新一代多普勒天气雷达产品 - 图文

新一代多普勒天气雷达产品 及其在短时天气预报中的应用

杨引明

上海中心气象台 二零零二.二

目 录

第一讲：新一代多普勒雷达基本构成及雷达产品生成数据流简介……………………..(4) 1．1 基本构成…………………………….………….……………………………………(4) 1．2 数据采集子系统 （RDA）…………….…….…………………………………….(5) 1．3 产品生成子系统 （RPG）………………………………………………………....(7) 1．4 主用户处理子系统 （PUP）………………….………………………………… …..(8)

第二讲：雷达基本产品的生成、调阅和应用…………………..………………………..(9) 2．1 基本反射率因子（R）……………………………………………………………(10) 2．2 平均径向速度（V）……………………………………………………………….(12) 2．3 速度谱宽（W）…………………………………………………………………....(14)

第三讲：由基本反射率因子导出产品的生成、调阅和应用………………………….…(16) 3．1 组合反射率因子（CR）…………………………………………………………..(18) 3．2 组合反射率因子廓线（CRC）……………………………………………………(20) 3．3 反射率因子剖面（RCS）………………………………………………………….(22) 3．4 分层组合反射率因子平均值（LRA）……………………………………………(24) 3．5 分层组合反射率因子最大值（LRM）…………………………………………...(26) 3．6 弱回波区（WER）…………………………………………………………………(28) 3．7 风暴跟踪信息（STI）……………………………………………………………..(30) 3．8 风暴结构（SS）……………………………………………………………………(34) 3．9 冰雹指数（HI）……………………………………………………………………(36) 3．10 回波顶高（ET）………………………………………………………………….(40) 3．11 回波顶高廓线（ETC）………………………………………………………..…(42) 3．12 垂直积分液态含水量（VIL） ……………………………………………….… (44) 3．13 强天气概率（SWP）…………………………………………………………….. (46) 3．14 一小时降水量（OHP）…………………………………………………………. (48) 3．15 三小时降水量（THP）…………………………………………………………..(50) 3．16 风暴总降水量（STP）……………………………………………………………(52) 3．17 用户可选降水量（USP）………………………………………………………….(54) 3．18补充降水资料（SPD）…………………………………………………………….(56) 3．19一小时数字降水阵列（DPA）……………………………………………………(58).

第四讲：由基本速度资料导出产品的生成、调阅和应用………………………………..(59) 4．1 风暴相对平均径向速度图（SRM）………………………………………………(60) 4．2 风暴相对平均径向速度区（SRR）………………………………………………. (62) 4．3 平均径向速度场剖面（VCS）…………………………………………………….(64) 4．4 速度方位显示（VAD）………………………………………………………….…(66) 4．5 速度方位显示风廓线（VWP）…………………………………………………… (68) 4．6 中尺度气旋（M）…………………………………………………………………(70) 4．7 龙卷涡旋标志（TVS）…………………………………………………………….(74) 4．8 组合切变（CS）……………………………………………………………………(78)

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4．9 组合切变等值线（CSC）……………….………………………………………….. (80)

第五讲：由谱宽资料导出产品其它产品的生成、调阅和应用……………………….. (82) 5．1 谱宽剖面（SCS）………………………………………………………………….. (83) 5．2 分层组合湍流平均值（LTA）……………………………………………………. (85) 5．3 分层组合湍流最大值（LTM）……………………………………………………. (87) 5．4 组合矩（CM）…………………………………………………………………….. (89) 5．5 强天气分析（SWA）………………………………………………………………(91)

第六讲：新一代多普勒雷达产品在局地暴雨预测和监测中的应用……………..……(96) （6．1）、暴雨形成的条件..……………………………………………………………(96) （6．2）．形成暴雨常见的对流回波系统………………………………………………(96) (6．3)．WSR-88D多普勒天气雷达降水探测算法及评估………………………………(97) （6．4）．基于WSR-88D多普勒天气雷达的暴雨监测……………………………..…(100) （6．5）．个例分析…………………………………………………………………..…(102)

第七讲：新一代多普勒雷达产品在冰雹预测和监测中的应用……………..…………(106) (7．1)．利用新一代多普勒雷达产品冰雹监测流程………………………………….(106) (7．2)． 强冰雹概率指数Hhail……………………………………………………..…(106)

第八讲：新一代多普勒雷达产品在龙卷风预测和监测中的应用………………….…(108) (8．1)．龙卷风的定义、强度等级和分类……………………………….……………(108) (8．2)．龙卷风产生多普勒天气雷达资料特征…………………………………….…(108) (8．3)．WSR-88D多普勒天气雷达的龙卷风探测方法………………………………..(110) (8．4)．龙卷风的监测和预警流程…………………………………………………….(113) (8．5)．个例分析……………………………………………………………………….(116)

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一. 新一代多普勒雷达基本构成及雷达产品生成数据流简介

与常规天气雷达不同， WSR—88D多普勒天气雷达是全相干脉冲多普勒天气雷达，它包含三个微机控制的工作单元，每个单元又由若干次级单元组成，为了准确、合理的操作该雷达，并最有效的使用WSR—88D多普勒天气雷达产品，对这三个工作单元、它们的次级单元、以及相互间的数据信号流有一个简要的了解是必要的。

