通过径向速度质量优化、双偏振探测量质控效果优化、衰减订正等方法,提升了相控阵雷达数据质控。
相控阵阵列天气雷达实验室
2020年10月14日,上海市气象局与湖南宜通华盛科技有限公司签署战略合作,成立相控阵阵列天气雷达联合实验室。实验室旨在充分发挥上海市气象局在气象领域的科研和业务实力以及湖南宜通华盛科技有限公司在相控阵雷达方面的研制能力,进一步提升相控阵阵列天气雷达应用水平,为建立具有国际先进水平的新型短临监测预报预警体系打下坚实基础。实验室的研究方向主要有2个,一是提高雷达技术性能,增强雷达系统整体可靠性,有效支撑上海监测预报预警业务以及相关应用开发和科学研究等;二是强化雷达对气象监测预报预警的支撑作用,开展雷达风场、强度场和双偏振量应用研究,研发智能短临预报预警算法和客观产品。实验室成立以来取得了丰硕的研究成果,部分已业务应用成果在本网站上展示推介。
通过径向速度质量优化、双偏振探测量质控效果优化、衰减订正等方法,提升了相控阵雷达数据质控。
通过双重频退速度模糊方式,对X波段相控阵雷达径向速度退模糊,可以使得最大可测速度达54m/s。该方法可很好地实现大范围速度准确获取,即使是台风这样的大风速天气下都能得到准确的径向速度。

图1:双重频速度退模糊效果
通过单双重频相结合进行径向速度退模糊,有两个优点:(1)可以继续保障大范围天气系统的速度准确、连续,比如台风、锋面等系统。(2)可以对小尺度的局地对流系统中的复杂径向速度有更好的还原。

图2:单双重频相结合速度退模糊效果(台风尺度)

图3:单双重频相结合速度退模糊效果(龙卷尺度)
双偏振探测的质量对雷达的通道性能和整机性能要求都非常高。双偏振相控阵雷达的要求和实现难度就更大。实验室充分利用上海以及其他地区多部X波段双偏振相控阵雷达的实测数据进行细致分析和质控算法调优,形成一套夏季对流探测模式下的双偏振探测最优质控算法,该算法不仅应用在上海地区的双偏振相控阵雷达上,也在其他地区同型号的雷达中得到实际应用,均使得双偏振探测量的质量大大提升。

图4:强度、径向速度、双偏量等多种信息研判,使得冰雹特征清晰可辨

图5:双偏量特征有助于进一步识别龙卷
X波段天气雷达在强对流天气中,经常受到衰减的困扰。实验室根据上海地区长期以来的实际探测和应用情况,设计出了一套衰减订正动态阈值算法,通过动态阈值以及迭代调整策略,使得衰减订正效果、订正量的稳定运行均获得提升。



图6:(a)S波段雷达RHI强度 (b)改进前X波段雷达RHI强度 (c)新算法下的X波段雷达RHI强度S波段和X波段雷达连线的RHI剖面强度对比效果图