地基W波段测云雷达探测能力分析及云参数反演初步研究

发布时间：2020-05-06 06:35

【摘要】：近年来我国的毫米波测云雷达技术发展迅猛,毫米波雷达以其在非降水云方面的探测优势受到众多学者的青睐。目前国内的Ka波段云雷达技术已较为成熟,并正在大力发展W波段云雷达。与Ka波段云雷达相比,W波段云雷达的波长更短,后向散射能力更强,能探测更小粒子。本论文是在中国科学院大气物理研究所主持的国家自然科学基金委重大科研仪器设备研制专项多波段多大气成分主被动综合探测系统中相关研究工作的一个内容。具体利用APSOS系统中由安徽四创公司研制成功的国内首台地基W波段测云雷达,探讨了该台雷达的探测能力,并对安徽淮南和西藏羊八井所探测到的云进行了云参数研究。本文主要研究内容和结果如下:(1)介绍了该台雷达的系统参数、技术指标、定标情况。通过安徽淮南和西藏羊八井的联调观测试验表明该台雷达运行状况良好,能满足对云目标的连续观测。(2)W波段测云雷达技术在国内还尚未成熟,其测云能力值得重点关注。本文探讨了该台雷达的探测能力,其中包括雷达电磁波的散射和衰减以及雷达的最小可测回波强度,并对两次个例的回波进行了分析。结果表明对于W波段雷达,在遇到降水等大粒子时会发生米散射导致回波弱化;W波段雷达衰减的影响不能忽略,利用逐库订正法完成了衰减订正的初步研究,其进一步订正还需考虑粒子相态、形状、尺度大小、回波强度等因素;雷达探测能力可通过选取合适的信号处理方式得到提升,在垂直上视模式下建议选取256个脉冲积累处理。(3)云雷达不仅能提供直观的云宏观参数,还能通过反演得到云微物理参数。本文利用阈值法提取云的宏观参数,用国外单雷达反演技术反演云微物理参数,根据不同云类选择合适的经验公式进行云内液态水含量、冰水含量和粒子有效半径的反演。并与脉冲能量为550mJ的激光雷达进行了对比验证,结果表明激光雷达以其灵敏度较高的特点在探测薄云时有优势,而当云层厚度超过1.5km厚时,激光雷达无法穿透云层。云雷达在探测厚云和多层云时要优于激光雷达,在探测8km以上云时,其探测能力较差,灵敏度有待提高。经过多次试验发现:两台雷达虽然在探测能力上有所差异,但其探测的云区以及反演所得到的微物理参数都在理论误差范围内且具有较好的一致性。
【图文】：

W波段测云雷达工作原理框图

图 2-2 W 波段测云雷达实际观测地点和工作图发射分系统射分系统采用全相参体制，发射管为 W 波段分布作用速调管，它源产生的 W 波段毫米波脉冲信号进行高增益放大，输出大概率、
【学位授予单位】：成都信息工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：P412.25

【参考文献】

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1 黄毅梅;周毓荃;;95GHz云雷达对一次冷锋云系结构的观测分析[J];高原气象;2012年04期

2 王振会;纪雷;黄兴友;滕煦;赵凤环;;机载W波段测云雷达回波强度衰减订正仿真研究[J];高原气象;2011年02期

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本文编号：2650846