1．1基本构成

WSR—88D多普勒天气雷达由数据采集单元（RDA），雷达产品生成单元（RPG）、主用户处理单元（PUP）三部分构成。其中RDA产生和发射电磁脉冲，并将接收到的脉冲信号转换成数据化雷达资料，RPG通过宽带通信从RDA获取数据化雷达资料，通过一系列水文气象算法生成雷达产品；PUP通过窄带通信从RPG获得气象产品，进行显示存档，这里也是预报员的业务工作平台。 整个WSR—88D系统结构框图如下：

图1.1 WSR-88D 结构框图

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1．2雷达数据采集单元

数据采集单元由天线、发射机、接收机、信号处理器、系统监控及通信等部分组成，该单元产生和发射电磁脉冲，并将接收到的脉冲信号处理生成数字化基本资料，在RPA单元还完成第一级和第二级资料存档任务（ARCHIVE LEVEL I，ARCHIVE LEVEL II）。

一、发射机（Transmitter）

WSR—88D多普勒天气雷达通过速调管放大器（Klystron Amplifier）产生一个相当稳定的高功率（750 KW peak）10厘米波长射频脉冲，然后通过天线收发转换开关送到天线处向外辐射。

为了保证多普勒资料能够精确的从返回信号中提取，对所发射脉冲信号的稳定度要求很高。

二、天线（Antenna）

雷达发射机产生的电磁脉冲（RF）通过天线发射到大气中，并接收电磁脉冲遇到云雨目标物后返回的能量，WSR—88D多普勒天气雷达天线扫描的仰角可从-1度到60度，主要取决于扫描策略（Scan Strategy）、体积覆盖模式（VCP），操作模式（Operational Mode）三个要素。

1．扫描策略（Scan Strategy）

扫描策略决定一个体扫描包含多少个仰角，以及完成一次体扫描所需的时间，WSR—88D中有三个扫描策略：

Scan Strategy 1：一个体扫描包含14个仰角，用时5分钟。 Scan Strategy 2：一个体扫描包含9个仰角，用时6分钟。 Scan Strategy 3：一个体扫描包含5个仰角，用时10分钟。 2．体积覆盖模式：（Volume Coverage Pattern）

扫描策略决定了一个体扫描中包含多少个仰角，而体积覆盖模式指定具体的仰角值（如0.5、1.5度等），WSR—88D可包含20个不同的VCP，但目前定义的 仅为四个：

VCP11：扫描策略1 版本1：指定在5分钟完成的体扫中14个不同仰角（0.5、1.5、2.4、3.4、4.3、5.3、6.2、7.5、8.7、10.0、12.0、14.0、16.7、19.5）

VCP21：扫描策略2 版本1： 指定在6分钟完成的体扫中9个不同仰角（0.5、1.5、2.4、3.4、4.3、6.0、9.9、14.6、19.5）

VCP31：扫描策略3 版本1：指定在10分钟完成的5仰角的体扫描中每个仰角（0.5、1.5、2.5、3.5、4.5），应用于长雷达脉冲。

VCP32：扫描策略3 版本2：指定在10分钟完成的5仰角的体扫描中每个仰角（0.5、1.5、2.5、3.5、4.5），应用于短雷达脉冲。

3．操作模式（Operational Mode），WSR—88D有两个操作模式，降水模式（Mode A）和晴空模式（Mode B）。

操作模式决定使用哪一种体积覆盖模式和扫描策略：

Mode A： 降水模式，使用VCP11或VCP21，相应的体扫描策略为Scan Strategy 1（14层/5分钟）或Scan Strategy 2（9层/6分钟）。

Mode B：晴空模式，使用VCP31或VCP32，相应的体扫描策略为Scan Strategy 3（5层/10分钟）。

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三、接收机（Receiver）

当天线接收到从云雨目标物返回的后向发射能量后，将信号传递到接收机，由于与发射的信号相比，接收到的信号是一个非常小的量，所以当接收信号被送到信号处理器之前，必须被放大。

四、信号处理器（Signal Processor）

信号处理器从接收机获得模拟信号后，完成三个重要任务，地物杂波抑制，模数转换和多普勒资料距离退折叠。

1．地物杂波抑制

气象回波和地物回波的主要区别是地物杂波很少或几乎没有运动，而气象目标物返回的信号有明显的运动， WSR—88D就利用这个运动作为去除地物杂波的决定因子。

2．模数转换

来自于接收机的模拟信号在信号处理器中被处理成三种基本类型的数字信号：基本反射率因子，基本平均径向速度和基本谱宽。

3．距离退折叠

在基本速度和谱宽资料中由于不同气象目标物传输路径差异会引起距离折叠，WSR—88D通过与基本反射率因子资料对比对以上两种资料进行距离退折叠。

五．I、II级数据记录存档（ARCHIVE LEVEL I、II）

在RDA中包含最初的两级数据记录存档。 1．存档I（ARCHIVE LEVEL I）

这一级存档设有存储设备和介质，在信号处理器中自动完成，搜集来自于接收机的模拟信号。

2．存档Ⅱ（ARCHIVE LEVEL II）

WSR—88D 存档Ⅱ收集的资料为信号处理器产生的高分辨率数字基本资料，包括反射率因子、平均径向速度和谱宽，这些资料未经水文气象算法处理，目前存储的介质为每盒4.77GB的8毫米磁带。

