课件基本数据导出产品

基本数据导出的产品

反射率因子基本数据导出的产品Productderivedfrombasedata1.productderivedfrombasereflectivity

组合反射率因子产品（CR）CR产品是应用体扫获取的三维反射率基本数据，在以1km×1km（或2km×2km，4km×4km）为底面积，直到回波顶的垂直柱体中，对所有仰角的雷达反射率（dBz单位）资料进行比较，选出最大的反射率数据并加以显示，对所有垂直柱体的最大反射率显示后，即得到最大雷达反射率分布图象。这种产品有助于快速查看最大反射率的位置。对有些突发性的强对流天气，其初始回波或最强回波可能出现在中空，使用这种产品可以及时监测这一类的强对流天气，注意!!相邻点的最大反射率的高度可能不同，分析时应加注意ProductCR组合反射率(CR37)Pulsesevere注意静锥区另外，由于业务的时间限制，一般体扫的最高仰角小于30°（气象部门的最高仰角19.5°），如下图所示，在大于最大探测仰角的近距离范围内探测不到回波（称为静锥区）。Becareful!Coneofsilence探测范围示意图静锥区Reflectivityverticalcrosssection垂直剖面产品（RCS）由体扫获取的反射率数据，在任一仰角的PPI图象上确定感兴趣的直线作为基线，以这基线所作为垂直剖面，用来分析反射率的垂直结构。相邻仰角之间的回波空白区，采用双线性插值的方法弥补。17:53BST0.5°reflectivity(yellowthinlinerepresentthepositionofverticalcrosssection)RCS产品图（注意图中的起点和终点的距离和方位）剖面(RCS50)echotop回波顶高显示产品（ET）

依据体扫资料，选择一定的反射率阈值，根据测高公式，在以一定的底面积的垂直柱体中，自下而上地搜索选定阈值所在的高度。若该反射率阈值在上下两个仰角之间，则用线性插值技术确定阈值所在高度。用这种方法得到的回波顶高度分布图象即为ET产品。一般而言，估计云顶高度的反射率阈值为5dBz，估计降水层高度的阈值为18dBz，探测强回波顶高时，则用30dBz作为反射率阈值。垂直柱体的底面积，一般为1km×1km，2km×2km和4km×4km，用户可自行择定应用ET产品时应注意雷达附近，测仰角的回波空白区，探测不到回波顶高（静锥区）。Echotopproduct(ET),attention!Threshold0.5dBZ回波顶高产品Echotopproduct回波顶(ET41),threshold:18.7dBzEchotopproduct回波顶(ET41)分层组合反射率平均值产品（LRA）把整个探测空间分成三层，每层的厚度可调，把高、中、低三层内每一个垂直柱体的反射率进行平均，然后把每一层的平均反射率分布显示出来。低层厚度的缺省值为地面到7.3kmMSL（海拔高度），中层为7.3km到10.1kmMSL，高层为10.1km到18.3kmMSL。

低层的LRA产品实例图象

中层的LRA产品实例图象

分层组合反射率最大值产品（LRM）把每一层中每一个垂直柱体内的最大反射率显示出来。比较中、高层的LRM产品，有助探测风暴的发展趋势，用低层的LRM产品，有助于区分近地面的降水回波和非降水回波情况，分析中层的LRM产品，有助于航空器的飞行路线制定，以避开过冷水丰富的区域。

