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北京大兴国际机场相控阵雷达强对流天气监测

张曦 黄兴友 刘新安 陆建兵 耿利宁 黄浩 甄广炬

张曦, 黄兴友, 刘新安, 等. 北京大兴国际机场相控阵雷达强对流天气监测. 应用气象学报, 2022, 33(2): 192-204. DOI:  10.11898/1001-7313.20220206..
引用本文: 张曦, 黄兴友, 刘新安, 等. 北京大兴国际机场相控阵雷达强对流天气监测. 应用气象学报, 2022, 33(2): 192-204. DOI:  10.11898/1001-7313.20220206.
Zhang Xi, Huang Xingyou, Liu Xin, et al. The hazardous convective storm monitoring of phased-array antenna radar at Daxing International Airport of Beijing. J Appl Meteor Sci, 2022, 33(2): 192-204. DOI:  10.11898/1001-7313.20220206.
Citation: Zhang Xi, Huang Xingyou, Liu Xin, et al. The hazardous convective storm monitoring of phased-array antenna radar at Daxing International Airport of Beijing. J Appl Meteor Sci, 2022, 33(2): 192-204. DOI:  10.11898/1001-7313.20220206.

北京大兴国际机场相控阵雷达强对流天气监测

DOI: 10.11898/1001-7313.20220206
资助项目: 中国民用航空华北地区空中交通管理局202008号科技项目
详细信息
    通信作者:

    张曦, 邮箱: zhangxi.thinking@gmail.com

The Hazardous Convective Storm Monitoring of Phased-array Antenna Radar at Daxing International Airport of Beijing

  • 摘要: 北京大兴国际机场相控阵雷达性能先进,可实现对灾害性飞行天气的高效监测。对比该雷达和S波段多普勒天气雷达在2020年6月18日和25日两次强对流过程探测能力表明:2020年6月18日相控阵雷达探测到雷暴清晰的外流边界等弱回波,直到弱回波触发新对流单体并加强后,S波段多普勒天气雷达才探测到该弱回波,时间上比相控阵雷达晚24 min; 2020年6月25日的强对流雹暴过程,相控阵雷达探测的径向速度涡旋结构比S波段雷达清晰,垂直气流悬垂回波及雷暴形态与强雷暴的理论模型更吻合,S波段雷达垂直结构不典型; 相控阵雷达的回波强度空间变化层次丰富,S波段雷达空间分布显得粗糙; 相控阵雷达探测的冰雹三体散射回波及旁瓣回波比S波段雷达显著。因此相控阵雷达具有时间分辨率、空间分辨率、空间覆盖率、弱回波探测能力等方面的优势,更适合监测冰雹、外流边界等中小尺度灾害性飞行天气。
  • 图  1  2020年6月25日C-PAR的1.75°仰角Z平面图

    (黑色方框表示有界弱回波区,相邻距离圈间隔为50 km,下同)

    Fig. 1  The horizontal structure of Z of C-PAR on 25 Jun 2020

    (the black box denotes bounded weak echo region, the distance between adjacent circles is 50 m, the same hereinafter)

    图  2  2020年6月25日C-PAR的1.75°仰角V平面图

    Fig. 2  The horizontal structure of V of C-PAR on 25 Jun 2020

    图  3  2020年6月25日C-PAR的ZV剖面图

    Fig. 3  Cross-section of Z and V of C-PAR on 25 Jun 2020

    图  4  2020年6月25日C-PAR和CINRAD-SA的Z平面图局部

    Fig. 4  The detailed horizontal structure of Z of C-PAR and CINRAD-SA on 25 Jun 2020

    图  5  2020年6月25日C-PAR和CINRAD-SA的Z剖面图

    Fig. 5  Cross-section of Z of C-PAR and CINRAD-SA on 25 Jun 2020

    图  6  2020年6月18日C-PAR的Z平面图

    Fig. 6  The horizontal structure of Z of C-PAR on 18 Jun 2020

    图  7  2020年6月18日C-PAR的V平面图

    Fig. 7  The horizontal structure of V of C-PAR on 18 Jun 2020

    图  8  2020年6月18日CINRAD-SA在0.43°仰角的Z平面图

    Fig. 8  The horizontal structure of Z of CINRAD-SA at 0.43° elevation on 18 Jun 2020

    图  9  2020年6月18日CINRAD-SA在0.43°仰角的Z平面图局部

    Fig. 9  The detailed horizontal structure of Z of CINRAD-SA at 0.43° elevation on 18 Jun 2020

    图  10  2020年6月18日C-PAR在0.25°仰角的Z平面图局部

    Fig. 10  The detailed horizontal structure of Z of C-PAR at 0.25° elevation on 18 Jun 2020

    表  1  C-PAR和CINRAD-SA的技术指标

    Table  1  Technical parameters of C-PAR and CINRAD-SA

    参数 C-PAR CINRAD-SA
    波长/cm 5.56 10.45
    强度监测距离/km ≥450 460
    测速范围/(m·s-1) -64~64 -48~48
    方位/(°) 0~360 0~360
    俯仰/(°) -2~90 -2~90
    水平波束宽度(法线方向)/(°) ≤0.43(发射法向),≤0.43(接收法向) 0.94
    垂直波束宽度(法线方向)/(°) ≤0.48(发射法向),≤0.45(接收法向) 0.98
    总输出功率峰值/kW ≥23.6 ≥650
    噪声系数/dB ≤2.5 dB ≤3 dB
    动态范围/dB ≥90 dB ≥95 dB
    脉冲宽度/μs 60,40和0.5 4.7和1.57
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出版历程
  • 收稿日期:  2021-10-28
  • 修回日期:  2022-01-17
  • 刊出日期:  2022-03-31

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