湛江-气象-多普勒天气雷达应用基础知识（教员手册）

民航湛江空管站气象台

《多普勒天气雷达应用基础知识》

教员手册

目录

1.课程背景.........................................................2

2.教学大纲...........................................................3

3.教学方案...........................................................7

4.教学活动...........................................................9

4.1内容概述.......................................................9

4.2主要内容.......................................................9

4.3单元内容.......................................................9

第一单元多普勒天气雷达的基本构成和基本原理.........................9

第二单元多普勒雷达的回波识别和分析................................25

第三单元运用多普勒雷达对各类天气现象的探测和预警..................41

4.4专业术语.....................................................52

5.课程评估指标........................................................53

5.1学习层评估命题细目表.........................................53

5.2实操行为评估表...............................................53

5.3课前测验题...................................................54

5.4课程测验题...................................................54

6.教学材料清单.......................................................57

1.课程背景

课程名称多普勒天气雷达应用基砧知识

开发人更新记录审定人日期

课程开发及

黄克鑫课程开发张永华2015.03.29

更新记录

黄克鑫修订初稿张永华2015.08.18

课程应用的情境雷达产品的释用

由于教材编写人员缺乏各个地区的新一代天气雷达的图，

培训需求

分析的地区仅限于湛江一处，笔者有虑，是否由于地区差

调研记录使用困惑及所需支持

异，是否使得雷达回波特征也存在着类似的差异。望有关

单位能提供本地区的新一代天气雷达图列入教材的编写。

关于培训的其他建议培训内容贴近工作实际，培训方式灵活多样

1.使新员工了解天气雷达的基本原理。

学员部门负责人的

2.使新员工掌握天气雷达各类产品的释用。

意图与培训建议

3.使新员工能够独立的分析各类天气雷达回波。

1.反应评估：通过问卷调查、座谈访谈等评价学员满意度。

效果评估

2.学习评估：通过课堂练习、问题回答和案例分析情况评价学员使用能力。

1.笔试：闭卷考试；

考核测评

2.操作：现场多普勒天气雷达回波案例分析。