六、宽带通信（Wide Communication）

宽带通信提供了RDA和RPG之间一个高速的双向资料传送连接，依据RDA和RPG之间的距离以及当地情况，宽带通信连接可采用直接电缆连接，光纤、微波通信（MLOS）和TI方式。上海WSR—88D采用的是直接的电缆连接。

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1．3 雷达产品生成单元

雷达产品生成单元（RPG）是一个多任务的单元，经宽带通信从RDA采集原始基本资料，通过各种水文气象算法处理和生成三十多类70多种气象产品，经窄带通信发送到用户。RPG还是整个雷达系统的控制中心，这里还提供第三级数据记录存档（ARCHIVE LEVEL III）

图1.2 WSR—88D气象产品数据流

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1．4 主用户处理单元（PUP）

主用户处理单元（PUP）是收集、处理和存贮从RPG 获得的气象产品的软硬件的总称，由主用户处理器和交互式用户工作站两部分组成。其中PUP交互式用户工作站由两个高分辨图形监视器，图像板，应用终端和彩色打印机组成，是预报人员显示和操作WSR—88D产品的工作平台；主用户处理器连接一个系统终端，为操作者提供PUP软件安装、运行监控等功能。为了方便操作人员异地了解雷达工作状况，在主用户处理单元还配有远程单元控制面板（远程UCP）。此外，PUP还提供第四级数据记录存档（ARCHIVE LEVEL IV）。

一、PUP主要功能

气象产品的采集，操作人员通过在PUP上设置常规产品集（RPS）或通过一次性请求从RPG上采集气象产品或信息，也可通过设置警报区域和警报阈值自动从RPG采集警报配对产品。

气象产品的处理和显示，包括气象产品的显示、放大、动画、产品叠加、地理信息的叠加以及强天气的自动报警功能等。

二、远程雷达控制

为了方便操作人员在PUP工作单元了解整个雷达系统的工作状态，实施RPG远程关闭、启动操作、以及进行一些异地RDA、RPG故障的诊断、排除等，在PUP单元配置远程单元控制面板，远程UCP通过9.6K BPS DDN专线与RPG相连，其功能与本地UCP完全相同，但RPG本地UCP和远程UCP只能选择其中一个工作。

三、第四级数据记录存档（（ARCHIVE LEVEL IV）

第四级存档记录媒质与第三级存档完全相同（654M WORM 光盘），可以存储任何WSR—88D多普勒天气雷达产品和信息。

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二. 雷达基本产品的生成、调阅和应用

WSR—88D产品生成器根据用户要求生成的基本产品有：基本反射率因子产品6种，平均径向速度产品6种，速度谱宽产品3种，共计3类15种气象产品，如下表：

产品 产品 空间分辨率资料等级 最大探测距离 产品范围 号 （海里*度） （海里） 海里 海里*海里 （半径） 0.54*1 8 124 124 基本 16 —— 1.1*1 8 248 248 反射 17 —— 2.2*1 8 248 248 —— 率因 18 19 0.54*1 16 124 124 —— 子 20 1.1*1 16 248 248 —— （R） 21 2.2*1 16 248 248 —— 平均 径向 速度 （V） 22 23 24 25 26 27 0.13*1 0.27*1 0.54*1 0.13*1 0.27*1 0.54*1 0.13*1 0.27*1 0.54*1 8 8 8 16 16 16 8 8 8 32 62 124 32 62 124 32 62 124 32 62 124 32 62 124 32 62 124 —— —— —— —— —— —— —— —— —— 谱宽 28 （W） 29 30 表2.1 WSR—88D基本数据产品

这些基本产品比其它导出产品更直观的反映锋面，暴雨等天气尺度和中尺度气象特征，是预报员进行天气分析过程中最常用的产品。

每个产品可显示当前体积扫描覆盖模式所定义的所有仰角资料（如VCP11可显示14个仰角的基本资料）。

考虑到以上每类基本产品中的各个基本产品只是空间分辨率和资料等级的不同，书中对各类产品只介绍其中的一种产品（产品号分别为19. 26. 30）

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2.1 基本反射率因子产品（ R ）

（图2.1 基本反射率因子产品图 上海）

产品介绍

上图为2000年8月31日00时39分0.5度仰角的基本反射率因子产品图，空间辨率为0.54海里*1度，探测范围124海里，资料等级16层（5~75 dBZ）， 雷达工作在降水模式VCP 21，产品代码19 R，从图中可见0014号台风(派比安)在上海登陆前台风眼区和外围螺旋雨带。图象右边的信息栏显示了产品生成时间、分辨率、产品代码等有关图像的一些信息。

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生成原理

该产品是4个连续0.13nm距离库上雷达后向散射功率平均而成，这个平均功率在RDA被转换成dBZ，并形成基本资料，然后径宽带通信送到RPG，图像上每个像素点代表了0.54海里×1度波束体积内云雨目标物的后向散射能量。

