【更正】在天气雷达监测分析和短临预警（续1）中的信息有点过期了，材料整理时间是在16年，并且信息很落后了。INCA和HRRR并未参加B08FDP，在B08FDP的时代，HRRR还未真正业务化，而是它的前身，著名的RUC系统。国内短临预报的进展目前早已超越最后所描述的范畴。为了减小误导，已将该文删除。在此感谢北京城市气象研究院的同事给予的指正！算法
【福利赠送】请收听本周末和将来一周天气状况介绍。语音素材来自北京市气象服务中心TTS自动合成语音。微信
【说明】上一节介绍了雷达监测和短临预警的研究进展，今天以北京南郊观象台的雷达为例简要介绍一下经常使用的雷达产品，还有常见的激光雷达产品。内容有些枯燥，对气象专业不感兴趣的请略过。该文大多摘自雷达技术手册，旨在对天气雷达产品作个科普介绍，有不妥之处请批评指正。app
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【正文开始】
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第三章 天气雷达产品介绍.net
一、新一代天气雷达产品概述设计
中国新一代天气雷达组网的型号分S波段和C波段共有7种：CINRAD-SA（ WSR-98D）、CINRAD-SB、CINRAD-SC、CINRAD-CB 、CINRAD-CC、CINRAD-CCJ、CINRAD-CD，参照WSR-88D说明书能够分为四大类共76种产品。这四大类为：（1）基本数据产品（2）物理量产品（3）自动识别产品（4）风场反演产品。这四类产品中最经常使用的仍是基本数据产品。下图是基于雷达基数据的数据流示意图：3d
二、CINRAD-SA产品介绍code
北京南郊观象台的多普勒雷达采用的是CINRAD-SA，雷达以连续的立体扫描来获取所有的基数据，其立体扫描目前有三种模式，降水模式VCP11按照0.5°到19.5°进行14个仰角的PPI扫描采样，降水模式VCP21采用9个仰角作PPI扫描采样，晴空模式VCP31（0.5°到4.5°）采用5个仰角的PPI扫描采样。如下以CINRAD-SA多普勒雷达产品进行简要介绍。orm
CINRAD-SA由雷达数据采集子系统（RDA）、雷达产品生成子系统（RPG）和主用户终端子系统（PUP）三个子系统以及链接他们的通信线路组成，对强对流天气、热带气旋、暴雨等灾害性天气具备很强的监测和预警能力。CINRAD-SA多普勒雷达产品包括基本产品和导出产品，产品由雷达产品生成子系统（RPG）生成。基本产品包括反射率因子、基本径向速度和谱宽等3类，共15种产品。最经常使用的有组合反射率因子（CR 35）、反射率因子垂直剖面（RCS50）、回波顶（ET 41）、一小时累积降水（OHP 78）、三小时累积降水（THP 79）、垂直累积液态水（VIL57）、弱回波区（WER 53）、速度方位显示风廓线（VWP 48）。
雷达产品分类
基本产品是从RDA接到的数字化基本数据，RPG直接生成的操做员指定仰角上的不一样分辨率和数据显示级别的基本反射率因子（R）、基本径向速度（V）和基本谱宽（SW）等产品。基本产品比其余导出产品更能直观的反映锋面，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当中最经常使用的产品。导出产品则由数字化的基本数据通过使用特定算法作进一步处理而生成的产品。这些算法包括风暴单体的识别和追踪算法（SCIT）、冰雹算法（HDA）、中气旋探测算法（MDA）、VAD风廓线算法以及降水算法（PPS）等。
基本产品
SA多普勒天气雷达的基本产品包括Ｒ、V、SW三类共15种产品，全部基本产品均以三种分辨率之一及1°波束宽度彩色显示在360°方位角的极坐标中，全部基本产品的位置均相对于RDA的位置来显示，波束老是源自RDA，而不是操做员所在的PUP或RPG，每一种产品都有一个惟一的识别号、数据等级和分辨率。反射率因子产品中最经常使用的是19号产品，分辨率为1*1km，数据等级16级，最大探测距离230km。该产品用于探测降水强度、降水移动以及发展趋势，可识别显著的强风暴结构特征，如弱回波区、回波墙、勾状回波、后向入流等，也可识别封面、飑线等天气学特征。基本颈向速度产品中最经常使用的是27号产品，分辨率为1*1KM，数据等级16级，最大探测距离230km。该产品应用于探测地面相对风场，直接服务于警报、研究和预报，还能够应用于探测大气结构，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；此外还能够用于探测风暴结构，根据平均径向速度图，可识别风场气旋、反气旋，风暴顶或近地面的散度等。谱宽产品中最经常使用的是30号产品，分辨率为1*1km，数据等级16级，最大探测距离230km。利用谱宽能够评估基本径向速度产品的可靠性。通常来讲，越高的谱宽值所反映出的速度估算越具备不肯定性。此外还能够用于降水边界识别。许多边界（密度不连续）可产生很是弱的反射率因子回波，在降水模式中的基本反射率因子产品显示的最小值为5dBz，谱宽能显示反射率因子小于5dBz的降水系统边界，从而肯定降水边界。