低层分层组合反射率最大值产品

垂直累积含水量产品（VIL）在某一确定的底面积（一般为1km×1km，和4km×4km）的垂直柱体内液态水含量的分布图象产品。它是判别强降水及其降水潜力，强对流天气造成的暴雨，冰雹以及暴雪等灾害性天气的有效工具之一。如美国对WSR-88D多普勒雷达产品应用情况调查，结果表明VIL是业务中应用次数最多的产品之一。这里有必要对VIL产品的生成和应用方面进行较详细的讨论。假设降水云内两滴直径的分布（简称两滴谱）符合M—P分布，即N0和入分别M-P分布的参数。按反射率因子Z的定义，其积分形式为（积分上限为无穷大）Z-M关系应指出，雷达系统的雷达反射率单位为dBz。即雷达反射率（因子）的分贝数，用上面的公式计算含水量时，应把雷达获取的反射率值除10后再取反对数，然后再计算得到M值。VIL产品实际计算时只能应用实测体积扫描三维反射率数据进行离散求和，并在某斜距相邻两仰角之间的高度间隔Δh内，用这两个仰角的实际数据的平均值计算，这样上式可改写为VIL单位为kg/m2（也可换算成mm/m2单位）式中Zi为第i层高度上的雷达反射率，Δhi为第i层和第i+1层之间的高度差，N为体积扫描的仰角总数。计算中Δhi单位为m，VIL单位为kg/m2（也可换算成mm/m2单位）。垂直积分液态合水量(VIL57)VILproductVIL产品有着广泛的应用，一般有助于确定大多数强风暴的位置，往往和大面积降水区中的降水中心区对应得很好。冰雹单体能导致很强的VIL，所以有助于识别较大的冰雹单体和超级单体风暴。有关研究表明，当某地的VIL值增加到很大，尔后开始减少时，表明即将降雹，强风开始时，VIL值迅速减少。冰雹产品合成2005年6月14日冰雹过程

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2002年5月27日垂直液态含水量图

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2002年5月27日回波顶高图

使用VIL产品的注意事项静锥区区域内，探测不到回波项，使VIL值估计过低，很明显是由于雷达的静锥区造成的。而在较远距离处，0.5°的最低仰角的高度已经很高，可能正好能探测到风暴中层的高反射率区，由这种高反射率值向下积分到地面，必将导致VIL值估计过高。而对于发展高度较低的层状云或积层混合云，最低仰角0.5°的高度穿过较低的反射率区，导致VIL值估计低过。

对强烈倾斜的对流降水云，上部云体可能已伸展到其邻的垂直柱体中。另外，对快速移动的降水云，由于雷达高低仰角探测有一个时间差，也可能使云体上部伸展到相邻的柱体中。因此这时的VIL值将小于假定这些降水云体不倾斜或移动较慢情况下的VIL。探测非对流降水云体时，可能某种仰角的射线刚好穿过0℃层亮带，这时计算的VIL值将存在误差。

无论是VCP11或VCP21的探测模式，在较高仰角探测时，相邻仰角之间有资料空白区，而且空白区随距离变化，这将使计算的VIL值产生脉动。由于VCP21只有9个仰角，它的探测资料的空白区将有14个仰角的VCP11的空白区大，所以VCP21探测的VIL值的脉动程度要大于VCP11的脉动程度。如下图VILdensity=VIL/H

弱回波区产品（WER）在上升气流中心地带反而反射率值很小而形成弱回波区。弱回波区（WER）特征实际上是判断强风暴的主要指标之一。指定的位置上作8个层面（每一层面的面积为50km×50km），自下而上地分别显示8个仰角在指定层面的实测反射率数据，从而给出指定位置处风暴的三维分布图象。有助于分析弱回波区或有界弱回波区的存在与否，对流风暴的倾斜，，悬挂等回波特征。

一次实测的WER产品图像

风暴跟踪信息产品（STI）风暴跟踪信息产品（stormtrackinginformation）可提供风暴过去、现在、未来风暴质心位置，它是根据SCIT（Stormcellidentificationtrackingalgorithm）算法得到的风暴追踪信息(STI58)STI产品的功能（1）在雷达探测反射率范围内，提供所识别的风暴单体过去，现在和未来位置信息，最多可显示10个体扫时刻单体的过去位置和4个不同时刻（即15、30、45、60分钟）的预报位置.