可调参数

1、每个产品可选择不同的显示仰角：

VCP11： 0.5、1.5、2.4、3.4、4.3、5.3、6.2、7.5、8.7、10.0、12.0、14.0、 16.7、19.5

VCP21： 0.5、1.5、2.4、3.4、4.3、6.0、9.9、14.6、19.5 VCP31或VCP32： 0.5、1.5、2.5、3.5、4.5

产品应用

1 探测降水强度、移动及发展趋势。

2 识别显著的强风暴结构特征，如弱回波区，回波墙，钩状回波，后向入流等。 3 识别锋面、飑线等天气学特征。

4 晴空模式下基本反射率因子产品可以探测诸如飞鸟、昆虫、森林火灾等非降水特征。

产品不足

1. 资料等级不可修改，晴空模式下最高可显示资料强度为28dBZ大小。

2. 地物回波和超折射回波干扰，抬高仰角一般可区分此类回波 3. 旁瓣假回波，发生在高仰角近距离处，一般仰角超过19.5度，该产品不再适用。

4. 产品分辨率随着离雷达站距离的增加而下降。

产品调阅

目的：在PUP显示屏上显示最新1.5仰角的19R产品。

操作步骤：在图像板产品区选择BASE REF 在图像板参数区选择 16 LEVEL 在图像板参数区选择 0.54 NM

在图像板参数区选择 LOWEST ELEVATION 在图像板参数区选择 ELEVATION UP

(以上四步也可通过图像板上数字键盘完成选择) 在图像板参数区选择 DED ASSOC RPG 在图像板参数区选择 SED RPG REQ

在图像板显示区选择 CLEAR SCREEN QUAD（或FULL SCREEN） 查看所申请的产品是否显示在屏幕上，否则有错误信息提示

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2.2平均径向速度产品（V）

（图2.2 平均径向速度产品图 上海）

产品介绍

上图为2000年 5月26日00时36分2.4度仰角平均径向速度图，空间辨率为0.27海里*1度，探测范围62海里，资料等级16层（-64海里/小时~64海里/小时）， 雷达工作在降水模式VCP 21，产品代码26 V，图中正速度（暖色调）表示离开雷达，负速度（冷色调）表示朝向雷达。从图中可见“S”型零速度线及两侧的正负速度区,当天为比较一致的西南气流。

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生成原理

多普勒雷达采样由于云雨降水粒子相对于雷达的运动而产生多普勒频移，以多普勒效应（f?2v/?）为基本原理，计算得到每个0.13海里×1度体积内降水目标物的平均径向速度。然后取两个连续0.13 距离库上第一个值而成，代表了0.27海里×1度体积内大气云雨目标物相对雷达的运动。

可调参数

1、每个产品可选择不同的显示仰角。如下：

VCP11： 0.5、1.5、2.4、3.4、4.3、5.3、6.2、7.5、8.7、10.0、12.0、14.0、 16.7、19.5

VCP21： 0.5、1.5、2.4、3.4、4.3、6.0、9.9、14.6、19.5 VCP31或VCP32： 0.5、1.5、2.5、3.5、4.5

2、资料等级：在用户控制单元（UCP）上健入? SE， （PASSWORD），VEL ?命令，用户可以根据需要任意修改速度产品的资料等级。

产品应用

1．探测地面相对风场，直接服务于警报、研究和预报。 2．探测大气结构。可根据风向风速随高度的变化监测各层冷暖平流及中低空急流。 3．探测风暴结构。根据平均径向速度图，可识别风场气旋、反气旋，风暴顶或近地面层的散度等。

4．制作、调整、更新由探空资料所得的速度矢端曲线。

5．降水边界识别，在降水边界区平均径向速度资料表现为辐合区，而在基本反射率因子场上表现为一个小于5dBZ的弱回波区，无法识别。

产品不足

1．距离折叠。当用户关心的区域发生距离折叠，可通过在远程UCP上调整脉冲重复频率（PRF）得到改善。

2．速度模糊。通过在远程UCP提高脉冲重复频率（PRF），可提高最大不模糊速度。另外在远程UCP上及时更新环境风场向量表也是十分重要的。

3．资料等级不够。当选用8层资料等级调整到较大速度时，较小的速度不可表示。

产品调阅

目的：在PUP显示屏上显示最新0.5仰角的26V产品。

操作步骤：在图像板产品区选择BASE VEL 在图像板参数区选择 16 LEVEL 在图像板参数区选择 0.27 NM

在图像板参数区选择 LOWEST ELEVATION (以上三步也可通过图像板上数字键盘完成选择) 在图像板参数区选择 DED ASSOC RPG 在图像板参数区选择 SED RPG REQ

在图像板显示区选择 CLEAR SCREEN QUAD（或FULL SCREEN） 查看所申请的产品是否显示在屏幕上，否则有错误信息提示

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2.3 基本谱宽产品（SW）

(图2.3 基本谱宽产品图 上海）

产品介绍

上图为2000年8月30日23时41分0.5度仰角的基本谱宽产品图，空间辨率为0.54海里*1度，探测范围124海里，资料等级8层（0海里/小时~20海里/小时）， 雷达工作在降水模式VCP 21，产品代码30 SW。从图中可见0014号台风(派比安)在上海登陆前台风眼区和外围螺旋雨带，高谱宽区位于雷达站北侧的螺旋雨带上,这与图2.1中强回波的分布是一致的.