1.反应评估：问卷调查、学员座谈；

效果评估

2.学习评估：通过笔试和操作评价学员学习成果；

附件1课程内容及教学要求分解表模板

总学时：6学时

课程内容主要知识内容教学目标学时

分配

T熟掌

解悉握

多普勒雷达天气雷达发展简史7

的基本构成

天气雷达的种类及区别V

多普勒雷达和主要运用25m

的基本构成领域新一代天气雷达的系统

V

和基本原理简介

多普勒天气气象目标的散射、多普

V

雷达的作勒雷达探测原理

原理最大不模糊距离与距离

折叠、最大不模糊速度45m

V

与速度模糊、多普勒两

难

雷达的取样技术V

单元测试单元测试V5m

单元小结单元小结V5m

雷达图像的显示方式的介绍V

40m

显示方式

雷达回波的雷达回波的分类V

35m

分类和特点各类雷达回波图的特点V

多普勒天气

识别径向速径向速度图的基本知识V

雷达的回波

度图分析经验V35m

分析及对各

运用实例V

类天气现象

单元测试单元测试V5m

的探测和预

单元小结单元小结5m

警V

多普勒雷达多普勒雷达探测对流云25m

V

探测对流云

多普勒雷达多普勒雷达探测风暴25m

V

探测风暴

多普勒雷达多普勒雷达探测暴雨35m

V

运用多普勒探测暴雨

雷达对各类多普勒雷达多普勒雷达探测台风25m

V

天气现象的探测台风

探测和预警多普勒雷达多普勒雷达探测锋面系25m

探测锋面系统V

统

单元测试单元测试V10m

单元小结单元小结V5ID

3.教学方案

教学内容教学方法教学思路时间

0.课程开场10m

0.1教员介绍和学习约定

0.2内容概览简要介绍本课程的内容以及重要性

0.3学习目标讲授学习大纲和学习目标

第1单元导入页课程讲授天气雷达的发展简史10m

1.多普勒雷达的基本构成和基本原理讲解单元重难点

1.1多普勒雷达的基本构成和主要运讲解天气雷达发展简史、天气雷达的种类及

25m

用领域区别、新一代天气雷达的系统简介

气象目标的散射、多普勒雷达探测原理、最

1.2多普勒天气雷达的工作原理大不模糊距离与距离折叠、最大不模糊速度45m

与速度模糊、多普勒诙难、雷达的取样技术

带领学员参观东海岛新一代天气雷达的使

1.3单元测试5m

用步骤，由学员自己总结并缮写操作步骤。

1.4单元小结掌握各类名词解释，并能运用与实际中5m

雷达回波的种类有哪些？其中又可细分为

第2单元导入页

多少种？

2.多普勒雷达的回波识别和分析

2.1雷达图像的显示方式显示方式的介绍；40m

2.2雷达回波的分类和特点雷达回波的分类；各类雷达回波图的特点；35m

径向速度图的基本知识；分析经验；运用实

2.3识别径向速度图35m

例等等

2.4单元测试5m

掌握各类气象回波的分析技巧和理论知识，

2.5单元小结5m

并能运用与实际中

第3单元导入页

3.运用多普勒雷达对各类天气现象的

探测和预警

多普勒雷达探测普通单体风暴：多单体风

3.1多普勒雷达探测对流云25m

暴；超级单体风暴；飕线

多普勒雷达探测冰雹云；多普勒雷达探测龙

3.2多普勒雷达探测风暴25m

卷；

从雷达图判断有无形成暴雨的条件；低空急

3.3多普勒雷达探测暴雨35m

流的识别等等

3.4多普勒雷达探测台风台风的雷达回波特征25m

从大尺度和中尺度介绍锋面系统的多普勒

3.5多普勒雷达探测锋面系统25m

雷达回波特征

3.6单元测试10m

3.7单元小结通过运用能对实际工作带来帮助5m

学员提问和解答

通过本教材的学习，使学员基本能够运用各

类雷达产品图，掌握各类产品图说提供的灾

课程总结页10m

害天气信息，从而达到提前预报天气的效

