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第一章 引论1

1.1 我国新一代天气雷达网1

1.2 天气雷达发展简史1

1.3 我国新一代天气雷达系统的性能要求3

1.4 新一代天气雷达的应用领域3

1.4.1 对灾害性天气的监测和预警3

1.4.2 定量估测大范围降水4

1.4.3 风场信息4

1.4.4 改善高分辨率数值天气预报模式的初值场4

1.5 我国新一代天气雷达CINRAD概述4

1.5.1 雷达数据采集子系统（RDA）5

1.5.2 雷达产品生成子系统（RPG）7

1.5.3主用户处理器（PUP）9

1.5.4 新一代天气雷达的进一步改善11

1.6 新一代和传统天气雷达在探测强对流天气方面的评分对比11

1.6.1 局地强风暴12

1.6.2 龙卷13

1.6.3 暴洪14

1.6.4 综合14

1.7 本章小结15

2.1.1 后向散射截面17

2.1.2 圆球形粒子的散射17

第二章 多普勒天气雷达原理17

2.1 气象目标对雷达电磁波的散射17

2.1.3 粒子群的散射19

2.2 电磁波在大气中的衰减和折射19

2.2.1 电磁波在大气中的衰减19

2.2.2 电磁波在大气中的折射22

2.3 雷达气象方程26

2.3.1 一些重要的雷达参数26

2.3.2 雷达气象方程28

2.3.3 气象目标强度的雷达度量30

2.4.1 最大不模糊距离32

2.4.2 距离折叠32

2.4 距离折叠32

2.5 回波信号中信息的提取34

2.5.1 多普勒效应34

2.5.2 WSR-88D和CINRAD的速度探测方法35

2.5.3 最大不模糊速度与速度模糊36

2.5.4 获取I和Q值37

2.5.5 基数据的产生41

2.6 WSR-88D和CINRAD-SA雷达的取样技术43

2.6.1 两种基本取样模态44

2.6.2 三种取样方式44

2.6.3 体积扫描模式VCP44

2.7 本章小结45

3.2 反射率因子图47

3.2.1 降水回波47

3.1 雷达图像的PPI显示方式47

第三章 多普勒雷达图识别基础47

3.2.2 非降水回波51

3.3 识别径向速度图的基本知识53

3.3.1 较大尺度连续风场的识别53

3.3.2 大尺度水平风场不连续流型（锋区等）的识别58

3.3.3 γ中尺度（2～20 km）系统的速度图像特征60

3.4 本章小结61

第四章 雷达数据质量控制63

4.1 地物杂波抑制63

4.1.1 普通地物杂波63

4.1.2 异常地物杂波64

4.1.3 地物杂波抑制65

4.1.4 地物杂波抑制的实施66

4.1.5 地物杂波抑制的优点局限性70

4.1.6 间歇性点杂波抑制71

4.2 距离折叠和去折叠算法72

4.2.1 距离折叠72

4.2.2 距离去折叠算法73

4.2.3 距离去折叠个例77

4.2.4 距离去折叠算法的优点和局限性79

4.2.5 在雷暴被紫色覆盖情况下的一个应对技巧81

4.3 速度模糊和退模糊算法82

4.3.1 速度模糊82

4.3.2 速度退模糊算法83

4.3.4 速度退模糊算法的优点和局限性86

4.3.3 不适当的退模糊的速度86

4.4 本章小结87

第五章 对流风暴及其雷达回波特征90

5.1 对流风暴及其产生的环境条件90

5.1.1 对流风暴的分类90

5.1.2 普通对流单体的演变91

5.1.3 影响对流风暴结构和类型的环境因子91

5.1.4 风暴运动95

5.2 速度矢端图及其业务应用95

5.2.1 速度矢端图95

5.2.2 垂直风切变与水平涡度97

5.2.3 相对风暴气流和沿流线方向涡度98

5.2.4 相对风暴螺旋度100

5.2.5 本节小结102

5.3 强风暴的雷达回波特征102

5.3.1 弱垂直风切变环境中的强风暴——脉冲风暴的回波特征102

5.3.2 中等到强垂直风切变环境中多单体风暴的雷达回波特征104

5.3.3 超级单体风暴的反射率因子特征109

5.3.4 超级单体风暴的径向速度回波特征——中气旋116

5.3.5 飑线的雷达回波特征122

5.4 超级单体风暴动力学124

5.4.1 对流层中层旋转发展的初始特征124

5.4.2 风暴分裂124

5.4.3 右移风暴的选择性126

5.4.4 小结127

5.5 本章小结129

第六章 灾害性对流天气的探测与预警130

6.1 龙卷130