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生成原理

基本谱宽表达了样本体积内云雨目标物的速度偏差大小。湍流、风切变、不均匀的下落速度和其它非气象因子均可导致高谱宽值，而典型的层状云降水其谱宽值平均小于7海里/小时。该产品也取两个连续0.13海里距离库上第一个谱宽值而成，代表了0.27海里×1度体积内云雨目标物的速度偏差。

可调参数

1、每个产品可选择不同的显示仰角。如下：

VCP11： 0.5、1.5、2.4、3.4、4.3、5.3、6.2、7.5、8.7、10.0、12.0、14.0、 16.7、19.5

VCP21： 0.5、1.5、2.4、3.4、4.3、6.0、9.9、14.6、19.5 VCP31或VCP32： 0.5、1.5、2.5、3.5、4.5

产品应用

1．评价平均径向速度产品。一般说来，高谱宽区蕴含着平均径向速度有较大的不确定性，应进一步与基本反射率因子资料对比分析。

2．降水边界识别。在降水边界处基本反射率因子产品一般小于5dBZ，雷达很难显示（降水模式），然而基本谱宽资料和平均径向速度资料一样，能显示反射率因子小于5dBZ的降水系统边界，从而确定降水边界。

产品不足

1．距离折叠。和平均径向速度产品一样，当感兴趣区域发生距离折叠，用户通过在远程UCP上调整脉冲重复频率（PRF）得到改善。

2．地面非气象目标物影响。地面移动的汽车、摇晃的树叶、水塔等都可以导致虚假的谱宽值，通过设置地物抑制参数解决。

3．系统噪声：系统噪声可导致奇异的谱宽值，可抬高仰角观测。

产品调阅

目的：在PUP显示屏上显示最新0.5仰角的29SW产品。

操作步骤：在图像板产品区选择BASE SPECTRUM WIDTH 在图像板参数区选择 8 LEVEL 在图像板参数区选择 0.27 NM

在图像板参数区选择 LOWEST ELEVATION (以上三步也可通过图像板上数字键盘完成选择) 在图像板参数区选择 DED ASSOC RPG 在图像板参数区选择 SED RPG REQ

在图像板显示区选择 CLEAR SCREEN QUAD（或FULL SCREEN） 查看所申请的产品是否显示在屏幕上，否则有错误信息提示

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三. 由基本反射率因子导出产品的生成、调阅和应用

由基本反射率因子导出的产品包括19类27种产品，如下表：

产品 产品 空间分辨率 资料 最大探 产品大小 号 等级 测距离 海里 海里*海里 （海里） （半径） （海里*海里） 8 124 124 组合反射 35 —— 0.54*0.54 8 248 248 2.2*2.2 —— 率因子 36 37 16 124 124 0.54*0.54 —— （CR） 38 16 248 248 2.2*2.2 —— （海里*海里） 16 124 124 组合反射 39 —— 0.54*0.54 率因子等 16 248 248 —— 直线 40 2.2*2.2 （CRC） （海里*海里） 反射率因 124 —— —— 子剖面 50 0.54*0.27(垂直) 16 （RCS） 分层组合 （海里*海里） 8 124~175 —— 248*248 2.2*2.2 反射率因 63 8 124~175 —— 248*248 2.2*2.2 子平均值 64 89 8 124~175 —— 248*248 2.2*2.2 （LRA） 分层组合 （海里*海里） 8 124~175 —— 248*248 2.2*2.2 反射率因 65 8 124~175 —— 248*248 2.2*2.2 子最大值 66 90 8 124~175 —— 248*248 2.2*2.2 （LRM） 弱回波区 （海里*海里） 8 124 27*27 —— 0.54*0.54 （WER） 53 风暴跟踪 N/A 248 248 —— —— 信息 58 （STI） 风暴结构 62 N/A 248 248 —— —— （SS） 冰雹指数 59 5 124 124 —— —— （HI） 回波顶高 （海里*海里） 41 16 124 124 —— 2.2*2.2 （ET） 回波顶高 （海里*海里） 16 124 124 —— 2.2*2.2 廓线 42 （ETC）

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垂直液态水含量（VIL） 强天气概率（SWP） 57 （海里*海里） 2.2*2.2 （海里*海里） 15.4*15.4 （海里*度） 1.1*1 （海里*度） 1.1*1 （海里*度） 1.1*1 （海里*度） 1.1*1 （海里*海里） APROX 5*5 N/A 16 N/A 16 16 16 16 100 124 124 124 124 124 124 124 124 124 124 124 124 124 —— —— —— —— —— —— —— —— 47 一小时降 水量 78 （OHP） 三小时降 水量 79 （THP） 风暴总降 水量 80 （STP） 用户可选 降水量 31 （USP） 数字降水 阵列 81 （DPA） 补充降水 资料 82 （SPD） N/A 124 124 —— 表3.1 WSR—88D由反射率因子导出的产品

