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第1章 概述1

1.1 气象雷达概念1

1.2 气象雷达分类1

1.2.1 天气雷达1

1.2.2 高空气象探测雷达2

1.2.3 风廓线雷达3

1.3 气象雷达的基本组成及工作原理3

1.3.1 基本组成3

1.3.2 各分系统的主要功能4

1.3.3 基本工作原理4

1.4 气象雷达发展简史7

第2章 气象目标与电磁波的相互作用10

2.1 电磁波频谱及气象雷达工作波段10

2.2 非均匀大气对电磁波的折射13

2.2.1 平面和球面大气折射13

2.2.2 大气折射指数15

2.2.3 折射类型17

2.3 气象目标对电磁波的散射和吸收18

2.3.1 散射18

2.3.2 吸收29

2.4 气象目标对电磁波的衰减31

2.4.1 衰减系数31

2.4.2 气体对电磁波的衰减31

2.4.3 云对电磁波的衰减32

2.4.4 雨对电磁波的衰减33

2.4.5 冰雹对电磁波的衰减34

第3章 常规天气雷达36

3.1 概述36

3.2 系统组成及简要工作过程36

3.3 云和降水目标强度测量37

3.3.1 云和降水目标强度37

3.3.2 气象雷达方程39

3.3.3 距离订正44

3.3.4 回波涨落与视频积分处理45

3.3.5 天气雷达回波信号数字化49

3.4 常规数字化天气雷达的主要性能50

3.5 天气雷达回波强度的分析与应用51

3.5.1 雷达扫描方式与回波显示51

3.5.2 天气雷达探测的基本要求53

3.5.3 回波的分类与识别56

第4章 多普勒天气雷达69

4.1 概述69

4.1.1 相参振荡69

4.1.2 多普勒频移70

4.1.3 I、Q正交信号72

4.2 系统组成与工作过程73

4.2.1 全相参脉冲多普勒天气雷达73

4.2.2 接收相参脉冲多普勒天气雷达76

4.3 云和降水目标运动信息提取81

4.3.1 云和降水目标回波多普勒频谱的统计特征参数81

4.3.2 快速傅里叶变换法83

4.3.3 脉冲对处理法84

4.4 多普勒测速性能86

4.4.1 发射脉冲参数对测量结果的影响88

4.4.2 速度模糊及其解决方案91

4.4.3 地物对雷达探测的影响及处理95

4.4.4 多普勒速度谱的宽度98

4.5 多普勒速度资料的分析与应用102

4.5.1 多普勒速度图的识别102

4.5.2 多普勒天气雷达产品与应用111

第5章 双偏振全相参多普勒天气雷达122

5.1 概述122

5.2 系统组成与工作过程123

5.2.1 单发单收双偏振多普勒天气雷达123

5.2.2 单发双收双偏振多普勒天气雷达125

5.2.3 双发双收双偏振多普勒天气雷达126

5.2.4 双发双收、单发双收兼容式双偏振多普勒天气雷达127

5.3 云和降水粒子极化信息提取129

5.3.1 三种偏振波与降水目标粒子极化特性129

5.3.2 云和降水粒子的双偏振参数133

5.4 天气目标偏振参数测量性能136

5.4.1 差分反射率因子ZDR的测量误差138

5.4.2 差分传播相移率KDP的测量误差142

5.5 双线偏振多普勒天气雷达资料的分析与应用142

5.5.1 改善雷达定量测量降水的精度142

5.5.2 识别降水粒子相态144

第6章 高空气象探测雷达149

6.1 概述149

6.2 系统组成与工作过程150

6.2.1 一次测风雷达150

6.2.2 二次测风雷达153

6.2.3 无线电经纬仪154

6.3 探测原理157

6.3.1 测风原理157

6.3.2 探空原理161

6.4 探测性能161

6.4.1 探测精度要求161

6.4.2 探空仪误差162

6.4.3 地面设备误差163

6.4.4 典型装备的性能参数164

6.5 终端产品及应用167

6.5.1 高空气象探测雷达的原始数据167

6.5.2 高空温度、压力、湿度资料的处理170

6.5.3 高空风资料的处理176

6.5.4 高空气象探测资料的应用184

第7章 风廓线雷达189

7.1 概述189

7.1.1 分类189

7.1.2 功能及特点190

7.2 系统组成与工作过程190

7.2.1 天馈系统191

7.2.2 全固态发射与接收193

7.2.3 信号处理195

7.3 探测原理199

7.3.1 湍流散射原理200

7.3.2 大气折射率结构常数测量原理203

7.3.3 风分量提取原理205

7.4 主要探测性能207

7.4.1 探测范围208

7.4.2 探测分辨力211

7.4.3 波束对探测性能的影响213

7.5 终端产品与应用215

7.5.1 天气分析215

7.5.2 降雨判断218

7.5.3 风切变探测218

第8章 气象雷达新技术221

8.1 相控阵天气雷达221

8.1.1 功能特点221

8.1.2 工作原理222

8.1.3 系统组成与工作过程226

8.1.4 典型设备227

8.2 双/多基地天气雷达231

8.2.1 功能特点231

8.2.2 工作原理232

8.2.3 系统组成与工作过程233

8.2.4 典型设备236

8.3 毫米波测云雷达237

8.3.1 功能特点237

8.3.2 工作原理238

8.3.3 系统组成与工作过程240

8.3.4 典型设备241

8.4 声雷达243

8.4.1 功能特点243

8.4.2 工作原理243

8.4.3 系统组成与工作过程247

8.4.4 典型设备250

8.5 中层大气中频探测雷达252

8.5.1 功能特点252

8.5.2 工作原理252

8.5.3 系统组成与工作过程254

8.5.4 典型设备255

8.6 激光测风雷达261

8.6.1 功能特点261

8.6.2 工作原理261

8.6.3 系统组成与工作过程263

8.6.4 典型设备263

参考文献265

主要符号表267

缩略语276