【更正】在天氣雷達監測分析和短臨預警（續1）中的信息有點過期了，材料整理時間是在16年，並且信息很落後了。INCA和HRRR並未參加B08FDP，在B08FDP的時代，HRRR還未真正業務化，而是它的前身，著名的RUC系統。國內短臨預報的進展目前早已超越最後所描述的範疇。爲了減小誤導，已將該文刪除。在此感謝北京城市氣象研究院的同事給予的指正！算法
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【說明】上一節介紹了雷達監測和短臨預警的研究進展，今天以北京南郊觀象臺的雷達爲例簡要介紹一下經常使用的雷達產品，還有常見的激光雷達產品。內容有些枯燥，對氣象專業不感興趣的請略過。該文大多摘自雷達技術手冊，旨在對天氣雷達產品作個科普介紹，有不妥之處請批評指正。app
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【正文開始】
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第三章 天氣雷達產品介紹.net
一、新一代天氣雷達產品概述設計
中國新一代天氣雷達組網的型號分S波段和C波段共有7種：CINRAD-SA（ WSR-98D）、CINRAD-SB、CINRAD-SC、CINRAD-CB 、CINRAD-CC、CINRAD-CCJ、CINRAD-CD，參照WSR-88D說明書能夠分爲四大類共76種產品。這四大類爲：（1）基本數據產品（2）物理量產品（3）自動識別產品（4）風場反演產品。這四類產品中最經常使用的仍是基本數據產品。下圖是基於雷達基數據的數據流示意圖：3d
二、CINRAD-SA產品介紹code
北京南郊觀象臺的多普勒雷達採用的是CINRAD-SA，雷達以連續的立體掃描來獲取所有的基數據，其立體掃描目前有三種模式，降水模式VCP11按照0.5°到19.5°進行14個仰角的PPI掃描採樣，降水模式VCP21採用9個仰角作PPI掃描採樣，晴空模式VCP31（0.5°到4.5°）採用5個仰角的PPI掃描採樣。如下以CINRAD-SA多普勒雷達產品進行簡要介紹。orm
CINRAD-SA由雷達數據採集子系統（RDA）、雷達產品生成子系統（RPG）和主用戶終端子系統（PUP）三個子系統以及鏈接他們的通信線路組成，對強對流天氣、熱帶氣旋、暴雨等災害性天氣具備很強的監測和預警能力。CINRAD-SA多普勒雷達產品包括基本產品和導出產品，產品由雷達產品生成子系統（RPG）生成。基本產品包括反射率因子、基本徑向速度和譜寬等3類，共15種產品。最經常使用的有組合反射率因子（CR 35）、反射率因子垂直剖面（RCS50）、回波頂（ET 41）、一小時累積降水（OHP 78）、三小時累積降水（THP 79）、垂直累積液態水（VIL57）、弱回波區（WER 53）、速度方位顯示風廓線（VWP 48）。
雷達產品分類
基本產品是從RDA接到的數字化基本數據，RPG直接生成的操做員指定仰角上的不一樣分辨率和數據顯示級別的基本反射率因子（R）、基本徑向速度（V）和基本譜寬（SW）等產品。基本產品比其餘導出產品更能直觀的反映鋒面，暴雨等天氣尺度和中尺度氣象特徵，是預報員進行天氣分析過程當中最經常使用的產品。導出產品則由數字化的基本數據通過使用特定算法作進一步處理而生成的產品。這些算法包括風暴單體的識別和追蹤算法（SCIT）、冰雹算法（HDA）、中氣旋探測算法（MDA）、VAD風廓線算法以及降水算法（PPS）等。
基本產品
SA多普勒天氣雷達的基本產品包括Ｒ、V、SW三類共15種產品，全部基本產品均以三種分辨率之一及1°波束寬度彩色顯示在360°方位角的極座標中，全部基本產品的位置均相對於RDA的位置來顯示，波束老是源自RDA，而不是操做員所在的PUP或RPG，每一種產品都有一個惟一的識別號、數據等級和分辨率。反射率因子產品中最經常使用的是19號產品，分辨率爲1*1km，數據等級16級，最大探測距離230km。該產品用於探測降水強度、降水移動以及發展趨勢，可識別顯著的強風暴結構特徵，如弱回波區、回波牆、勾狀回波、後向入流等，也可識別封面、颮線等天氣學特徵。基本頸向速度產品中最經常使用的是27號產品，分辨率爲1*1KM，數據等級16級，最大探測距離230km。該產品應用於探測地面相對風場，直接服務於警報、研究和預報，還能夠應用於探測大氣結構，根據風向風速隨高度的變化監測各層冷暖平流及中低空急流；此外還能夠用於探測風暴結構，根據平均徑向速度圖，可識別風場氣旋、反氣旋，風暴頂或近地面的散度等。譜寬產品中最經常使用的是30號產品，分辨率爲1*1km，數據等級16級，最大探測距離230km。利用譜寬能夠評估基本徑向速度產品的可靠性。通常來講，越高的譜寬值所反映出的速度估算越具備不肯定性。此外還能夠用於降水邊界識別。許多邊界（密度不連續）可產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產品顯示的最小值爲5dBz，譜寬能顯示反射率因子小於5dBz的降水系統邊界，從而肯定降水邊界。
