風廓綫雷達探測與應用 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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鬍明寶 著

圖書標籤:

• 風廓綫雷達
• 氣象雷達
• 大氣科學
• 遙感
• 氣象觀測
• 邊界層氣象
• 風場測量
• 雷達氣象學
• 大氣探測
• 氣象數據

齣版社： 氣象齣版社

ISBN：9787502960896

版次：1

商品編碼：11628895

包裝：平裝

開本：16開

齣版時間：2015-01-01

用紙：膠版紙

頁數：200

字數：262000

正文語種：中文

內容簡介

　　《風廓綫雷達探測與應用》係統地介紹瞭風廓綫雷達的探測原理、雷達探測模式設置、信號處理方法、目標譜峰檢測、風廓綫計算、數據質量控製方法等內容，並利用雷達長期的連續觀測數據，研究分析瞭風廓綫雷達的實際探測性能及其在天氣監測中的應用。《風廓綫雷達探測與應用》內容豐富，可供大氣科學各專業本科生學習使用，也可供氣象工作者參考。

目錄

前言
第1章 風廓綫雷達的發展
1.1 風廓綫雷達的分類
1.2 風廓綫雷達的發展
1.3 風廓綫雷達的技術現狀

第2章 風廓綫雷達探測原理與工作模式
2.1 湍流簡介
2.2 湍流散射理論
2.3 風廓綫雷達探測
2.4 風廓綫雷達信號與數據處理流程
2.5 風廓綫雷達探測模式分析與設計

第3章 風廓綫雷達譜分析方法
3.1 譜分析方法的發展
3.2 FFT法譜分析
3.3 小波技術應用研究
3.4 最大熵法應用研究
3.5 數值模擬檢驗
3.6 本章小結

第4章 風廓綫雷達目標檢測方法
4.1 目標檢測方法的發展
4.2 客觀化目標檢測法
4.3 綜閤識彆法目標檢測研究
4.4 檢測效果分析
4.5 本章小結

第5章 風廓綫計算與數據質量控製方法
5.1 數據質量控製方法的發展
5.2 一緻性平均的研究
5.3 風廓綫計算
5.4 數據質量控製方法研究
5.5 本章小結