果。

学习资源页

致谢页

4.教学活动

4.1内容概述

本课程通过三部分阐述了雷达气象学的基础知识，第一部分通过对多普勒天气

雷达的基本构成和基本原理做了初步探讨，给学员一个基本的概念。紧接着第二

部分，介绍了多普勒天气雷达的回波分析及对各类天气现象的探测和预警，把基

础知识运用到了实际的分析中来，对学员的进一步理解有了更大的帮助，最后一

部分通过三个特殊案例，让学员身临其境的去分析雷达图，使学到的知识得到运

用与升华，并具备一定的分析能力。本课程通俗易懂，适合刚入职人员，也适合

知识陈旧的老气象人员，是对雷达气象知识的提炼，值得学员好好学习。

4.2主要内容

1、多普勒天气雷达的基本构成和基本原理

2、多普勒天气雷达的同波分析及对各类天气现象的探测和预警

3、多普勒天气雷达案例分析

4.3单元内容

第一单元多普勒天气雷达的基本构成和基本原理

Mbi.i导入问题的设计

可采用提问的方式提问学员天气雷达的发展简史。

设计问题：本课程讲述的主要对象是天气雷达的基础知识，自然而然，天气雷

达的发展史是学员第一个会考虑也是最最基础的问题，故在此提出了天气雷达的

发展简史，让学员有点似懂又非特别懂其中的具体历史，从而使学员对该门课程

产生浓厚的兴趣，从而有接下来听讲的欲望。

金1.2单元重难点

一、我国新一代天气雷达的种类及其区别

天气雷达的型号比较多，厂家也不一，学员要记住并非容易，学员只需掌握其中的

型号对应的波段就可以了。

一、我国新一代天气雷达系统简介

我国新一代天气雷达主要由三部分子系统和其中的通讯线路组成，各个子系统中又

包括了各类的子单元，而且功能不一，掌握起来有点吃力。

廿,1.3专业知识概述

一、多普勒雷达的基本构成和主要应用领域

（一）引论

天气雷达是探测降水系统的主要手段，是对强对流天气进行监测和预警的主要工具

之一。如今应用最为广泛的是多普勒天气雷达，它除了测量雷达的强度（反射率因子强

度）以外，还能测量降水目标物沿雷达波段径向的运动速度（径向速度）和速度谱宽。

（二）天气雷达发展简史

天气雷达的应用最早使用于二战时期，主要用于军事用途，后来被引进于气象。大

致的发展主要有以下四个阶段：

（1）20世纪50年代以前，用于气象部门的天气雷达主要是由军用的警戒雷达进行适当

的改装，代表型号有美国的WSR-1、和WSR-3,应该的Decca41和Decca43等。

（2）20世纪50年代中期根据气象探测的需求，开始设计专门用于检测强天气和估测降

水的雷达，并由此命名为天气雷达。代表型号有美国的WSR-57s波段天气雷达，日本

的JMA-1-9C波段雷达。国内生产的有713雷达（目前湛江空管站使用的型号）、714

雷达等等。

（3）20世纪70年代中期以后，随着计算机和数字技术的广泛使用和对天气雷达定量估

计降水的观测资料做进一步处理的需求，天气雷达采用了数字技术和计算机处理。并且

通过计算机连接形成了天气雷达系统。代表作有美国的WSR-81S天气雷达系统。

（4）步入20世纪80年代，美国开始研究多普勒天气雷达，并开始大批量生产布站。

WSR-88D就是这个时期的代表型号，在功能上相比前三期有了相当大的提高。

（三）、我国新一代天气雷达的种类及其区别

目前，我国新一代天气雷达（CINRAD）主要有7种型号，其中S波段的由三种型

号，为SA、SB和SC。C波段有4种型号：CB、CC、CCJ和CD。

其中，SA、SB和CB是中美合资企业敏视公司按照美国WSR-88D的规格生产的。

SC和CD是国营七八四厂研制的。CC和CCJ是电子工业部合肥38所研制的。

我国新一代天气雷达布局原则：（1）＞沿海多降水地区和四川盆地布设S频段雷达;