（2）相关研究指出，对最大反射率超过40dBz的单体，STI产品中的SCIT算法能正确识别出68%，若最大反射率大于50dBz，则能识别出96%以上,在这高识别准确率的基础上，其跟踪准确率达90%以上.（3）这产品还能叠加显示在多种图象产品中方便应用（4）还可以不断修正风暴预报误差，并自动调整预报的位置

风暴结构产品（SS）

风暴结构（stormstructure）产品主要用于补充风暴跟踪信息图形产品（STI）内容，它对每个由SCIT算法识别的风暴提供风暴结构属性的字符列表，共有12种不同的特征信息，如最大反射率值和相应的高度，最大低层速度、倾斜度、体积、风暴底高度，风暴顶高度、质心位置和基于对流单体的VIL值等，这对监测和识别各类对流风暴，如冰雹、龙卷、暴雨等有较好的参考价值。上述的特征信息也同时被应用到组合反射率（CR）产品的属性表中。

冰雹指数产品（HI）冰雹指数（hailindex）产品是对每个被SCIT算法所识别的风暴，提供其风暴结构是否有助于冰雹形成的指标冰雹指数产品算法就是在SCIT算法所识别的风暴基础上,进一步寻找0℃层以上高反射率值,以估计算单体冰雹发生的概率（冰雹概率POH和强冰雹概率POSH）POH:0℃层以上的最大反射率至少要大于45dBz，45dBz以上最大反射率所在高度离0℃层高度越高，POH越大。POSH和预期最大冰雹尺寸（MEHS）这两个物理量的计算中，0℃层高度以上最大的反射率至少要大于40dBz。另外还使用权重因子，0℃层高度以上存在的最大反射率超出40dBz越多，存在的高度越高，权重因子越大。特别位于-20℃等温线高度以上的反射率大于50dBz，则具有最大的权重。这产品局限性:必须每日提供由探空资料中获取的0℃层和-20℃层高度的信息，否则将大大降低这种产品的可靠性，特别在雷达探测范围内大气经历较大变化时更是如比。有限的业务使用表明，在弱风和热带环境下，POSH和MEHS有过高估计冰雹发生可能性和冰雹尺寸的趋势。Relationshipbetween[H(45dBz)-H(freezinglevel)]andprobabilityofhail冰雹指数(HI59)冰雹指数产品

冰雹指数产品

降水量测量产品系列

1）雨强测量,Z-I关系Z=AIb

式中Z单位为mm6/m3，I单位为mm/hr大量研究表明，Z—I关系中的参数A和b是不稳定的，随不同雨型、天气条件等因素而变化。美国WSR-88D雷达系统中Z—I关系中A和b的缺省值分别为300和1.4。

RainfallEstimationLimitations

InaccurateZ/RrelationshipduetoestimationofdropsizedistributionsSameReflectivity,

VastlyDifferentRainratesRainfallEstimationLimitations

BrightbandContaminationRadarCenteredArchofHigherRainfallAccumulationsonprouduct.

Overestimaterainfall2）雨量测量:某点雨量实际上是该点在某一时段内的降雨量，原则上，由以上方法计算的雷达雨强乘以两次探测的时间间隔，即得到该间隔内的雨量。然后把该时段内所有时间间隔内的雨量累加，即为该时段的雨量3）业务应用产品目前气象部门雷达系统中的雨量图形产品主要有四种，即一小时雨量产品（OHP）三小时雨量产品（THP），过程总雨量产品（STP）和用户指定时段雨量产品(USP)。OHP;可以每个体积扫描后更新THP:提供的是当前一小时（正点开始）加上前两个小时的累积雨量，它不能每个体积扫描后更新，只能每小时更新。STP:当探测范围内探测到降水后的第一个体积扫描就开始雨量累积，直到降水过程结束。所以STP的雨量信息和OHP产品相同，是每个体积扫描更新的。而且STP和OHP这两种产品在探测到降水的第一个小时内是一致的,在雷达探测范围内没有探测到降水的一小时后，认为本次降水过程结束，STP产品的累积雨量重新设置为零。USP:由用户自行指定时段（如二小时时段），雷达显示该时段的雨量分布图形，但是这指定时段只能从正点开始正点结束。有的雷达系统还增加一个六小时雨量产品，其原理和THP产品相同，不再赘述。1小时累积降水(OHP78)3小时累积降水(THP79)风暴总累积降水(STP80)用户可选降水(USP31)应指出，在上述雨量产品产生前，为保证所使用的雷达资料尽可能接近约1km高度（雷达以上的高度），在探测范围内的不同距离段，使用不同仰角雷达资料。一般使用4个最低仰角资料用在不同的距离段上，4个不同的距离段用户可根据当地情况择定，这称为混合扫描。缺省的混合扫描为：在没有波束被明显阴挡的径向，2km-20km距离段内应用3.4°仰角的实测反射率资料。20km-35km距离段则应用2.4°仰角资料。35km-50km距离段则应用1.5°仰角资料。50km-230km距离段则应用0.5°仰角和1.5°仰角资料中实测反射率中的较大值。若最低仰角0.5°资料有地物污染被剔除，则直接应用1.5°仰角资料。关于雷达反射率资料的其它预处理方法，限于篇幅，就不一一介绍了，可参阅相关文献。

