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南昌多普勒雷达与713－C雷达降水回波产品对比分析初探
苏涵智 , 应冬梅 , 支树林 , 黄祖辉
（江西省环境预报中心，江西 南昌 330046）
摘 要：通过对比多普勒雷达和713-C雷达在同一时间、同一站点对降水回波的探测资料，找出它们在同类产品上的差异，对完成713-C雷达观测向多普勒雷达观测的过渡，用好多普勒雷达提供参考性意见。
关键词：多普勒天气雷达 713-C雷达 降水回波 对比
中图分类号：Ｐ412.25 文献标识码：Ａ 文章编号：1007－9033（2004）01－0043－03
南昌多普勒雷达—WSR-98D继承了美国WSR-88D的先进技术，并作了重要的改进及二次开发，713－C是国产的数字化雷达，两者在性能上的差别必然导致产品上的差别。WSR-98D利用多普勒效应能获取回波反射率、径向速度、速度谱宽3种基本数据，根据3种基本数据能获得76种气象产品。713-C雷达只能获取基于反射率的少数几种产品。由于713-C不能获取回波的径向速度、速度谱宽等数据，因此只能基于713-C的反射率回波产品，如PPI、RHI等找出多普勒雷达产品中与之对应的产品进行比较、分析，找出它们的差异，使我们能更好地利用多普勒雷达气象产品作出准确的短时预报。
1 探索回波灵敏度的区别
根据标准雷达气象方程:
Ρr=π3·ρt·G2·θ2·CT·|K|2·ZeL·／210·λ2·R2·ln2
式（１）中，Ρr为返回到接收天线的功率，ρt为发射机峰值功率，G为天线增益，C为电磁波传播速度，θ为天线波瓣宽度，T为发射脉冲宽度，K为复折射指数，R为目标距雷达距离，Ze为等效反射率因子，L为损耗系数。
２部雷达是同一时刻、同一站点、对同一目标进行观测，因此可以忽略气象因素对它们的影响，认为它们是相同的。即｜K｜多=｜K｜713 ， Ze多=Ze713 ，L多=L713 ，C是常数。因此可得出：
Ρr多谱勒/Ρr713=Pf多 G2多θ2多T多λ2713 / Pf713 G2713 θ2713 T713 λ2多
将２部雷达的参数代入（２）式中，可得Ρr多谱勒/Ρ
r713=700*452*12*4.7*5.52/200*422*1.12*2*10.92=201533062.5/101437126.5≈2(1.98)。
通过计算可以看出，２种雷达对同一目标探测，WSR-98D天线接收到的功率是713－Ｃ雷达天线接收功率的2倍。WSR-98D接收机灵敏度比713-C雷达约高7dBz。因此WSR-98D对弱回波探测能力比713－Ｃ雷达强。WSR-98D雷达接收回波的灵敏度比713-C雷达高7 dBz
，所以WSR-98D雷达能探测到晴空湍流回波。这种晴空回波的强度较低，可能意义不大，但回波中的多普勒速度信息却对某些天气，特别是强对流天气的预警有着至关重要的作用。和雷达波长、季节以及１
d中的时刻有关，晴空回波可延伸到55～100 km、高1～3
km范围。如2001年11月9日我省为晴空区，ＷＳＲ－９８Ｄ雷达探测到大片晴空下的回波强度为-8～ +8 dBz（图1）。另外，WSR-98D雷达还能探测到毛毛雨回波。而713-C雷达则两者都不能。10
月3日09时21分，测站下很小的毛毛雨，713-C雷达观测无回波（图２）；而WSR-98D雷达探测有大片强度为15～20
dBｚ的弱的层状云降水回波（图２）。
图1 11月9日多普勒雷达晴空回波
 
图2 2001年10月3日2部雷达图
２ 探测降水回波范围的区别
2001年10月26日,2部雷达同时开机。WSR-98D雷达探测到密集的混合型降水回波，并连成西南—东北向
的宽带回波。而713-C雷达只探测到较强的降水回波，回波与回波之间没有连接。
图３和图４分别是2001年10月31日713－C雷达和多普勒雷达所测得回波图。从２幅图中可以看出，２种雷达对降水区的位置定位得都十分准确，但多普勒雷达显示的回波区明显大于713－C雷达，说明多普勒雷达的精度要明显高于传统雷达，精确幅度在5～15
dBz左右。也即强度在10～15 dBz及以下的回波用传统的713雷达是探测不到的，而多普勒雷达则可探测到5～15 dBz范围内的弱回波。
图3 10月31日11:51雷达PPI图
图4 10月31日11:42多普勒雷达PPI图
 
图5 11月02日2部雷达RHI图
