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基于双线偏振多普勒雷达的气象产品算法研究与设计

丁辉  
【摘要】:天气预报对于国民日常生活,工农业生产越来越重要。尤其是对灾害性天气的准确预测与监控,使有关部门可以提前做好应对准备,将人民群众的生命财产损失降到最低,对国民经济有着重要意义。气象雷达能够快速准确探测气象信息,是气象预测的重要手段。对气象雷达数据进行分析,获取一系列气象特征数据,即气象雷达数据产品,可以为气象预测提供重要依据。 本文以X波段车载双线偏振多普勒天气雷达为基础,首先介绍了我国天气雷达的概况,在比较了双线偏振多普勒雷达与其他天气雷达的优势之后,又简要说明双线偏振多普勒雷达原理和基本部件构成。 其次介绍了双线偏振多普勒雷达的探测原理和一些重要的参数,如:水平和垂直反射率因子ZH和ZV,差分反射率因子ZDR,差分传播相位变化和差分传播相位常数,零滞后相关系数等。 接着研究了通过使用双线偏振多普勒天气雷达探测得到的基本数据信息,如回波强度、径向速度和速度谱宽数据,将其进行详细分析加工、坐标变换和计算,由此而得到的直观气象数据和图像产品的产生原理,并对其中几个重要的产品计算进行了详细的推导和讨论。 论文还研究和设计了多普勒气象雷达的产品生成系统,X波段双通道双线偏振多普勒天气雷达二次产品生成终端由两部分组成:产品生成终端(RPG)和用户显示终端(PUP)。RPG与PUP是基于网络的C/S结构,二者之间的通讯采用了TCP/IP协议,RPG作为服务器端,生成产品并下发产品,PUP作为客户端负责向服务器端提交下载产品的请求和与客户端的一些交互操作,服务器端支持多用户的操作模式,能够同时向多个用户提供生成的产品。 最后研究和设计了算法的软件实现过程,给出了软件流程图。对垂直液态含水量(VIL),速度方位显示产品(VAD)以及合成切变产品(CS)等进行了详细的讨论,其中还对合成切变产品算法做出了相应的改进研究。


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