速度方位显示产品（VAD）在风场为线性分布条件下，用谐波分析方法计算某等距离园上（相应某一高度）的平均风的风向风速。具体制作步骤为：把某等距离园上的实则资料点绘在VAD图上，横坐标为方位角（0°，360°），纵坐标为速度坐标，图中资料点为相应方位角的多普勒速度实则值，然后配上所拟合的拟合曲线，如下图所示。（a）（b）

实测资料和拟合曲线示意图根据正（余）弦曲线的振幅得到风速，最大负速度相应的方位角即为风向，实际上图中似合的曲线是在保留零阶和一阶谐波项而忽略二阶谐波项的条件下得到的。VAD技术产品质量控制:a对称性检验:对拟合的正弦曲线计算中位线，即确定一条平等于横坐标的直线，这直线以上的正弦曲线部分和以下的正弦曲线部分相等（见上图a),对称性检验就是零多普勒速度线和中位线相应的速度差值。若差值为零，则说明曲线完全对称，真实风场是均匀的。若它们之间差值为不为零，称为不对称，真实风场不均匀；差值越大，真实风场偏离均匀风场的条件越远。若差为负值，中位线在零速度线以下，说明负速度部分大于正速度部分，这可理解为分析的等距离园相应的高度上，存在辐合气流。反之，可理解为辐散气流。产品设置了对称性阈值，设置的阈值范围为0-20m/s，缺省值为7m/s。若差值小于阈值，说明拟合的正弦曲线可靠，可用来确定风向。若大于阈值，则用户仍可大致确定风向风速，但不能把计算结果输到其它产品中作进一步计算。上图a中的中位线和零速度线的差值约为12m/s，远大于7m/s的缺省阈值，这说明风场的不均匀程度较高，受到了二阶以上的谐波的污染，拟合的正弦曲线的可靠性很差，只能用参考，不能把这结果输到其它产品作进一步分析。图b中,中位线和零速度线几乎重合，说明风场是很均匀的，拟合曲线的可靠性很高。(b)估计平均均方根误差（R.M.S）:定义为R..M.S值越大，实测资料越离散，曲线的似合程度越差,产品取的阈值范围为0—15m/s，缺省值为5m/s。若R..M.S大于阈值，用户可用拟合的正弦曲线估计风向风速，但不输出到其它产品中作进一步分析计算。若小于阈值，说明估计的风的风速可靠，并可输出到其它产品中显示或作进一步计算。3）VAD产品说明:a若速度资料中存在速度模糊现象，则资料必须经退模糊处理后才能应用，否则将导致严重误差。b限于风场的假设条件，分析的区域不能太大，最佳的最大分析距离园半径为30km，若用户需要，则适当扩大，但不超过50km。c为提供更新信息，产品中除显示实测资料点和拟合的正率曲线处，还用和在反射率图象中相同的色调配在速度资料点上显示反射率。另外还注明分析等距离园的所在高度，R..M.S误差值仰角斜距和对称性等。垂直风廓线产品（VWP）在上述VAD产品基础上，应用体积扫描资料，可得到雷达中心周围范围内不同高度上的平均风的风速，从而得到平均风的风速随高度变化的垂直廓线。应用相继时间的体扫资料，即可得到平均风向风速随高度和时间变化的剖面图形。图形中风矢量用不同色调配上相应的R..M.S误差大小，如图8-13所示。图中每陋6分钟一条风廓线，最右端的风廓线为当前时刻资料计算得到。图中为1小时期间平均风的风速的时间高度剖面图。产品图中某一时刻的风廓线最多能显示30个高度上的平均风向风速。为避免残剩地物回波影响，最低高度为雷达上空约300m，剖面图中横坐标为时间，纵坐标为高度。另外，若与某高度相应的距离圈上有速度资料，但经VAD技术计算后，其R.M.S或对称性大于阈值，或者该等距离园上有资料的点少于25个，则在该高度上不显示平均风向风速符号，用“ND”字样显示。风廓线（VWP）产品