導出產品
SA導出產品有30多種，經常使用的有組合反射率因子（CR 35）、反射率因子垂直剖面（RCS 50）、徑向速度垂直剖面（VCS 51）、回波頂（ET 41）、一小時累積降水（OHP 78）、三小時累積降水（THP79）、垂直累積液態水（VIL 57）、弱回波區（WER 53）、速度方位顯示風廓線（VWP 48）等等。
1) 組合反射率因子(CR 35)
組合反射率因子CR表示的是在一個體積掃中，將常定仰角方位掃描中發現的最大反射率因子投影到笛卡爾格點上的產品。組合反射率因子可顯示出整個可探測大氣空間的最大反射率因子分佈，經過組合反射率因子知道風暴的最強回波區域，再作剖面產品，有利於反映風暴的垂直結構；
2）反射率因子垂直剖面（RCS 50）和徑向速度垂直剖面（VCS 51）
反射率因子垂直剖面RCS產品是對全部各仰角基本反射率因子進行垂直內插所得，徑向速度垂直剖面VCS是對平均徑向速度產品各仰角資料進行垂直內插所得。剖面並不必定要沿着雷達徑向，操做員可在雷達230km距離內任意指定二個相隔距離小於230km的端點作剖面。反射率因子垂直剖面產品RCS主要被用來檢查風暴結構特徵，如懸錘狀、傾斜度、弱回波區及有界弱回波區。
3) 回波頂（ET 41）
回波頂ET是16個數據級別的產品，它是在≥18dBz（可調閾值）反射率因子被探測到時，顯示以最高仰角爲基礎的回波頂高。回波頂是以平均海平面（MSL）爲參考的，他是在雷達230km內的4*4笛卡爾網格上。此產品可經過對最高頂定位來識別較有意義的風暴。
4) 一小時累積降水（OHP 78）及三小時累積降水（THP 79）
一小時累積降水OHP和三小時累積降水THP是CINRAD-SA多普勒天氣雷達的降水算法的輸出產品，產品使用笛卡爾網格點，分辨率爲2*2km，產品給出的是雷達230km內的降水累積，並能顯示16個累積數據級別。在探測到降水後，OHP產品是每一個體掃更新的。THP提供的是當前一個小時加上前二個小時的降水累積，他是每小時更新的。
5) 垂直累積液態水（VIL 57）
垂直累積液態水VIL表示將反射率因子數據轉換成等價的液態水值，他用的是假設全部反射率因子返回的都是由液態水引發的經驗導出關係。在雷達230km半徑內，對每一個仰角，在每4*4km各點上求導出值，而後再垂直累加。產品有助於肯定大多數顯著的風暴單體位置，有助於識別超級單體風暴，因爲冰雹單體並不是由液態水構成，致使很強的VIL，因此有助於識別較大的冰雹單體。
6) 弱回波區（WER 53）
弱回波區WER是在操做員選擇的位置上做一組分層面（50*50km），顯示直到8個仰角的數據，從而給出風暴的僞三維形狀。反射率因子以最好分辨率（1km）在8個數據級別顯示的，而且產品能在雷達的230km內任何地點生成。平面是按順序來顯示的，最低的平面顯示的是最低仰角的反射率因子。產品是設計用弱回波區和有界弱回波區（BWER）描繪風暴的傾斜度、懸掛、回波穹窿等對流性風暴的回波特徵並識別風暴。
7) 速度方位顯示風廓線（VWP 48）
速度方位顯示風廓線VWP是將不一樣時刻VAD算法導出的各個高度上水平風用風標表示在同一副圖上而成，水平軸表示時間，縱座標表示高度。此產品有助於肯定低空和高空急流、熱力平流類型、垂直風切變、封面厚度。
三、激光雷達產品
激光雷達是以發射激光束探測目標的位置、速度等特徵量的雷達系統。從工做原理上講，與微波雷達沒有根本的區別：向目標發射探測信號(激光束),而後將接收到的從目標反射回來的信號(目標回波)與發射信號進行比較,做適當處理後,就可得到目標的有關信息,如目標距離、方位、高度、速度、姿態、甚至形狀等參數,從而對飛機、導彈等目標進行探測、跟蹤和識別。用激光器做爲發射光源，採用光電探測技術手段的主動遙感設備。激光雷達是激光技術與現代光電探測技術結合的先進探測方式。由發射系統、接收系統、信息處理等部分組成。發射系統是各類形式的激光器，如二氧化碳激光器、摻釹釔鋁石榴石激光器、半導體激光器及波長可調諧的固體激光器以及光學擴束單元等組成；接收系統採用望遠鏡和各類形式的光電探測器，如光電倍增管、半導體光電二極管、雪崩光電二極管、紅外和可見光多元探測器件等組合。激光雷達採用脈衝或連續波2種工做方式，探測方法按照探測的原理不一樣能夠分爲米散射、瑞利散射、拉曼散射、布里淵散射、熒光、多普勒等激光雷達。
激光雷達很是適合於車載機動觀測。可測三維風、氣溶膠、沙塵等。最遠探測距離超過10000M，分辨率在25m到200m以前。如圖所示：
激光雷達的掃描方式有PPI和RHI兩種：
PPI
RHI
目前激光雷達最有效的應用就是氣溶膠觀測：
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