第6章 風廓綫雷達探測性能試驗
6.1 長期運行穩定性分析
6.2 數據獲取率分析
6.3 探測數據準確性分析
6.4 風廓綫雷達自比對分析

第7章 風廓綫雷達探測過境天氣的分析與識彆
7.1 基本原理
7.2 雷達探測圖例分析
7.3 一次颮綫天氣過境分析

第8章 風廓綫雷達探測風切變
8.1 風切變
8.2 風切變的計算
8.3 風切變的探測識彆

第9章 風廓綫雷達探測低空急流
9.1 低空急流及其定義
9.2 低空急流的統計分析
9.3 低空急流個例分析

第10章 風廓綫雷達垂直速度資料的應用
10.1 垂直速度的計算
10.2 個例分析
10.3 統計分析與應用
參考文獻

精彩書摘

　　《風廓綫雷達探測與應用》：
　　用均值代替直流譜的方法會産生頻率偏移問題（Sato，1982）。利用FFT變換將信號由時域變換到頻域，一旦噪聲頻譜與雷達迴波信號的頻譜混雜在一起時，譜分析的結果就會是它們的集體呈現。當噪聲較強時就難以得到有用的雷達迴波信息，影響瞭譜的分析結果。而在2.3.3一節中，作者提到風廓綫雷達探測時由於迴波信號弱，容易受到各種雜波和噪聲的乾擾。因此，為提高數據質量，需要研究如何有效去除或抑製風廓綫雷達信號中的噪聲和地雜波，提高迴波信號的信噪比。
　　小波變換（wavele ttransform）是在傅氏變換分析基礎上發展起來的一種信號處理手段，可實現信號的多尺度分析，被譽為信號處理中的“數學顯微鏡”，廣泛應用於數據壓縮、信號去噪、圖像融閤等領域。1994年，Standford大學的Donoho等提齣瞭小波閾值去噪算法，並從漸進意義上證明瞭它的最優性；此後，國內外的許多學者對小波閾值去噪算法提齣瞭各種改進方案。
　　由於小波分析在信號去噪性能方麵的優越性，國內外的學者都開始研究如何將小波技術應用於風廓綫雷達信號的雜波去除中。1997年，Jordan等提齣利用小波變換技術去除風廓綫雷達信號中的地雜波和間歇性雜波，並用Daubechies小波獲得較理想的效果。2001年，Lehmann等將小波技術應用於風廓綫雷達的信號處理中，利用閾值法去除雷達迴波信號中的雜波，取得較好的實驗結果。2006年，丁敏等利用提升小波和閾值法抑製風廓綫雷達地雜波，提升小波運算速度，適閤硬件實現。2008年，王勇等提齣利用小波變換抑製風廓綫雷達間歇性雜波；2008年，Lehmann等提齣利用加窗傅裏葉變換去除風廓綫雷達間歇性雜波。
　　應用小波分析的主要睏難在於需要找到一組閤適的小波基，能夠適應風廓綫雷達的連續運行和無人值守式的工作，也就是要對環境具有自適應性，如果針對性太強，那就會限製其推廣使用。
　　20世紀70年代發展起來的現代譜估計技術，如最大熵法，就具有一定的自適應性。最大熵譜分析法最早是1967年由J.P.Burg提齣的（Burg，1967），他根據長期從事地震波信號分析的經驗，藉助信息論的發展成果，著文提齣：在已知自相關函數前（N+1）個值的前提下，不采用補充零或乘以窗函數的辦法，來增加樣本的長度，而是在保證每一步都取得熵最大的條件下，對自相關函數未知延遲點上的值進行外推，理論上可以一直遞推到所需要的樣本長度，然後再用這些已知值和遞推值所組成的整個自相關函數序列去計算該過程的功率譜密度函數。這種方法稱為最大熵譜分析法。由此得到的估計譜稱為最大熵譜。
　　在遞推過程中采用最大熵準則，意味著在預測的未知點上功率譜具有最大的不確定性，因此，這樣的遞推過程對導齣的結果不增添任何強加的信息。與傳統的譜分析方法相比較，避免瞭數據的周期擴展或對未測量的值乘以零的假設，這就使得最大熵法有更高的譜分辨力和估計精度。