（2）、中部地区（第二地形台阶）布设C频段雷达；（3）、其它地区（第一地形台阶）暂不布

设；（4）、组网雷达站密度应能有效覆盖布网区域；（5）、全国布网158部新一代天气雷

达；（6）、广东雷达站:广州、韶关、梅州、汕头、阳江、湛江、汕尾。下面附一张我国

新一代天气雷达网点分布图。

图1.1新一代天气雷达站点分布图（非最新）

（四人我国新一代天气雷达系统简介

新一代天气雷达（CINRAD）由若干子系统构成，每个子系统都是由计算机控制,

主要有：雷达数据采集子系统（RDA）,雷达产品生成子系统（RPG）和主用户终端子

系统（PUP）和通讯线路组成。

图1.2新一代天气雷达系统组成图

RDA（雷达数据采集子系统）：RDA是用户所使用的雷达数据采集单元。它的主要

功能是产生和发射频脉冲，接收目标物对这些脉冲的散射能量，并通过数字化形成基本

数据。主要构成部分如下：

（1）天线系统：由馈源和反射体组成，发射与接收电磁波

（2）发射机：产生电磁波

（3）伺服系统：使波束能对准空间任意位置上的降水目标

（4）定时器与信号源

（5）接收机：高频、中频和视频

（6）雷达信号处理器：由可编程数字信号处理芯片及可编程逻辑器件组成

RPG（雷达产品生成子系统）：雷达产品生产子系统是一个多功能的单元。它由宽带

通讯线路从RDA接收数字化的基本数据，对其进行处理和生产各种产品，并将产品通

过窄带通讯线路传给用户。RPG是控制整个雷达系统的指令中心。

（1）宽带通讯线路从RDA接收原始基本数据，并对其进行质量控制和预处理，形成原

始数据文件。

（2）生成二次产品：由dBG,V,W数据转化成气象物理量，并制成图象和图形产品。

（3）对原始数据和产品数据进行存档。并将产品通过窄带通讯线路传给用户。

PUP（主用户处理器子系统）：住用户处理子系统的主要功能是获取、存储和显示产

品。

（1）PUP组成：由单元控制台、主用户工作站及辅助用户工作站三部分组成。

（2）PUP主要功能：对来自RPG的气象产品进行各种方式的显示，监视天气并作警报。

预报员主要通过这一界面获取所需要的雷达产品。

RDARPGPUP

基数据算法产品

图1.3CINRAD-SA型雷达数据流。由RDA的数字化基本数据经

过RPG中的各种算法生成了一系列的产品，并通过PUP终端显示产品

二、多普勒雷达的工作原理

（一）、气象目标对雷达电磁波的散射

粒子对电磁波作用的两种基本形式是散射和吸收。气象目标对雷达电磁波的散射是

雷达探测大气的基础。当电磁波束在大气中传播，遇到空气分子、大气气溶胶、云滴和

雨滴等悬浮粒子时，入射电磁波会从这些粒子上向四面八方传播开来，这种现象称为散

射，图1.4演示电磁波到达气象目标后向四面八方的散射。

图1.4粒子的散射

散射可分为单个粒子的散射和粒子群的散射。

单个粒子的散射根据粒子的大小可以分为瑞利散射和米散射。对于入射波长入远远

大于粒子直径2i•的散射称为瑞利散射。当球形粒子的Q=2nr/入＞0.13的散射称为米散

射。

（二）、多普勒天气雷达探测原理

在学习天气雷达探测原理之前，我们先来学习几个比较重要的概念。

多普勒效应：物体辐射的波长因为波源和观测者的相对运动而产生变化。在运动的

波源前面，波被压缩，波长变得较短，频率变得较高；当运动在波源后面时，会产生相

反的效应。波长变得较长，频率变得较低。波源的速度越高，所产生的效应越大。根据

频率变化的程度，可以计算出波源沿着观测方向运动的速度。

波长没有变化,因此频率不变

图1.5一个静止目标没有频移

图1.6一个运动目标产生频移

多普勒频移：由于相对运动造成的频率变化。

多普勒频率：f=2v/X

波长(cm)1.83.25.510.0

径向速度(m/s)