这些由基本反射率因子导出的产品是以基本反射率因子资料为基础，经过严格的水文气象算法生成的，更加丰富、细致、准确描述了各类强天气的发生、发展、消亡，特别是对风暴结构的分析、了解，如组合反射率因子产品，弱回波区产品。而各种降水产品、冰雹指数产品等也为及时监测和预报强对流提供了很好的参考。

需要指出的是：这些产品虽然以基本反射率因子数据导出，但需要用户设置一些本地环境参数或阈值，这对产品的生成和应用具有很重要的意义。

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3．1组合反射率因子产品（CR）

（图3.1 组合反射率因子产品 上海）

产品介绍

上图为1998年8月9日16时11分组合反射率因子产品图，空间辨率为0.54海里*0.54海里，探测范围124海里，资料等级16层（5dBZ~75dBZ）， 雷达工作在降水模式VCP 21，产品代码37 CR。图中可见位于上海市区北部的强雷暴单体，在图像的上半部分还叠加了风暴综合属性表，表中列出风暴ID、最强回波及发生高度。是否为龙卷或中尺度气旋，出现冰雹/强冰雹的可能性、风暴的移向、移速等。

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生成原理

组合反射率因子产品显示了网格上方各个仰角上反射率因子的最大值，示意图如下：

此外，该产品可叠加风暴综合信息表。

可调参数

无参数可调。

产品应用

1．显示出整个可探测大气空间的最大反射率因子分布。

2．比较于基本反射率因子，有助于探测风暴结构特征和强度等。

3．通过组合反射率因子知道风暴的最强回波区域，再做剖面产品，有利于反映风暴的垂直结构。

4．可以叠加风暴综合属性表。

产品不足

1．比较弱的反射率因子被忽略。

2．反射率因子值发生的高度不可知。也许是一个值发生在0.5度仰角，而相邻值发生于19.5度仰角。

3．回波发展高度不可知。

4．非降水回波也许影响该产品的质量。 产品调阅

目的：在PUP显示屏上显示最新组合反射率因子产品（CR）。

操作步骤：在图像板产品区选择COMP REF 在图像板参数区选择 16 LEVEL 在图像板参数区选择 0.54 NM

(以上两步也可通过图像板上数字键盘完成选择) 在图像板参数区选择 DED ASSOC RPG 在图像板参数区选择 SED RPG REQ

在图像板显示区选择 CLEAR SCREEN QUAD（或FULL SCREEN） 查看所申请的产品是否显示在屏幕上，否则有错误信息提示

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3.2 组合反射率因子等值线（CRC）

（图3.2 组合反射率因子等值线产品 上海）

产品介绍

上图为2002年2月14日17时43分组合反射率因子等值线产品图，空间辨率为0.54海里*0.54海里，探测范围124海里，资料等级16层（20~>75dBZ）， 雷达工作在降水模式VCP 21，产品代码39 CRC，等值线间隔5dBZ。如有风暴探测到，图像上方可叠加显示风暴属性表。

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生成原理

本产品为组合反射率因子产品（CR）的以等值线形式表达，是根据用户设定 的等值线间隔对组合反射率因子作等值线分析所得。

可调参数

1、在用户控制单元（UCP）上健入? SE， （PASSWORD），C ?命令，用户可以根据需要任意改变该产品的两个基本参数： 等值线间隔：2~20 dBZ（缺省5dBZ）

等值线最小值：即从该值开始每隔5个dBZ 分析一条等值线，

产品应用

1．显示出整个可探测大气空间的最大反射率因子。 2．与组合反射率因子的等值线图象比，数字化更清晰。 3．风暴综合属性表可叠加显示。

产品不足

1．解释困难。

2．没有降水回波，不太直观。

3．等值线最大值处，一些较高的反射率因子值也许没有被分析。（如反射率因子是57，最大等值线是55，则56、57这样的值无法被分析）。

4．容易引起通信溢出。

产品调阅

目的：在PUP显示屏上显示最新组合反射率因子产品（CRC）。

操作步骤：在图像板产品区选择COMP REF COUNTOUR 在图像板参数区选择 16 LEVEL 在图像板参数区选择 0.54 NM

(以上两步也可通过图像板上数字键盘完成选择) 在图像板参数区选择 DED ASSOC RPG 在图像板参数区选择 SED RPG REQ

在图像板显示区选择 CLEAR SCREEN QUAD（或FULL SCREEN） 查看所申请的产品是否显示在屏幕上，否则有错误信息提示

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3.3反射率因子剖面产品（RCS）

（图3.3 反射率因子剖面产品 上海）

产品介绍

上图为2001年8月7日14时45分反射率因子剖面产品，空间分辨率为.54海里（水平）*0.27海里（垂直），最大水平探测范围124海里，最大探测高度70千英尺，资料等级16层（5dBZ~75dBZ）， 雷达工作在降水模式VCP 21，产品代码50 RCS，该剖面产品在PPI上的起始点P1（方位/距离）和结束点P2（方位/距离），以及P1、P2的中点标注在图像的下方，图像以P1为坐标原点，P1、P2为水平轴，单位海里，高度为垂直轴，单位千英尺。

