基于两种雷达的大气运动垂直速度检测方法及系统技术方案

本发明专利技术提出了一种基于两种雷达的大气运动垂直速度检测方法及系统，所述方法包括以下步骤：步骤S1：通过风廓线雷达探测得到大气运动垂直速度谱数据，并通过云雷达探测得到降水粒子运动垂直速度谱数据；步骤S2：将探测得到的大气运动垂直速度谱数据及降水粒子运动垂直速度谱数据输出至数据处理器；步骤S3：所述数据处理器将所述大气运动垂直速度谱中(Vr-σw，Vr+σw)或(Vr-σw/2，Vr+σw/2)区间定位为检测屏蔽区；步骤S4：所述数据处理器在所述检测屏蔽区以外对所述风廓线雷达垂直速度谱进行检测处理得到大气垂直运动速度。本发明专利技术修正了降水条件下风廓线雷达探测到的大气垂直运动速度，提高降水条件下风廓线雷达探测大气运动的准确度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及大气科学
，特别涉及一种基于风廓线雷达及云雷达的大气运动垂直速度检测方法及系统。
技术介绍
风廓线雷达是通过向高空发射不同方向的电磁波束，接收并处理这些电磁波束因大气垂直结构不均匀而返回的信息进行高空风场探测的一种遥感设备。风廓线雷达利用多普勒效应能够探测其上空风向、风速等气象要素随高度的变化情况，具有探测时空分辨率高、自动化程度高等优点。风廓线雷达能够提供以风场为主的多种数据产品，其基本数据产品包括径向速度、谱宽、信噪比、水平风向、水平风速、垂直速度和反映大气湍流的折射率结构常数cn2等的廓线。 风廓线雷达采用多普勒技术可以获得大气运动相对于雷达的径向速度，通过进行多射向的速度测量，在一定的假定条件下可估测出回波信号所在高度上的风向、风速和垂直运动，从而获取大气风廓线资料。 如图1a所示，在晴好天气的情况下，风廓线雷达的探测精度较高，风廓线雷达测得的径向速度Vr是大气的垂直运动速度w；但在降水天气的情况下，风廓线雷达对降水粒子非常敏感，因此，在降水条件下特别是在对流性降水条件下风廓线雷达测风性能会受到影响。如图1b所示，当有降水粒子存在时，由于其后向散射信号常常大于大气湍流的散射，按照风廓线雷达检测多普勒谱中最大信号(Spectral Peak)的方法，测得的Vr是降水粒子下落速度vp，从而造成测风误差，Wuertz等人(1988)分析了降水对风廓线雷达探测精度的影响，得到的结果是：在均匀性降水条件下精度为2m/s，是晴空条件下1m/s的精度的两倍，在随时间和空间变化剧烈的降水条件下，其探测误差达到4m/s以上，原因是垂直运动速度修正不合理和降水的不均匀。
技术实现思路
本专利技术的目的是提出一种基于两种雷达的大气运动垂直速度检测方法及系统，能修正降水条件下风廓线雷达探测到的大气垂直运动速度，提高降水条件下风廓线雷达探测大气运动的准确度。 为达到上述目的，本专利技术提出了一种基于两种雷达的大气运动垂直速度检测方法，两种雷达分别为风廓线雷达及云雷达，包括以下步骤： 步骤S1：将风廓线雷达及云雷达的天线均指向探测区的天空，通过风廓线雷达探测得到包括大气运动垂直速度及降水粒子垂直运动速度的垂直速度谱，并通过云雷达探测得到降水粒子运动垂直速度谱； 步骤S2：将风廓线雷达探测得到的垂直速度谱及云雷达探测得到降水粒子运动垂直速度谱输出至数据处理器； 步骤S3：所述数据处理器根据云雷达探测到的降水粒子运动垂直速度谱得到降水粒子运动垂直速度Vr及降水粒子运动垂直速度谱的谱宽σw，并将风廓线雷达探测得到的垂直速度谱中(Vr-σw，Vr+σw)或(Vr-σw/2，Vr+σw/2)区间定位为检测屏蔽区； 步骤S4：所述数据处理器在所述检测屏蔽区以外对所述风廓线雷达探测得到的垂直速度谱进行检测处理得到大气垂直运动速度。 进一步，在上述基于两种雷达的大气运动垂直速度检测方法中，所述步骤S4具体包括： 所述数据处理器检测所述风廓线雷达探测得到的垂直速度谱中检测屏蔽区外的速度功率值，选取风廓线雷达的功率最大值对应的速度值为大气垂直运动速度。 另，本专利技术还提供一种基于两种雷达的大气运动垂直速度检测系统，包括：风廓线雷达、云雷达及连接于所述风廓线雷达、云雷达的数据处理器，所述风廓线雷达、云雷达的天线均指向探测区的天空，所述风廓线雷达用于探测得到包括大气运动垂直速度及降水粒子垂直运动速度的垂直速度谱； 所述云雷达用于探测得到降水粒子运动垂直速度谱； 所述数据处理器用于根据云雷达探测到的降水粒子运动垂直速度谱得到降水粒子运动垂直速度Vr及降水粒子运动垂直速度谱的谱宽σw，并将风廓线雷达探测得到的垂直速度谱中(Vr-σw，Vr+σw)或(Vr-σw/2，Vr+σw/2)区间定位为检测屏蔽区； 所述数据处理器还用于在所述检测屏蔽区以外对所述风廓线雷达探测得到的垂直速度谱进行检测处理得到大气垂直运动速度。 