0.111642

1.0111623620

10.0mi625364200

100.0mu625036362000

表1.1波长和径向速度对多普勒频率的影响

由表1.1可见，多普勒频率和径向速度称正比，和波长成反比。

下面区分一下两组概念便可以正确的学习多普勒雷达的工作原理。

1、常规雷达和多普勒雷达：常规雷达没有保持工作频率和相位不变的技术，不能

提取多普勒频率信息多普勒雷达能检测到回波信号中微小的频率变化，即降水粒子径向

速度引起的多普勒频率。

2、相干和非相干

相干：波的相位是固定的，或按一定的方式变化。

非相干：波的位相是随机的，它在2冗间隔内均匀分布

多普勒雷达工作原理简介：通常所用的气象雷达都是属于非相干雷达，它们只能用

来确定回波的位置及强度等。脉冲多普勒雷达是一种新型的相干雷达。它以多普勒效应

为基础，当降水粒子相对雷达发射波束有相对运动时；可以测定接收信号与发射信号高

频频率之间存在的差异（频移）得出所需的信息。用它可以测定散射体相对于雷达的速

度，在一定的条件下反演出大气风场、气流垂直速度的分布以及湍流情况等。这对于研

究降水的形成，分析中小尺度天气系统，警戒强对流天气有着重要的意义。

另外，由于降水粒子的运动速度较低，故雷达还必须具有较高的频率稳定性和较高

的回波频率鉴别能力，这样才能测出很小的多普勒频移。

（三人最大不模糊距离和距离折叠

最大不模糊距离：一个雷达脉冲在下一个脉冲发射之前遇到目标物并且其回波能够

返回雷达的最距离。

我们该如何理解呢？最大不模糊距离是这样一个距离，当雷达发出的一个脉冲遇到

该距离处的目标物所产生的后向散射波返回到雷达时，下一个雷达脉冲刚好发出。也就

是说，雷达波传播到位于最大不模糊距离处的目标物，然后其回波再返回到雷达所用的

时间刚好是两个脉冲之间的时间间隔。

距离折叠（模糊）：超过最大不模糊距离的探测回波在屏幕上会产生距离模糊。当

目标物位于Rmax之外时，雷达却把目标物显示在Rmax以内的某个位置，目标物方位

是正确的，但距离是错误的。

实例演示（图1.7）：

图1-7描述了一个雷达，它的最大不模糊距离是250海里。这就意味着一个脉冲在

下一个脉冲发射之前，可以走500海里（如果途中没有目标物，就一直走500海里，或

在250海里处碰到目标后返回雷达）。有一个目标物位于200海里处。当一个脉冲在200

海里处碰到目标物时，脉冲的大部分能量继续向前走，小部分返回雷达。当目标物的后

向散射波到达雷达时，脉冲的大部分剩余能量走到离开雷达400海里处。这时由于第二

个脉冲还没有发射，雷达准确的把目标物定位在200海里处。目标物的定位不存在模糊

问题。

图1.7目标物位于最大不模糊距离内的回波

实例演示（图1.8）：

图1.8描述了一个雷达,它的最大不模糊距离是250海里。目标物位于300海里处，

比最大模糊距离大50海里。脉冲1在300海里处碰到目标物，一些能量返回雷达，同

时，脉冲能量大部分继续前进。后向散射波到距离雷达100海里的时候，脉冲2已经发

出，当脉冲1的后向波到底雷达时，雷达会认为这部分后向散射波是脉冲2在50海里

处遇到的目标物，故不能正确的定位处300海里处的目标物，而错误的定义为50海里

处的目标物。

300nailo

■冲1

图1.8目标物位于最大不模糊距离外的回波

（四）、最大不模糊速度和速度模糊

最大不模糊速度：多普勒雷达能够测量的一个脉冲到下一个脉冲的最大相移是180c

（兀弧度）。与180°相移对应的目标物的径向速度称为最大不模糊速度

速度模糊：如果脉冲真实的相移等于或大于180°,则雷达的速度的测量是不正确

的，即速度是模糊的。

速度模糊的识别：

1、注意最大和最小速度等级的色标。

2、在速度图上找零速度区。某点的径向速度为零，说明该点的真实风风向与该点

的相对雷达的径向垂直，或者该点的真实风风速为零，肯定是不模糊的。

3、由零速度区向邻近区域扩展，按风速连续性原则，当风速增加或减少超过最大

不模糊速度范围时，径向速度由正最大值突变为负最大值，突变边界就是模糊区边界。

图1.9速度模糊的识别图

速度退模糊算法：

速度退模糊既可以通过软件也可以通过硬件的方法实现，这里只介绍方法不深入介

经内容。

硬件方法

双脉冲方法(Tang等，1984；Hildebrand,1996)

软件方法

一维方法(Ray和Ziegler,1977；Bargen和Brown,1980)

二维方法(Merritt,1984；Eilts和Smith,1990)

三维方法(Bergen和Albers,1988)

四维方法(James和Houze,2001；FriedrichfDCaumont,1996)