图5是11月2日2部雷达对同一区域的降水回波做高度—距离的显示情况。从图中可以看出，与强度分布相似，２幅图显示在距雷达120
km处的强回波顶高为5
km。但多普勒雷达将强回波周围相对较弱的回波也清晰地反映出来了，而713－C雷达则未能达到如此精度。这再次证实了多普勒雷达对弱回波区探测的高效和不可替代性。另外，新一代多普勒天气雷达可沿任意两点间（在雷达230
km范围内，且两点距离不超过230 km）做垂直剖面，而713-C雷达只能沿一径向作高度—距离显示。这也是多普勒雷达在获取强度产品方面的优势所在。
３ 多普勒天气雷达可获取大气径向运动速度
大气径向运动速度是只有多普勒天气雷达才能生成的产品，常规的713-C雷达无相应的产品生成。径向速度可以很直观地反映大气在不同层次上的风场分布情况。通过风场反演后和高空探测资料的对比，发现径向速度产品具有极好的空间代表性，且可反映出风场随时间的变化情况，从而初步实现了气象产品的四维同化。
４ 多普勒天气雷达可获取累积降水量
WSR-98D雷达可观测到１ h累积降水量和3 h累积降水量，并能显示风暴总累积降水量。这3种累积降水
量的算法目前只是理论上的1个平均值，没有根据地形、经纬度、季节等因素作相应调整。各台站还要经过长期的统计、分析，总结出适合本站的累积降水量产品。
５ 更为准确的指导人工增雨作业
WSR-98D雷达有精确的电子地图，可以将省、市（县）区域及名称、河流、机场、经纬度等地理信息加载到产品上，使人们对回波区的位置和周围环境一目了然，这为回波区的精确定位提供了可能，也为指导人工增雨工作提供了方便。而713-C雷达只能利用人工绘制的地图进行大概地形指导作业，这种指导往往是比较粗糙的。
6 WSR-98D与713-C雷达在RHI方面的操作差别
（１） WSR-98D雷达使用多仰角插值处理，而713-C雷达不存在插值处理。
（２）
WSR-98D雷达在反射率垂直剖面（RCS）产品方位角方面有更好的分辨率。WSR-98D波束宽度<1.0°，而713-C雷达波束宽度>1.0°。
（３） 713－C的RHI扫描总是沿某一径向,WSR-98D可以沿任何两点间（在雷达230 km范围内，且两点距离不超过230 km）做垂直剖面。
7 多谱勒雷达可获取风场资料
WSR-98D雷达可通过降水回波的径向速度反演出本站的风向风速，而713-C雷达没有测风功能。
８ 结语
（1） 多普勒雷达的回波强度要明显高于713雷达，幅度在5～15 dBz左右。
（２）多普勒雷达对回波区定位准确，能更好地指导防汛和人工增雨工作。
（3） 除强度产品外，多普勒雷达能获取常规雷达所不能生成的７０余种产品。
Primarily Study Of Comparison Analysis Of
Nanchang Doppler Radar
And 713-C Radar Precipitation Echo Product
SU Han-zhi , YING Dong-mei , ZHI Shu-lin ,
Huang Zu-Hui
(Environmental Prediction Center Of Jiangxi Province ,Nanchang
330046,China)
Abstract:By comparison analysis of Nanchang
Doppler radar and 713-C radar precipitation echo data at same time and at
same station,We find difference in product of some type. In order to
accomplish transferring from 713-c radar to Doppler radar and use well
Doppler radar, reference is suggested.
Key words:Doppler Radar 713-C Radar Precipitation Echo Comparison
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收稿日期：2003年05月12日
改回日期：2003年10月26日
第一作者简介：苏涵智（1963－），男，工程师，主要从事大气探测工作。 |