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生成原理

反射率因子剖面产品（RCS）是对0.54海里*1度分辨率的所有各仰角基本反射率因子进行垂直内插所得，低于最低仰角和高于最高仰角的没有外推，该产品与常规雷达的RHI产品有如下不同点：

RCS用多仰角资料并进行垂直内插所得，而RHI产品是雷达进行垂直扫描所得。 RCS能在半径124mm的距离内对任意两点生成，而RHZ只能以雷达中心沿径向执行。

需要注意的是生成RCS产品，用户选取的P1、P2点距离雷达站RDA不超过124海里，两点间距离也不超过124海里。

可调参数

无参数可调。

产品应用

1．探测云、烟雾等的高度（在晴空模式下）。

2．探测强回波中心的高度，以便于判断对流性强弱。

3．探测回波顶层，在降水模式下，该产品可最小探测到强度小于5dBZ反射率因子。

4．测风暴结构特征，诸如弱回波区（WER），边界弱回波区（BWER）风暴倾斜角等。

5．监测降水事件的形成和消散。

产品不足

1．内插过程会导致一些资料的失真。

2．低于最低仰角和高于最高仰角的反射率因子资料没有进行外推 3．随着距雷达站距离越远。内插误差越大，产品垂直分辨率越低。

产品调阅

目的：在PUP在显示屏上显示最新反射率因子剖面产品（RCS）。

操作步骤：调阅基本反射率因子产品或组合反射率因子产品（见2.1节或3.1节）

用光标在基本反射率因子产品或组合反射率因子产品上选取P1、P2两点（每一个点距离雷达站RDA不超过124海里，两点间距离也不超过124海里）。

在图像板参数区选择 CROSS SECTION SELECT。 在图像板产品叠加选择 CURRENT CROSS SECTION。 在图像板产品区选择 REF CROSS SECTION 。 在图像板参数区选择 DEFAULT PARAMITERS。 在图像板参数区选择 DED ASSOC RPG 在图像板参数区选择 SED RPG REQ

在图像板显示区选择 CLEAR SCREEN QUAD（或FULL SCREEN） 查看所申请的产品是否显示在屏幕上，否则有错误信息提示

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3.4 分层组合反射率因子平均值产品（LRA）

（图3.4 中层（上）和低层（下）组合反射率因子平均值产品 上海）

产品介绍

上图为2001年8月7日15时26分中层（12~33千英尺）和低层（从地面到12千英尺）组合反射率因子平均值产品图，空间辨率为2.2海里*2.2海里，最大探测半径175海里，资料等级8层（5dBZ~57dBZ）， 雷达工作在降水模式VCP 21，产品代码分别为64 LRA和63 LRA。比较两张图可见强回波区主要位于低层，即12千英尺以下。

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生成原理

与组合反射率因子产品（CR）相同，但有以下几个差别：

1、CR产品取网格点上雷达探测范围内所有仰角反射率因子最大值，而LRA分高中低三层分别处理，且在每一层内取的是网格上对应的各仰角上基本反射率因子取平均所得。其中

高层：33千英尺~60千英尺 中层：12千英尺~33千英尺 低层：地面~12千英尺

2、分辨率不同，CR产品分辨率为0.54里*0.54海里或2.2海里*2.2海里，而LRA产品分辨率为2.2海里*2.2海里。

可调参数

无参数可调。

产品应用

1．了解各个高度层内的降水/非降水回波情况。

2．中层组合反射率因子平均值产品可用于监测强回波中心发展高度。

3．比较中、低层组合反射率因子平均值产品有助于区别降水回波和非降水回波。

产品不足

1．在距雷达较远处，组合反射率因子产品只包含一两个仰角的基本反射率因子，代表性不强。

2．在距离雷达站较近距离处，中、高层反射率因子平均值产品由于旁瓣假回波干扰而不可用。

3．低层组合反射率因子平均值产品往往是由非降水回波组成的。

产品调阅

目的：在PUP显示屏上显示最新中层组合反射率因子平均值产品（LRA）。

操作步骤：在图像板产品区选择LAYER COMP REF AVG 在图像板参数区选择 8 LEVEL 在图像板参数区选择 2.2 NM 在图像板参数区选择 MID ALT

(以上三步也可通过图像板上数字键盘完成选择) 在图像板参数区选择 DED ASSOC RPG 在图像板参数区选择 SED RPG REQ

在图像板显示区选择 CLEAR SCREEN QUAD（或FULL SCREEN） 查看所申请的产品是否显示在屏幕上，否则有错误信息提示

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3.5 分层组合反射率因子最大值产品（LRM）

（图3.5 中层组合反射率因子最大值产品 上海）

产品介绍

上图为2001年8月7日16时01分中层（12~33千英尺）组合反射率因子最大值产品图，空间辨率为2.2海里*2.2海里，探测半径124~175海里，资料等级8层（5dBZ~57dBZ）， 雷达工作在降水模式VCP 21，产品代码分别为66 LRM。从图中可以发现上海境内12~33千英尺存在强回波区域。

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生成原理

与分层组合反射率因子平均值产品（LRA）相同，不同点在于LRM产品各层内取的是网格点上多个仰角上基本反射率因子值中的最大值，产品分辨率仍为2.2海里*2.2海里，最大可探测半径仍为124—175nm。