退速度模糊个例，仰角二L5度

退模糊前退模糊后

图1.10退模糊前后的回波对比分析图

速度退模糊算法的优点和局限性：

优点

（1）速度退模糊算法为基本和导出产品算法提供尽可能好的基速度数据。

（2）没有速度退模糊算法就不能识别大于Vmax的速度。

（3）该算法特别设计成能保存诸如阵风锋、风暴顶辐射、中气旋等重要特征。

局限性

（1）不适当的退模糊有时会模糊或掩盖重要的气象特征。造成对产品解释困难，

并在某些情况下导致错误的产品解释。

（2）算法性能有时会下降。杂波抑制、高谱宽和低信噪比SNR会降低算法性能。

（3）有时对位于下游的算法造成不利影响。不适当的退模糊的速度将对其他算法

造成不利影响，导致虚假的中气旋被鉴别为真。

（五）、多普勒两难

多普勒两难：根据最大不模糊距离和不模糊速度的表达式知：

对特定雷达而言，在确定的频率下，探测的最大距离和最大速度不能同时兼顾，其

积为一固定值。当PRF增大时：Rmax减小,Vmax增大当PRF减小时：Rmax增大,Vmax

减小没有一个唯一的PRF能够使它们同时达到最大值.这就是多普勒两难。

其中：脉冲重复频率(PRF):每秒产生的触发脉冲的数目

多普勒天气雷达使用不同的脉冲重复频率测量反射率因子和速度数据。用低PRF

测反射率因子，用高PRF测速度。

序号PRF「maxL

1322467km(252nmile)8m/s(16kn)

2446335km(181nmile)11m/s(22kn)

3644233km(126nmile)16m/s(32kn)

4857176km(95nmile)21m/s(43kn)

51014148km(80nmile)25m/s(51kn)

61095137km(74nmile)27m/s(55kn)

71181128km(69nmile)29m/s(59kn)

81282117km(63nmile)32m/s(64kn)

图1-11不同的PRF值和相应的最大不模糊距离和最大不模糊速度的对照图

(六)、雷达的取样技术

1、两种基本取样模态

(1)连续监测(CS)模态：

使用一个低PRF(长Rmax和低Vmax),可以确定准确的目标物位置及强度，所以不

需要使用距离去折叠算法。

(2)连续多普勒(CD)模态：

使用高PRF(短Rmax和高Vmax),可以测量准确的速度和谱宽，但是由于相应的最

大不模糊距离较短，所以必须使用距离去折叠算法。

2、三种取样方式

(1)分离扫描(CS/CD)方式：

雷达在某个仰角分别用CS/CD模态进行重复扫描.

⑵交替扫描方式B:

在某个仰角交替使用高PRF,低PRF扫描

⑶不考虑距离折叠的连续多普勒方式CDX

在较高仰角只使用高PRF获取反射率因子和速度数据的技术。

3、体积扫描模式VCP

(l)VCPll：

该模式5分钟完成对14个仰角的扫描，最低两个采用CS/CD模式，中间5个采用B,

上面7个采用CDX

(2)VCP21:

该模式6分钟完成9个仰角扫描，最低2个采用CS/CD,中间4个采用B,上面3个采

用CDX

(3)VCP3I和VCP32

该模式10分钟完成5个仰角扫描。对于长脉冲的VCP31,最低三个采用CS/CD,

剩下2个采用CDX。对于使用短脉冲的VCP32,最低2个仰角使用分离取样方式CS/CD,

剩下的使用Bo

图1.12体积扫描模式VCPH,VCP21,VCP3I和VCP32

1.4技能练习活动

I.带领学员参观位于东海岛的湛江新一代天气雷达，由工作人员进行操作详解，并

由讲解操作要点。

2.学员总结并缮写天气雷达的操作步骤。

（参考答案如下：

步骤一：雷达接通电源前，检查电源电压、天线位置、收发机机柜门、伺服系统

及各个保险开关是否处于正常工作状态，注意天线附近是否有人，防止天线转动

和微波辐射对人体的伤害。

步骤二：启动雷达，按照雷达说明书的要求对雷达进行预热。启动计算机，检查

系统中各项设置是否符合观测要求。检查雷达各分机是否处在正常工作状态，转

动天线，使天线处于低仰角位置上。

步骤三：雷达加高压后，先进行0°仰角（或最佳仰角）的PPI观测。根据地物回

波或晴空下的速度回波检查雷达工作是否正常，重点判断发射机、接收机、信号

处理器以及计算机工作状态是否正常。发现异常情况，及时调整、检查。然后选

择观测模式进行观测。

步骤四：关机时，先关高压，然后把天线调整到规定位置，再依次关闭计算机及

雷达各种电源。）

需要时长：60分钟。

注意事项：参观时不可随意乱动仪器，保持安静。

Ml1.5单元小结

介绍多谱勒天气雷达的基本构成和主要运用领域，重点介绍了多普勒天气雷达的各

个子系统组成和功能。同时对天气雷达的工作原理进行了讲解，让学员目睹新一代天气

雷达的使用步骤及应该注意的事项。多普勒两难问题、最大不模糊距离和距离折叠、最

大不模糊速度和速度模糊是本章节的三大重难点，需引导学员做好深入理解。

1.6测试题（TEST）与参考答案

1、天气雷达的发展主要经过下面四个阶段：；20世纪50年代中期;

20世纪70年代中期以后；四个阶段。

2、我国新一代天气雷达（CINRAD）主要有7种型号，其中S波段的由三种型号，

为、和oC波段有4种型号：、、和o

3、我国沿海多降水地区和四川盆地布设；中部地区（第二地形台阶）布设

4、新一代天气雷达（CINRAD）由若干子系统构成，每个子系统都是由计算机控

制,，主要有：、、和通讯线

路组成。

5、散射可分为和

6、谈谈什么是距离折叠（模糊）和速度模糊？

7、什么是多普勒两难？

参考答案：

1、20世纪50年代以前；20世纪80年代以后

2、SA；SB；SC；CB；CC；CCJ；CD

3、S频段雷达；C频段雷达

4、雷达数据采集子系统（RDA）；雷达产品生成子系统（RPG）；主用户终端子系

统（PUP）

5、单个粒子的散射；粒子群的散射

6、答：超过最大不模糊距离的探测回波在屏幕上会产生距离模糊。当目标物位于

Rmax之外时，雷达却把目标物显示在Rmax以内的某个位置，目标物方位是正确的，

但距离是错误的。

如果脉冲真实的相移等于或大于18（r,则雷达的速度的测量是不正确的，即速度

是模糊的。

7、答：对特定雷达而言，在确定的频率下，探测的最大距离和最大速度不能同时

兼顾，其积为一固定值。当PRF增大时：Rmax减小,Vmax增大当PRF减小时：Rmax增

大,Vmax减小没有一个唯一的PRF能够使它们同时达到最大值.这就是多普勒两难.