进一步，在上述基于两种雷达的大气运动垂直速度检测系统中，所述数据处理器还用于检测所述风廓线雷达探测得到的垂直速度谱中检测屏蔽区外的速度功率值，选取风廓线雷达的功率最大值对应的速度值为大气垂直运动速度。 本专利技术通过将云雷达探测到的降水粒子运动垂直速度作为修正风廓线雷达大气垂直运动速度的参考并定位检测屏蔽区，从而修正降水条件下风廓线雷达探测到的大气垂直运动速度，提高降水条件下风廓线雷达探测大气运动的准确度。 附图说明 图1a为晴好天气下风廓线雷达的多普勒速度谱的示意图； 图1b为降水天气下风廓线雷达的多普勒速度谱的示意图； 图2为本专利技术基于两种雷达的大气运动垂直速度检测方法的流程示意图； 图3a为风廓线雷达探测得到大气运动垂直速度谱的示意图； 其中，A为晴好天气下大气运动垂直速度谱线，B为降水天气下大气运动垂直速度谱线； 图3b为天气雷达或云雷达探测得到降水粒子垂直速度谱的示意图； 其中，C为降水粒子的垂直速度谱线； 图3c为修正后风廓线雷达大气运动垂直速度谱的示意图； 图4为本专利技术基于两种雷达的大气运动垂直速度检测系统的示意图。 具体实施方式 下面结合附图详细说明本专利技术的优选实施例。 请参阅图2，图2为本专利技术基于两种雷达的大气运动垂直速度检测方法的流程示意图。本专利技术一种基于两种雷达的大气运动垂直速度检测方法，两种雷达分别为风廓线雷达及云雷达，包括以下步骤： 步骤S1：将风廓线雷达及云雷达的天线均指向探测区的天空，通过风廓线雷达探测得到包括大气运动垂直速度及降水粒子垂直运动速度的垂直速度谱，并通过云雷达探测得到降水粒子运动垂直速度谱； 请一并参阅图3a，图3a为风廓线雷达探测得到大气运动垂直速度谱的示意图。图3a中，纵轴代表风廓线雷达的功率，横轴代表大气运动垂直速度Vr。此时，降水条件下风廓线雷达探测到的大气垂直运动速度存在较大的误差，需要进行修正。 请一并参阅图本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于两种雷达的大气运动垂直速度检测方法，两种雷达分别为风廓线雷达及云雷达，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1：将风廓线雷达及云雷达的天线均指向探测区的天空，通过风廓线雷达探测得到包括大气运动垂直速度及降水粒子垂直运动速度的垂直速度谱，并通过云雷达探测得到降水粒子运动垂直速度谱；步骤S2：将风廓线雷达探测得到的垂直速度谱及云雷达探测得到降水粒子运动垂直速度谱输出至数据处理器；步骤S3：所述数据处理器根据云雷达探测到的降水粒子运动垂直速度谱得到降水粒子运动垂直速度Vr及降水粒子运动垂直速度谱的谱宽σw，并将风廓线雷达探测得到的垂直速度谱中(Vr‑σw，Vr+σw)或(Vr‑σw/2，Vr+σw/2)区间定位为检测屏蔽区；步骤S4：所述数据处理器在所述检测屏蔽区以外对所述风廓线雷达探测得到的垂直速度谱进行检测处理得到大气垂直运动速度。

【技术特征摘要】
1.一种基于两种雷达的大气运动垂直速度检测方法，两种雷达分别为风廓线雷
达及云雷达，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1：将风廓线雷达及云雷达的天线均指向探测区的天空，通过风廓线雷达
探测得到包括大气运动垂直速度及降水粒子垂直运动速度的垂直速度谱，并通过
云雷达探测得到降水粒子运动垂直速度谱；
步骤S2：将风廓线雷达探测得到的垂直速度谱及云雷达探测得到降水粒子运动
垂直速度谱输出至数据处理器；
步骤S3：所述数据处理器根据云雷达探测到的降水粒子运动垂直速度谱得到降
水粒子运动垂直速度Vr及降水粒子运动垂直速度谱的谱宽σw，并将风廓线雷达
探测得到的垂直速度谱中(Vr-σw，Vr+σw)或(Vr-σw/2，Vr+σw/2)区间定位
为检测屏蔽区；
步骤S4：所述数据处理器在所述检测屏蔽区以外对所述风廓线雷达探测得到的
垂直速度谱进行检测处理得到大气垂直运动速度。
2.根据权利要求1所述的基于两种雷达的大气运动垂直速度检测方法，其特征
在于，所述步骤S4具体包括：
所述数据处理器检测所述风廓线雷达探测得到的垂直速度谱中检测屏蔽区外的
速度功率值，选取...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴蕾，马舒庆，
申请(专利权)人：中国气象局气象探测中心，
类型：发明
国别省市：北京;11