天气雷达探测与应用

3.3 平均径向速度图像

3.3.1平均径向速度（V）和谱宽（SW）

3.3.1.1 生成原理

有时我们看到的回波也许并非是降水回波，下面介绍几种常见的非降水回波，包括地物杂波、昆虫和鸟的回波、飞机的回波和同波长干扰等。能够对降水回波和非降水回波进行区分是雷达图识别的前提。

平均径向速度：多普勒雷达采样是以多普勒效应（）为基本原理，计算得到每个0.25km×1°体积内降水目标物的平均径向速度。

谱宽：基本谱宽表示样本体积内云雨目标物的速度离散程度，即速度估计方差的度量。湍流、风切变、不均匀的粒子下落速度和其它非气象因子均可导致高谱宽值。

3.3.1.2 产品特征

显示分辨率

具有1°波束宽度的平均径向速度产品的三种分辨率和相应范围分别为：

0.25km — 范围60 km

0.5km — 范围115km

1km — 范围230 km

0.25km分辨率的产品显示所有的波束宽度为1°、分辨率为0.25km的原始数据。分辨率为0.5km的产品显示两个连续的0.25km分辨率数据中的第一个值。分辨率为1km的产品显示四个连续的0.25km分辨率数据中的第一个值。即无论采用那一种分辨率来显示产品，保留的总是0.25km分辨率数据中的第一个值。

数据等级

平均径向速度产品分16个层次、8个层次二种。可以通过改变速度数据的等级范围以强调某一重要的气象状况，如强雷暴判据、低空急流、热带风暴及山谷风等。负值代表朝向雷达径向速度，正值代表远离雷达径向速度。产品号为22~27。

谱宽产品为16个层次。产品号为28~30。

图3.15平均径向速度产品

图3.16 基本谱宽产品

可调参数

1）在PUP中每个产品可选择不同的显示仰角。

2）在UCP中可调整数据等级范围。

3.3.1.3 产品应用

平均径向速度：

（1）探测地面相对风场。由径向速度可确定相对与地面的风速，直接用于警报、研究和预报。

（2）探测大气结构。根据风速随高度的变化可以确定低或中层急流；根据风向随高度顺或逆时针旋转可确定各层冷暖平流。

（3）探测风暴结构。根据平均径向速度产品，可识别风场气旋、反气旋式旋转，风暴顶辐散或近地面层辐散等特征。

（4）速度数据可以用来产生、调整和更新高空风分析图，反映两次探空间隔期间的速度变化。

（5）速度数据可以用来确定边界（密度不连续面）的辐合，如锋面、干线和外流边界等。

谱宽产品：

（1）评估平均径向速度产品的可靠性。一般说来，高谱宽区蕴含着平均径向速度有较大的不确定性。例如，在平均径向速度产品中，如果较强的的出流速度与较强的入流速度相邻，且谱宽大于6m•s -1 ，则应进一步与基本反射率因子资料作对比分析，通过分析风暴结构来了解速度特征。

（2）确定边界（密度不连续面）位置及估计湍流大小。

（3）确定中气旋及龙卷的位置。由于较大的径向速度切变通常与中气旋及龙卷有关，因此谱宽产品可用于确定中气旋及龙卷的位置。

3.3.1.4 产品局限性

1）与雷达波速垂直的风被表示为0。

2）距离折叠。当所关注的区域发生距离折叠，可通过在远程UCP上调整脉冲重复频率（PRF），改变最大不模糊距离将所关注区域的距离折叠去掉；或通过选择一个较高的仰角扫描克服距离折叠问题。

3）不合适的速度退模糊会显示错误的速度值。去速度模糊的算法将用相邻距离库的值来检验第一猜速度值，并且最终要将速度资料和环境风作比较。缺少探空资料或使用没有及时更新的环境风表将会导致算法失败。因此，在远程UCP上及时更新环境风场表将能使去模糊算法失败的可能性减少到最小；另外，可通过在远程UCP上提高脉冲重复频率（PRF）增大最大不模糊速度，降低需速度去模糊的数据量，减少出错几率；选择不同的仰角扫描亦是一种可行办法。