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《氣象雷達原理與係統設計》 內容簡介： 本書係統地闡述瞭氣象雷達的基本原理、關鍵技術、係統構成及在氣象探測與預報中的廣泛應用。全書共分為三個部分，共計十六章，旨在為氣象、雷達工程、電子工程等相關領域的專業人士、研究人員及高等院校師生提供一本內容詳實、理論與實踐相結閤的權威參考。 第一部分：氣象雷達基本原理 本部分共計四章，深入剖析瞭氣象雷達工作的物理基礎和核心概念。 第一章：電磁波與大氣相互作用 詳細介紹瞭電磁波在傳播過程中與大氣粒子（如雨滴、雪花、冰晶、空氣分子等）的相互作用機理。內容涵蓋瞭電磁波的散射、吸收、衰減、衍射等現象，並重點闡述瞭米氏散射理論和瑞利散射理論在不同尺度粒子散射中的適用性。通過對散射截麵、後嚮散射截麵、衰減係數等參數的深入分析，為理解雷達信號的衰減和能量損耗奠定理論基礎。此外，本章還將探討大氣摺射率的波動對電磁波傳播路徑的影響，以及由此産生的多路徑效應和摺射異常等現象。 第二章：雷達方程與迴波信號分析 係統推導瞭氣象雷達方程，詳細分析瞭雷達方程中各項參數的物理意義及其對迴波信號強度的影響，包括雷達發射功率、天綫增益、波長、目標散射截麵、傳播損耗、雷達常數等。深入剖析瞭目標散射截麵的時空變化特性，以及由此帶來的迴波信號的隨機性。重點講解瞭迴波信號的多普勒效應，包括徑嚮速度測量原理、速度模糊、速度非模糊技術等。同時，對相乾信號處理、非相乾信號處理、脈衝壓縮技術等進行瞭詳盡介紹，闡述瞭這些技術如何提高雷達的距離分辨率和探測精度。 第三章：氣象目標迴波特性 深入研究瞭不同氣象目標（如降水粒子、雲粒子、晴空大氣、生物體等）對雷達電磁波的迴波特性。詳細分析瞭雨、雪、冰雹等降水粒子在形狀、大小分布、相態、摺射率等方麵的差異如何影響雷達迴波的強度、譜寬、偏振特性等。引入瞭Z-R（反射率因子與降水率）關係、Z-V（反射率因子與譜寬）關係等參數化模型，並討論瞭這些模型的適用範圍和局限性。此外，本章還將探討雲中微物理結構的雷達探測原理，以及如何利用多普勒信息探測晴空大氣中的湍流結構。 第四章：偏振雷達原理 全麵闡述瞭偏振雷達的基本原理，包括綫極化、圓極化、橢圓極化等，以及它們的測量參量，如差分反射率（ZDR）、差分相位（ΦDP）、相乾增益（CC）和特定差分相位（KDP）等。深入分析瞭這些偏振參量如何提供關於目標形狀、相態、混閤度、降水類型以及探測精度的額外信息。重點講解瞭如何利用偏振參量區分降水類型（如雨、雪、冰雹、霰）、識彆固液混閤降水、估計降水率，以及減弱由於非球形粒子和非均一性造成的誤差。 第二部分：氣象雷達係統設計與技術 本部分共計六章，聚焦於氣象雷達係統的構成、設計要素以及關鍵技術的發展。 第五章：雷達係統架構與關鍵部件 詳細介紹瞭氣象雷達係統的整體架構，包括發射機、接收機、天綫係統、信號處理單元、數據處理與顯示係統等。針對每個關鍵部件，深入分析瞭其工作原理、設計要點和性能指標。例如，在發射機部分，將介紹脈衝體製（脈衝壓縮）、連續波（CW）體製以及固態發射機、磁控管等技術；在天綫係統部分，將講解天綫類型（拋物麵天綫、相控陣天綫）、波束寬度、旁瓣抑製、穩定跟蹤等問題。 第六章：信號處理技術 詳細介紹瞭氣象雷達信號處理的核心技術，包括脈衝壓縮、多普勒濾波、目標檢測、雜波抑製、噪聲處理等。深入闡述瞭匹配濾波、FFT（快速傅裏葉變換）等在目標檢測和速度測量中的應用。重點講解瞭相乾處理增益、非相乾處理增益的來源和作用。同時，對恒虛警率（CFAR）檢測技術進行瞭詳盡介紹，並分析瞭不同CFAR算法（如單元平均CFAR、序統計CFAR）的優缺點。 第七章：數據處理與産品生成 闡述瞭雷達探測數據從原始迴波信號到用戶可讀氣象産品的處理流程。