1.7备课资源及参考资料的知识链接

1、素材清单01—《雷达气象学》教科书含电子书

2、素材清单02…《多普勒天气雷达原理与业务应用》教科书含电子书

3、素材清单03--《雷达气象》课件

回

1.8教学注意事项

本章在授课过程中宜多注意与学员的沟通、互动，帮助其从比较熟悉的角度和视野

理解多普勒天气雷达的基本构成、原理及应用领域，有利于激发其继续学习的兴趣。

由于第一单元理论性比较强，不凡用第一单元的实际案例，在教学中引导学员自主分析

并运用好多普勒雷达的理论知识不凡为一种好的教学方式。

第二单元多普勒雷达的回波识别和分析

导入问题的设计

多普勒天气雷达扫描方式主要有哪几种，各有什么特点。在日常生活中，经常

会用到雷达回波的平显和高显，让学员知道该几种雷达扫描方式的原理有助于对

本章进行进一步的学习。

比2.2单元重难点

1、识别径向速度图的基础知识

径向速度图的识别是本章的重点难点。

2、多普勒雷达探测各类天气

多普勒天气雷达探测各类天气如对流云、风暴、暴雨、台风、锋面系统是本章的重

点也是难点。

02.3专业知识概述

由第一部分我们已经了解了多普勒雷达的基本构成和结构原理，接下来这一章重点

讲诉各类回波的识别和各类天气的探测与预警，将学与用结合起来。

一、多普勒雷达雷达图识别基础和各类回波分析：

(一)、雷达图像的显示方式

雷达扫描方式主要分为三种：

(l)PPI扫描：固定仰角，雷达在360。方位上做圆锥面的扫描，简称平显。

(2)PHI扫描：固定方位角，雷达在垂直面上做上下扫描，简称高显。

(3)VOL体积扫描：多仰角的PPI扫描。

另外,CAPPI：等高面位置显示。实际工作中需要等高面的回波显示，用体积扫描

资料经过计算机插值处理而合成。

(二)、雷达图像的分类及特点

雷达回波可分为气象回波和非气象回波。而气象回波又分为降水回波和非降水回波。

降水的反射率因子回波大致可分为三种类型：积云降水回波、层状云降水回波、积云层

状云混合降水回波。积状云降水回波具有密实的结构，多呈块状分布，而层状云降水回

波具有均匀的纹理结构，多呈片状分布。积状和层状混合云降水回波具有柳絮状结构。

2、雷达回波的分类及特点

雷达回波可分为气象回波和非气象回波。而气象回波又分为降水回波和非降水回波。

降水的反射率因子回波大致可分为三种类型：积云降水回波、层状云降水回波、积云层

状云混合降水回波。积状云降水回波具有密实的结构，多呈块状分布，而层状云降水回

波具有均匀的纹理结构，多呈片状分布。积状和层状混合云降水回波具有柳絮状结构。

图2.1雷达回波的分类

归状结构块状结构攀状结构

图2.2气象回波的分类

图2.3非气象回波的分类

下面举出各种回波的气象雷达图:

图2.4块状的积云降水回波

图2.5片状为主的层状云降水回波

图2-6絮状为主的混合性降水回波

B«seRefledivitY

(K19)

Range230km

Kesakitton100km

Date20020701

IMW171207

WDA(8)

HeMjhit69,de

lol到N

long.117/43/1f

MiMl*?Prec^MtolKMi

Polw50tm3O<leq

图2.7地物回波

左侧为地物回波，会随着角度的抬高而明显的减弱，而右侧为降水回波，不会随着

角度的抬高而有明显变化。

图2.8海浪回波

东南侧的回波属于海浪回波，出现在0.5。角，随着角度抬升到1.5。，海浪回波会迅

速消失。左侧的2条带状回波属于飓线回波。

—猱

e.5DEC

8/32

6DECOHM

33D&Z

12

16

20

24

HCC(28

NAG*IXFL*8COH-1

UHF1213

PRODRCUD=SFMRPS

►rut】＜±319

88/1214DELTASYS

CAL--025OBZ

依建绊238T

图2.9鸟的回波

层状云连续性降水——片状回波

层状云降水又称为稳定性降水或连续性降水，通常是由于大范围空气缓慢上升而成

云致雨的。这种降水的特点是降水区的水平尺度较大、持续时间较长、强度比较均匀和

随时间变化比较缓慢。

回波特征：PPI回波特征：分布成片，面积较大，边缘模糊，结构均匀，相对较弱

（一般在20-30dBZ）；

RHI回波特征：结构均匀，顶部平整，相对起伏较小（相对于对流云降水），垂直

厚度不大（一般5-6km,因地区、季节而不同），水平尺度要比垂直尺度大得多。

天气背景：低压、静止锋、地面暖锋、高空低涡、切变线等

对流云阵性降水一^块状回波

对流云降水是对流云发展到一定程度时，云中的降水粒子己不能被上升气流所托住

而降落形成的。特点是水平范围小、垂直尺度高、强度大、分布不均匀、持续时间短、

随时间变化迅速。实为积云降水（对流是积云的特征），包括：阵雨、雷雨、冰雹等。

回波特征

PPI回波特征：分散的单体，圆形或椭圆形，结构密实，内部有强中心，边界清晰，

回波强度和强度梯度较大，小的直径只有几公里，高度只有几公里，属小尺度系统：最

大的超级单体，直径可达30-40km,顶高可以穿过对流层顶，属中尺度系统；

RHI回波特征：柱状，顶部常为云砧状或花菜状，结构中有强中心，高度6-7km,

夏天可大于10km,最高可达20km左右。

天气背景：锋面上，冷锋前暖区，气团内部，副高边缘，台风外围

积层混合云降水一絮状回