X波段移动雷达体扫描参数设置研究

摘要

2007 年，上海市气象局引入X 波段双偏振移动多普勒天气雷达，不仅弥补了固定雷达的探测盲区，而且对中小尺度强对流结构探测更为精细。在WSR-88D 或CINRAD/SA 的固定雷达中，通常从已设定好扫描模式中选取一种vcp21 或者vcp31 等，然而移动雷达在每次探测时都要进行天线较平、定位与指北，再根据观测场地与实际天气系统特点的要求，设置合理的扫描模式，以最大程度对天气系统及时准确的描述与精确的探测。扫描模式包括扫描的仰角数与每各仰角上的探测参数，如脉冲宽度、脉冲重复频率、探测距离、距离库、天线转速与扫描区间等，各个探测参数之间相互影响，相互制约，需要研究它们之间的内在关系，以便与在最短的时间内设置合理的扫描模式。本文研究脉冲重复频率与最大不模糊距离、最大不模糊速度之间的关系，最大不模糊速度以3:2 、4:3 、 5:4 退模糊后的速度范围以及出现的缺点。然后，研究了距离库、脉宽与探测距离的关系，以62.5 公里近距离与125 公里为远距离为代表，研究两种情况下距离所影响的距离库，再研究距离库与脉宽的匹配关系，并给图演示了不匹配情况下的产品图。再次，在体扫描设置时，要充分研究在四个脉宽下的反射率校验值，以便获得准确的反射率值。最后，本文对X 波段双偏振多普勒天气雷达在0.5 度时设定扫描参数，并且与S 波段WSR-88D 天气雷达对同一天气系统的观测比较，由于X 频段本身的特性，使得在近距离降水强度大的区域产生了强烈的雨衰。相比与S 波段雷达，由于移动雷达脉冲宽度比较小，距离库比较窄，所以空间分辨率更高，对雨区结构探测更为细致；X 波段双偏振移动雷达在仰角为0.5 度PRF 为1013Hz，最大不模糊速度值只有8m/s，所以很容易出现速度模糊。为了解决速度模糊，可以提高PRF，从而增大Vmax，然而却减少了最大可探测距离Rmax；也可以采用双PRF 进行速度退模糊。然而，在径向速度在水平方向存在速度切变，退模糊结果会出现一些错误。另外在退模糊处理时，天线不能旋转过快，否则导致有效范围数据来不及处理．