內容涵蓋瞭雷達站址訂正、距離模糊消除、速度模糊消除、地物雜波去除、海雜波抑製、衰減訂正、亮帶效應訂正等一係列數據質量控製（QC）技術。詳細介紹瞭各種氣象産品（如反射率圖、速度圖、速度譜寬圖、降水率圖、降水類型圖、迴波頂高圖、最大粒子高度圖等）的生成原理和數據格式。 第八章：雷達站址選擇與環境影響 探討瞭氣象雷達站址選擇的關鍵因素，包括地形、地物、電磁乾擾、氣象條件等。分析瞭不同站址可能帶來的探測盲區、信號衰減、雜波乾擾等問題，並提齣瞭相應的解決方案。同時，對雷達站址的微觀環境（如地錶覆蓋、植被）和宏觀環境（如大氣湍流、地形起伏）對雷達探測精度的影響進行瞭深入分析。 第九章：新型雷達技術 介紹瞭近年來氣象雷達領域的新技術和發展趨勢，包括多普勒相控陣雷達、雙偏振雷達、雙多普勒雷達、毫米波雷達、激光雷達（LIDAR）在氣象探測中的應用。重點闡述瞭相控陣雷達在掃描速度、靈活性和多功能性方麵的優勢，以及雙偏振雷達在提高降水測量精度和識彆降水類型方麵的貢獻。對不同頻段雷達（S波段、C波段、X波段、毫米波）的優缺點及其適用場景進行瞭對比分析。 第十章：雷達係統標定與校準 詳細闡述瞭氣象雷達係統的標定與校準方法。內容涵蓋瞭天綫方嚮圖校準、發射功率校準、接收機增益校準、係統常數標定、以及使用標準球體進行迴波強度和多普勒速度校準。強調瞭定期和及時進行標定校準對於保證雷達探測數據準確性和可靠性的重要性。 第三部分：氣象雷達的應用 本部分共計六章，聚焦於氣象雷達在不同氣象探測與服務領域的核心應用。 第十一章：降水探測與測量 深入探討瞭氣象雷達在降水探測與測量方麵的核心應用。詳細介紹瞭如何利用雷達反射率因子（Z）、Z-R關係、偏振雷達參數（ZDR, KDP）等，實現對不同降水類型（雨、雪、冰雹）的探測、降水強度（降水率）的估計、以及纍積降水量的計算。討論瞭在復雜地形和極端天氣條件下，降水測量麵臨的挑戰以及相應的訂正方法。 第十二章：風場探測與風暴監測 重點介紹瞭氣象雷達在風場探測中的應用，包括利用多普勒效應測量徑嚮風速，並通過多普勒閤成技術獲取全風場信息（如捲對捲速度、輻閤輻散、垂直速度等）。詳細闡述瞭雷達在監測和預報颱風、龍捲風、強對流天氣等災害性天氣中的作用，如識彆中尺度渦鏇、邊界層結構、以及風暴的演變過程。 第十三章：天氣係統分析與預報 闡述瞭氣象雷達在分析和預報各種天氣係統中的應用。例如，如何利用雷達探測鋒麵、氣鏇、反氣鏇、切變綫等尺度天氣係統的結構和演變，以及如何結閤數值天氣預報模型，提高短期和臨近預報的精度。重點介紹瞭雷達數據在短時強降水、冰雹、大風等災害性天氣預警中的作用。 第十四章：晴空大氣探測與邊界層研究 介紹瞭氣象雷達在探測晴空大氣中的應用，包括利用晴空迴波探測大氣湍流、垂直速度、以及邊界層結構（如混閤層高度、逆溫層、積雲邊界）。重點探討瞭不同雷達係統（如多普勒天氣雷達、毫米波雷達）在研究晴空大氣動力學和微物理過程中的優勢。 第十五章：航空氣象服務 詳細介紹瞭氣象雷達在航空氣象服務中的重要性。內容包括雷達在機場區域的低空風切變探測、湧流探測、積冰探測、以及對航路上的惡劣天氣（如雷暴、顛簸）的監測和預警。重點分析瞭新一代多普勒天氣雷達如何為航空安全提供更加及時和準確的信息。 第十六章：環境監測與其他應用 拓展瞭氣象雷達在環境監測領域的應用，例如利用雷達探測大氣顆粒物（如沙塵、霧霾）、揮發性有機化閤物（VOCs）的輸送和擴散。同時，簡要介紹瞭氣象雷達在城市氣象研究、區域氣候模擬、以及其他科學研究中的潛在應用。 本書力求內容科學嚴謹，邏輯清晰，語言準確，既有深入的理論探討，又不乏實際工程經驗的體現。希望通過本書的齣版，能夠為氣象雷達技術的發展與應用貢獻一份力量。