6.1.1 超级单体龙卷132

6.1.2 非超级单体龙卷143

6.2 大冰雹145

6.2.1 大冰雹形成和增长的环境特征145

6.2.2 大冰雹的多普勒天气雷达探测149

6.3 灾害性大风155

6.3.1 下沉气流的生成和维持155

6.3.2 弱垂直风切变条件下对流风暴产生的风害158

6.3.3 中等到强垂直风切变条件下对流风暴产生的风害163

6.4.1 造成短时暴雨的主要因子170

6.4 暴洪170

6.4.2 天气雷达在暴洪预报中的作用172

6.5 强对流天气预报和警报的发布176

6.5.1 强对流天气预警步骤176

6.5.2 强对流天气预警的发布179

6.6 本章小结180

第七章 雷达产品与算法181

7.1 基本产品182

7.1.1 反射率因子（R）182

7.1.2 平均径向速度（V）和谱宽（SW）183

7.2 一些算法简单的重要导出产品183

7.2.1 相对于风暴的平均径向速度图（SRM）183

7.2.3 强天气分析（SWA）184

7.2.2 相对于风暴的平均径向速度区（SRR）184

7.2.4 组合反射率因子（CR）185

7.2.5 回波顶（ET）185

7.2.6 垂直累积液态水（VIL）185

7.2.7 剖面产品187

7.3 风暴单体识别与跟踪算法及其产品187

7.3.1 引言187

7.3.2 SCIT算法188

7.3.3 算法表现的评估193

7.3.4 SCIT算法的产品196

7.3.5 本节小结196

7.4.1 冰雹指数产品197

7.4 冰雹指数（HI）产品及其算法197

7.4.2 旧的冰雹算法199

7.4.3 新的WSR 88D冰雹探测算法199

7.5 中气旋（M）和龙卷式涡旋特征（TVS）算法与产品207

7.5.1 WSR-88D中气旋算法207

7.5.2 中气旋（M）产品208

7.5.3 WSR-88D旧算法中的龙卷式涡旋特征TVS算法和产品209

7.5.4 中气旋和龙卷涡旋特征算法的改善210

7.6 VAD风廓线算法216

7.6.1 VAD风廓线算法216

7.6.2 速度方位显示风廓线产品VWP217

7.7 降水算法及其产品217

7.7.1 降水检测功能块PDF218

7.7.2 雨量计数据获取219

7.7.3 反射率因子预处理219

7.7.4 降雨率转换221

7.7.5 降水累加222

7.7.6 利用雨量计数据对雷达估测降水进行订正223

7.7.7 降水产品生成224

7.7.8 目前的局限性和未来的挑战226

7.7.9 随后的降水处理227

7.7.10 小结229

7.8 本章小结230

8.1.1 引言232

8.1 2002年5月27日安徽超级单体风暴个例232

第八章 多普勒天气雷达实际应用个例分析232

8.1.2 天气背景233

8.1.3 多普勒雷达资料分析235

8.1.4 强对流天气预警242

8.1.5 总结和讨论242

8.2 WSR-88D描述一次超级单体与弓形回波的相互作用243

8.2.1 引言243

8.2.2 风暴发生前的环境和风暴尺度事件243

8.2.3 风暴相互作用和结果的WSR-88D描述245

8.2.4 强对流天气的预警247

8.3 夏威夷Kona低压造成的灾害性天气和弓形回波248

8.3.1 引言248

8.3.2 天气系统250

8.3.3 中尺度分析253

8.3.4 预报根据258

8.3.5 结论和总结259

8.4 雷达“三体散射长钉”：一个可用于业务预报的大雹特征260

8.4.1 发生于湖南的两次强对流风暴事件的多普勒天气雷达资料分析260

8.4.2 2002年12月19日福建龙岩CINRAD-SA雷达观测到的冬季冰雹过程269

8.4.3 小结271

8.5 一次系列下击暴流事件的多普勒天气雷达分析273

8.5.1 引言273

8.5.2 天气背景273

8.5.3 多普勒雷达资料分析274

8.5.4 下击暴流强迫机制的讨论280

8.5.5 小结281

8.6 WSR-88D雷达对强降水事件的降水估计282

8.6.1 引言282

8.6.2 数据282

8.6.3 气候学分析283

8.6.4 个例研究285

8.6.5 总结和结论296

8.7 一次强烈龙卷过程的新一代天气雷达探测297

8.7.1 引言297

8.7.2 天气背景297

8.7.3 多普勒天气雷达资料分析299

8.7.4 讨论与总结305

参考文献307