可调参数

无参数可调 产品应用

1．了解多个高度层内降水与非降水回波层情况。 2．比较中、高层组合反射率因子最大值产品（66、90）和基本反射率因子产品（R）有助探测风暴的强度趋势。

3．用低层组合反射率因子最大值产品（LRM 65）有助于区分近地面的降水回波和非降水回波。

产品不足

1．在距雷达较远处，组合反射率因子最大值产品只包含一两个仰角的基本反射率因子，代表性不强。

2．在距离雷达站较近距离处，中、高层组合反射率因子最大值产品由于旁瓣假回波干扰而不可用。

3．由于该产品取的是每个网格点上多个仰角上基本反射率因子值中的最大值．放大了各层反射率因子值的一般情况，容易引起人们的误解。

产品调阅

目的：在PUP显示屏上显示最新中层组合反射率因子最大值产品（LRM）。

操作步骤：在图像板产品区选择LAYER COMP REF MAX 在图像板参数区选择 8 LEVEL 在图像板参数区选择 2.2 NM 在图像板参数区选择 MID ALT

(以上三步也可通过图像板上数字键盘完成选择) 在图像板参数区选择 DED ASSOC RPG 在图像板参数区选择 SED RPG REQ

在图像板显示区选择 CLEAR SCREEN QUAD（或FULL SCREEN） 查看所申请的产品是否显示在屏幕上，否则有错误信息提示

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3.6 弱回波区产品（WER）

（图3.6 弱回波区产品 上海）

产品介绍

上图为2001年8月7日15时02分弱回波区产品图，也称之为反射率因子的多层透视图，空间分辨率为0.54海里*0.54海里，最大探测范围124海里，资料等级8层（5dBZ~57dBZ）， 雷达工作在降水模式VCP 21，产品代码53 WER，共含8个平面，每个平面大小27海里*27海里。图像右边每个平面旁显示了该平面的采集时间、所在仰角，中心点高度。右边信息/标注栏中列出图像中心位置（方位/距离）、最强回波值，及当前显示区内探测到的风暴ID(若探测到风暴)。

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生成原理

弱回波区产品（WER）实际上是小区域内多个仰角基本反射率因子资料的分层垂直显示，选定一中心位置（方位/距离），则体扫描中每个仰角PPI资料以此为中心选取27nm×27nm的平面，最后得到多个垂直显示的反射率因子平面。由于雷达体积扫描覆盖方式（VCP）不同，该产品所包含的平面数亦不同，一般而言：

VCP11：14个平面 VCP21：9个平面

VCP11或/32：5个平面

此外，如果当前体扫描中风暴探测算法（后面将介绍）探测到风暴，则该产品从风暴跟踪算法（SCIT）获得风暴运动信息，据此适当调整各层反射率因子显示位置，并在右边标注/信息区中表明风暴ID，如果没有探测到风暴，则不作调整，用户注释区中显示风暴ID=N/S。

可调参数

无参数可调。

产品应用 1．显示反射率因子核心发生高度，可借助于WSR-88D产品颜色过滤和闪烁功能。 2．有助于显示风暴的倾斜，悬挂、回波窟窿等对流性风暴的回波特征。

3．当探测到风暴时，该产品调整了上面各层风暴分量（风暴探测算法）的移动。 4．通过动画显示，可以监测27×27海里内风暴单体的运动。 产品不足

1． 产品解释比较困难。

2． 风暴跟踪信息算法（SCIT）不精确带来的不合适位置调整，会影响倾斜、悬挂等的分析。

3． 远距离所显示的平面数十分有限。 产品调阅：

目的：在PUP显示屏上显示最新弱回波区产品（WER）。

操作步骤：在图像板产品区选择 WEAK ECHO REGION。 在图像板参数区选择 CENTER AZIMUTH。 在图像板键盘区输入方位角（如150.0）。 在图像板参数区选择 CENTER RANGE。 在图像板键盘区输入距RDA距离（如30.0）。 在图像板参数区选择 8 LEVEL 在图像板参数区选择 0.54 NM

在图像板参数区选择 DED ASSOC RPG 在图像板参数区选择 SED RPG REQ

在图像板显示区选择 CLEAR SCREEN QUAD（或FULL SCREEN） 查看所申请的产品是否显示在屏幕上，否则有错误信息提示

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3.7 风暴跟踪信息产品（STI）

（一）风暴跟踪信息图形产品

（图3.7.1 风暴跟踪信息图形产品 上海）

产品介绍

上图为2001年8月7日15时20分风暴跟踪信息图形产品，产品最大探测半径248海里，产品代码58 STI，图象共显示出多个强风暴单体的跟踪信息。图中风暴的每个位置间短线连接，对于新探测风暴，没有过去位置和预报位置，其中不同位置意义如下:

另外，图中绿色三角形表示产生冰雹的可能性(下一节介绍)，图象上方为所探测的各个风暴的属性表，包括风暴号、风暴位置（方位/距离）、出现冰雹/强冰雹的可能性、最大冰雹尺寸、以及0度和负20度层的高度。

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/pkqt.html