导出产品
SA导出产品有30多种，经常使用的有组合反射率因子（CR 35）、反射率因子垂直剖面（RCS 50）、径向速度垂直剖面（VCS 51）、回波顶（ET 41）、一小时累积降水（OHP 78）、三小时累积降水（THP79）、垂直累积液态水（VIL 57）、弱回波区（WER 53）、速度方位显示风廓线（VWP 48）等等。
1) 组合反射率因子(CR 35)
组合反射率因子CR表示的是在一个体积扫中，将常定仰角方位扫描中发现的最大反射率因子投影到笛卡尔格点上的产品。组合反射率因子可显示出整个可探测大气空间的最大反射率因子分布，经过组合反射率因子知道风暴的最强回波区域，再作剖面产品，有利于反映风暴的垂直结构；
2）反射率因子垂直剖面（RCS 50）和径向速度垂直剖面（VCS 51）
反射率因子垂直剖面RCS产品是对全部各仰角基本反射率因子进行垂直内插所得，径向速度垂直剖面VCS是对平均径向速度产品各仰角资料进行垂直内插所得。剖面并不必定要沿着雷达径向，操做员可在雷达230km距离内任意指定二个相隔距离小于230km的端点作剖面。反射率因子垂直剖面产品RCS主要被用来检查风暴结构特征，如悬锤状、倾斜度、弱回波区及有界弱回波区。
3) 回波顶（ET 41）
回波顶ET是16个数据级别的产品，它是在≥18dBz（可调阈值）反射率因子被探测到时，显示以最高仰角为基础的回波顶高。回波顶是以平均海平面（MSL）为参考的，他是在雷达230km内的4*4笛卡尔网格上。此产品可经过对最高顶定位来识别较有意义的风暴。
4) 一小时累积降水（OHP 78）及三小时累积降水（THP 79）
一小时累积降水OHP和三小时累积降水THP是CINRAD-SA多普勒天气雷达的降水算法的输出产品，产品使用笛卡尔网格点，分辨率为2*2km，产品给出的是雷达230km内的降水累积，并能显示16个累积数据级别。在探测到降水后，OHP产品是每一个体扫更新的。THP提供的是当前一个小时加上前二个小时的降水累积，他是每小时更新的。
5) 垂直累积液态水（VIL 57）
垂直累积液态水VIL表示将反射率因子数据转换成等价的液态水值，他用的是假设全部反射率因子返回的都是由液态水引发的经验导出关系。在雷达230km半径内，对每一个仰角，在每4*4km各点上求导出值，而后再垂直累加。产品有助于肯定大多数显著的风暴单体位置，有助于识别超级单体风暴，因为冰雹单体并不是由液态水构成，致使很强的VIL，因此有助于识别较大的冰雹单体。
6) 弱回波区（WER 53）
弱回波区WER是在操做员选择的位置上做一组分层面（50*50km），显示直到8个仰角的数据，从而给出风暴的伪三维形状。反射率因子以最好分辨率（1km）在8个数据级别显示的，而且产品能在雷达的230km内任何地点生成。平面是按顺序来显示的，最低的平面显示的是最低仰角的反射率因子。产品是设计用弱回波区和有界弱回波区（BWER）描绘风暴的倾斜度、悬挂、回波穹窿等对流性风暴的回波特征并识别风暴。
7) 速度方位显示风廓线（VWP 48）
速度方位显示风廓线VWP是将不一样时刻VAD算法导出的各个高度上水平风用风标表示在同一副图上而成，水平轴表示时间，纵坐标表示高度。此产品有助于肯定低空和高空急流、热力平流类型、垂直风切变、封面厚度。
三、激光雷达产品
激光雷达是以发射激光束探测目标的位置、速度等特征量的雷达系统。从工做原理上讲，与微波雷达没有根本的区别：向目标发射探测信号(激光束),而后将接收到的从目标反射回来的信号(目标回波)与发射信号进行比较,做适当处理后,就可得到目标的有关信息,如目标距离、方位、高度、速度、姿态、甚至形状等参数,从而对飞机、导弹等目标进行探测、跟踪和识别。用激光器做为发射光源，采用光电探测技术手段的主动遥感设备。激光雷达是激光技术与现代光电探测技术结合的先进探测方式。由发射系统、接收系统、信息处理等部分组成。发射系统是各类形式的激光器，如二氧化碳激光器、掺钕钇铝石榴石激光器、半导体激光器及波长可调谐的固体激光器以及光学扩束单元等组成；接收系统采用望远镜和各类形式的光电探测器，如光电倍增管、半导体光电二极管、雪崩光电二极管、红外和可见光多元探测器件等组合。激光雷达采用脉冲或连续波2种工做方式，探测方法按照探测的原理不一样能够分为米散射、瑞利散射、拉曼散射、布里渊散射、荧光、多普勒等激光雷达。
激光雷达很是适合于车载机动观测。可测三维风、气溶胶、沙尘等。最远探测距离超过10000M，分辨率在25m到200m以前。如图所示：
激光雷达的扫描方式有PPI和RHI两种：
PPI
RHI
目前激光雷达最有效的应用就是气溶胶观测：
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