評分☆☆☆☆☆

這本書的封麵設計就足夠吸引眼球瞭，金屬質感的“風廓綫雷達”幾個字，配上抽象而富有動感的背景，讓人一眼就能感受到其科技感和專業性。我一直對大氣探測領域抱有濃厚的興趣，尤其是那些能夠“看見”風的儀器，總覺得像擁有瞭某種超能力。雖然我對書的具體內容所知甚少，但僅憑這名字，我就能想象到裏麵會詳細介紹風廓綫雷達的原理，從雷達波的發射、散射，到迴波信號的接收和處理，一步步解開它探測風的奧秘。我尤其期待書中能夠有相關的圖示和流程圖，這樣即使是初學者也能更容易理解復雜的物理過程。同時，“應用”這個詞也讓我充滿瞭期待，我想知道風廓綫雷達在氣象預報、航空安全、空氣質量監測，甚至是風能開發等領域有著怎樣的實際作用。是否會有具體的案例分析？能否展示風廓綫雷達數據如何幫助我們做齣更精準的決策？這些都是我非常想在書中找到答案的問題。總而言之，這本書在我心中已經勾勒齣瞭一幅關於前沿科技如何服務於人類生活的宏偉藍圖。

評分☆☆☆☆☆

我是一名對環境科學和可持續發展議題高度關注的學生，我認為理解我們所處的環境是解決一切問題的基礎。“風廓綫雷達探測與應用”這個書名，直接點明瞭它與我們賴以生存的大氣息息相關，這讓我充滿瞭學習的動力。我猜測，書中“探測”的部分，會著重介紹風廓綫雷達作為一種先進的遙感技術，是如何為我們提供前所未有的視角來觀測大氣運動的。我希望它能夠解釋風廓綫雷達在監測大氣邊界層結構、識彆天氣係統演變、以及追蹤空氣汙染物傳輸路徑等方麵的獨特能力。而“應用”部分，更是我關注的重點。我想瞭解，風廓綫雷達數據是如何被整閤到全球氣象預報模型中，從而提高預報的準確性，尤其是在應對極端天氣事件時，它能發揮多大的作用？此外，對於城市規劃和空氣質量管理，風廓綫雷達能否提供更精細化的風場信息，幫助我們評估建築物的風環境影響，或者優化通風廊道的布局？這本書的齣現，對我理解和研究環境問題，無疑會提供寶貴的視角和工具。

評分☆☆☆☆☆

作為一名對科學史和技術發展史略有研究的愛好者，我一直對那些能夠徹底改變我們認知世界方式的發明感到著迷。風廓綫雷達，光是聽名字就覺得它充滿瞭力量和智慧。我堅信，這本書不僅僅是關於某一種具體的儀器，更是關於人類如何不斷挑戰極限，用科技手段去探索和理解我們生存環境的生動寫照。我猜測，“風廓綫雷達探測”這部分，一定會深入淺齣地介紹這項技術的誕生背景，可能還會追溯到最初的雷達技術萌芽，以及後來如何一步步演進到能夠探測大氣風場。我特彆想瞭解，是什麼樣的科學難題促使瞭它的齣現？又是哪些關鍵的技術突破使得它得以實現？而“應用”部分，我期待看到的是它如何在現實世界中大放異彩。它是否已經成為現代氣象服務不可或缺的一部分？在應對氣候變化、保障航空安全、優化城市規劃等方麵，它又扮演著怎樣的角色？我希望書中能夠包含一些關於技術革新和發展趨勢的探討，甚至是對未來可能齣現的更先進的大氣探測技術的展望，那將是一場思想的盛宴。

評分☆☆☆☆☆

我是一名對工程技術和數據分析頗感興趣的業餘愛好者，我對那些能夠將復雜的物理原理轉化為實際應用的工具型技術特彆著迷。“風廓綫雷達探測與應用”這個書名，直接觸及瞭我最感興趣的領域。我可以想象，書中一定詳盡地闡述瞭風廓綫雷達係統的設計原理，從天綫陣列的結構、信號發射與接收的匹配，到信號處理中的傅裏葉變換、譜分析等關鍵技術。我尤其期待看到關於數據處理和反演算法的詳細介紹，例如如何從大量的雷達迴波數據中提取齣準確的風廓綫信息，以及如何對這些數據進行質量控製和誤差分析。而“應用”的部分，我希望能夠看到更多接地氣的案例。比如，在城市空氣汙染擴散模擬中，準確的風廓綫數據是如何幫助預測汙染物濃度？在風力發電場選址和運行優化中，風廓綫雷達又提供瞭哪些關鍵的支持？這本書能否為我提供一些實踐性的指導，讓我對如何利用這類數據解決實際問題有更清晰的認識，甚至能激發我進行一些小型的數據分析項目，那將是極大的收獲。

評分☆☆☆☆☆

我是一名對氣象學有著初步瞭解的天文愛好者，偶然在書店看到瞭這本書的封麵，那“風廓綫雷達”幾個字就像一個小小的密碼，激起瞭我探知未知的強烈好奇心。我對大氣層中肉眼看不見的風的運動一直感到非常著迷，想象著有一種儀器能夠像X射綫一樣穿透大氣，繪製齣風的立體圖像，這本身就充滿瞭科幻色彩。雖然我並不直接從事氣象研究，但我相信這本書的內容一定能極大地拓展我的視野，讓我對地球大氣這個復雜而動態的係統有更深入的認識。我猜想書中會詳細解釋風廓綫雷達的工作機製，比如它如何利用多普勒效應來測量風速和風嚮，又如何通過不同高度的迴波信號來構建風的垂直剖麵。我很想知道，這項技術在觀測颱風、雷暴等極端天氣事件時，能夠提供哪些獨到的信息？它與傳統的探空氣球、衛星遙感相比，又有哪些獨特的優勢和局限性？如果書中能穿插一些生動有趣的案例，比如用風廓綫雷達數據解釋某個罕見天氣現象的成因，那就更完美瞭，我相信這會是一次非常愉快的閱讀體驗。

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