风廓线雷达资料分析与应用

摘要

风廓线雷达也叫风廓线仪，是一种利用大气湍流对电磁波的散射作用来探测大气风场等物理量的遥感设备。风廓线雷达探测资料种类丰富并且时空分辨率较高，具备在无人值守状态下连续观测的特点，对研究各类天气现象的演变过程，提高预警各类灾害性天气的能力等具有重要作用。
　　本文在详细介绍L波段探空雷达测风原理，风廓线雷达的测风原理、信号处理和数据处理基础上，对比分析了北京南郊观象台L波段探空雷达测风数据以及对应时段的风廓线雷达水平风数据，详细评估了风廓线雷达资料的误差结构与可用性。同时，就特殊天气下风廓线雷达资料的特点进行了分析。具体研究内容和相应的结论包括以下几个方面:
　　1.对风廓线雷达数据、L波段探空雷达测风数据进行了预处理，包括一些格式转换、数据解析、自动查找、数据平均匹配以及质量控制工作，处理过程采用MATLAB批量实现。
　　2.分析了不同季节风廓线雷达水平风资料与气球探空测风数据的差异结构。随着高度增高水平风速标准差有增大的趋势，而水平风向标准差随高度变化不明显。选择特定高度层对两种测风方式长序列水平风数据进行了定量分析。两种探测方式的测风结果整体一致性较好。水平风速标准差在3m/s以内，随着高度升高两种测风方式的水平风速差逐渐增大，而水平风向标准差一般在15°以内并且随高度变化不明显，近地层水平风向差异较大。
　　3.对烟尘、间歇性小雨、雷暴和雪四类天气条件下的风廓线雷达水平风资料与探空测风资料进行对比，四类天气状态下风廓线雷达水平风资料的具有明显的特征，肯定了风廓线雷达资料对于研究特殊天气的价值。
　　4.对不同天气条件下的风廓线雷达的垂直速度进行分析。晴天的垂直速度一般在0m/s左右波动，绝对值不超过1m/s，雨雪发生时所在高度范围的垂直速度均为正值，降水天气的垂直速度一般均超过5m/s，降雪时的垂直速度在1.5m/s以内。雨雪的强度、形成的区间以及发展、演变的过程在风廓线雷达垂直速度上都有直观的表现。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 研究背景及意义

1．2 国内外发展及研究现状

1．3 论文研究内容及框架结构

2 高空风探测方法及原理

2．1 风与高空风探测

2．2 二次测风雷达工作原理

2．3 风廓线雷达工作原理

2．4 其他高空测风方法

2．5 本章小结

3 风廓线雷达误差分析与数据预处理

3．1 研究区概况及数据背景

3．2 风廓线雷达误差分析

3．3 风廓线雷达数据质量控制

3．4 本章小结

4 风廓线雷达资料对比及应用

4．1 风廓线雷达与气球探空资料长时间序列对比

4．2 不同天气条件下水平风对比分析

4．3 风廓线雷达垂直速度随天气变化特点

4．4 本章小结

5 结论与展望

5．1 结论

5．2 展望

致谢

参考文献