风廓线(VWP48)VWP(warmairadvection)应指出，这产品只提供风垂直变化，而不能提供辐合辐散信息的高度分布风暴相对平均径向速度图产品（SRM）某点的多普勒速度实际上是两种运动的速度在该点的径向速度之和，即位于该点的对流单体的运动速度径向分量和该单体内部风的径向分量之和。SRM产品主要就是为了减少风暴自身运动的影响，突出风暴内部流场结构的一种产品SRM生成原理风暴跟踪信息产品（STI）所提供的各风暴的运动速度加以平均,然后对某点实测的多普勒速度减去这种平均速度在该点的径向分量风暴的运动速度也可由用户选定,然后对某点实测的多普勒速度减去这种平均速度在该点的径向分量当雷达探测范围内没有风暴单体探测到或者用户输入的风暴速度为零时，则该产品显示的仍是原来的基数据产品。ProductSRMSRM产品主要用于探测被风暴运动掩盖的风暴内部流场信息（如中尺度气旋，龙卷风涡旋，下击暴流和强时流风暴中上层的辐散等风切变信息）,对快速移动的风暴最为有效。应明确指出，若由STI产品得到的风暴运动的信息不典型（如风暴运动为发散型式或旋转型式），则由此得到的平均风暴运动信息不具代表性，这时的SRM产品不可靠。16:43武汉雷达基本速度产品16:43武汉雷达风暴相对速度产品，减去17m/s西风。应明确指出，若由STI产品得到的风暴运动的信息不典型（如风暴运动为发散型式或旋转型式），则由此得到的平均风暴运动信息不具代表性，这时的SRM产品不可靠。风暴相对平均径向速度(SRM56)Theactualwindatradarsiteisfromeast风暴相对径向速度区域产品（SRR）SRR产品和SRM产品的生成原理类似，但有几点区别。（1）首先它是一个窗口产品，覆盖50km×50km范围，窗口中心由用户在230km的探测范围内任意选定。（2）SRR产品中减去的风暴运动信息是由用户选定的50km×50km范围内的风暴移动速度，而SRM减去的是230km半径范围内所有风暴运动的平均值，所以SRR产品比SRM产品更为精确。（3）分辨率比SRM产品更高，SRR产品的分辨率为1°×0.5km，而SRM产品只有1°×1km。若窗口区域中跟踪的风暴信息有误，则这产品也是不可靠的

速度场剖面产品（VCS）

生成原理和反射率剖面产品相同VCS产品主要用途如下：（1）沿径向的剖面有助于识别风暴辐合辐散特征，进而估计上升或下沉气流。这种剖面产品与一般的RHI产品差不多，不过其分辨率比后者相差很多。（2）沿与径向垂直的方面做剖面有助于识别中尺度气旋，龙卷涡旋等速度回波特征。（3）与反射率垂直剖面产品（RCS）联合使用，有助于了解反射率场结构和风暴（或风暴复合体）流场结构之间关系。

速度剖面产品（VCS）

中尺度气旋（M