在不断演进。本章将对未来技术发展趋势进行展望，包括新技术的引入、理论的深化以及多学科交叉融合。 高分辨率、高时空精度探测： 展望更先进的雷达体制，例如全相干、全极化、毫米波雷达等，实现对风廊线结构的超高分辨率探测，捕捉更精细的尺度特征。 智能化的数据分析与预报模型： 强调人工智能、大数据等技术在风廊线数据处理、模式识别和预报模型构建中的核心作用，推动气象预报向智能化、自动化方向发展。 与其他观测手段的融合： 探讨雷达与卫星、探空仪、地面站点等其他观测手段的协同作用，构建全方位、多层次的大气观测体系，实现对风廊线的更全面认知。 基础理论研究的深化： 指出对风廊线形成、演变机制的进一步深入研究，将为雷达探测技术的创新提供理论支撑。 面向应用的智能化服务： 展望未来的气象服务，将更加注重个性化、精细化，能够根据不同用户的需求，提供针对性的风廊线探测与应用服务。 《BF:风廊线雷达探测与应用》一书，不仅梳理了风廊线雷达探测的现状，更指明了未来的发展方向。通过本书的学习，读者将能够深刻理解风廊线在大气科学中的重要地位，掌握雷达探测风廊线的核心技术，并将其灵活应用于实际的气象预报与服务中，为构建更精准、更智能的气象服务体系贡献力量，最终赋能社会经济的可持续发展。

评分☆☆☆☆☆

这本书的语言风格非常克制和精准，充满了技术文档特有的那种冷静的魅力。没有多余的修饰，每一个词语的选择都似乎经过了反复的推敲，力求在最简洁的表达中传达最丰富的信息量。这对于需要精确理解专业概念的读者来说，是一个巨大的优势，因为它最大限度地减少了因语言模糊性带来的理解偏差。然而，这种高度凝练的表达也要求读者自身必须具备一定的预备知识储备，否则很容易在某个技术名词面前卡壳。我个人在阅读时，时不时需要停下来，查阅一些相关的背景资料来辅助理解，但这反而促进了我对整个领域的知识网络进行重构和梳理，算是一种变相的加深学习过程。这本书无疑是一部严肃的学术力作，它需要的不仅仅是阅读，更是深入的钻研和思考。

评分☆☆☆☆☆

这本书的行文风格，说实话，初看之下略显晦涩，但细细品味后，会发现其中蕴含着一种冷静的逻辑美感。它没有采用过多煽情的笔墨去渲染气象现象的壮阔，而是专注于技术细节的剖析，仿佛一位经验丰富的老工程师在娓娓道来。那种一步步推导、层层递进的叙述方式，对于理解复杂的雷达信号处理过程非常有帮助。我尤其欣赏作者在解释一些抽象概念时，所采用的类比和图示，虽然依旧保持着高度的专业性，但能有效地将初学者拉入讨论的轨道。当然，对于那些非专业背景的读者来说，可能需要反复咀嚼几遍才能完全消化其中的精髓，但这正说明了内容的深度和广度。它更像是一份精心准备的学术讲义，而不是快餐式的入门指南，这种扎实的作风，是值得肯定的。

评分☆☆☆☆☆

这本书的装帧设计确实很有意思，封面那种深邃的蓝色调，配上简洁的白色字体，立马就给人一种专业、严谨的感觉。我拿到手的时候，就感觉它不是那种随随便便的科普读物，而是下了真功夫的专业书籍。内页的纸张质量也相当不错，印刷清晰，图表排版也很讲究，阅读体验上算得上是上乘了。虽然我本身对气象雷达领域的了解不算深入，但光从这本书的呈现方式来看，就能感受到作者和出版社在细节上的用心。比如，一些关键术语的标注和引用文献的格式都做得非常规范，这对于后续想要深入研究的读者来说，无疑提供了极大的便利。那种沉甸甸的质感，放在书架上都显得很有分量，让人忍不住想去探索里面的奥秘。这本书的外在包装，可以说是成功地为接下来的知识探索定下了一个高水准的基调。

评分☆☆☆☆☆

从读者的角度出发，这本书最大的价值在于其对实际案例的融入，尽管是以一种高度概括的方式呈现。它没有将理论束之高阁，而是将那些枯燥的数学公式和算法，植入到实际的探测难题解决之中。比如，在讨论如何区分回波中的杂波和真实降水信号时，作者的处理方式非常贴近现场工作的需求。我能感受到字里行间流露出的那种对实际工程挑战的深刻理解。这种理论与实践的紧密结合，让这本书的知识变得“活”了起来，不再是纸面上的空谈。对于那些需要将雷达技术应用于实际气象预报或灾害监测的从业者来说，这种带有实战色彩的论述，无疑是最宝贵的财富。它提供的不仅仅是知识，更是一种解决问题的思路和方法论。

评分☆☆☆☆☆

这本书的知识体系构建得非常系统，给我一种强烈的“全局观”冲击。它不仅仅局限于单一的雷达技术描述，而是将探测原理、数据处理、到实际应用场景，形成了一个完整的链条。这种全景式的叙述，使得读者在学习过程中，能够清晰地看到各个模块之间的相互联系和依赖关系。在我阅读过程中，我感觉作者似乎一直在引导我思考“为什么”和“如何做”，而不是仅仅停留在“是什么”的层面。特别是涉及到不同类型雷达波束的特性分析时，那种条分缕逊的对比分析，让我对气象探测的局限性与可能性有了更深刻的认识。这种结构上的严谨性，让这本书的参考价值极高，完全可以作为特定领域研究的案头工具书长期保留。