spContent=天气雷达探测的降水回波信息是临近预报的最重要参考数据,要认识和理解天气雷达回波,需要掌握雷达气象学知识。本开放课程参考了国内外教学材料,精心安排和组织了讲课内容,既重视理论基础,也强调理论知识的应用,同时还结合当代双偏振天气雷达的相关内容。可供高校学生和气象业务和研究人员使用。
天气雷达探测的降水回波信息是临近预报的最重要参考数据,要认识和理解天气雷达回波,需要掌握雷达气象学知识。本开放课程参考了国内外教学材料,精心安排和组织了讲课内容,既重视理论基础,也强调理论知识的应用,同时还结合当代双偏振天气雷达的相关内容。可供高校学生和气象业务和研究人员使用。
—— 课程团队
课程概述
南京信息工程大学于1976年开设“雷达气象学”课程,积累了40多年的教学成果,编写和出版了《雷达气象学》教材,成为大气科学类专业的重要专业课程。学校的大气科学专业、应用气象专业、大气环境工程专业、安全工程专业、海洋专业、水文专业都将“雷达气象学”作为专业必修课或选修课。由于是专业类课程,一般是大三阶段开课,课堂教学时间一般为32学时,少数专业是64学时或48学时,有的专业还开设了匹配的实习课程。
中尺度对流系统是暴雨、龙卷、冰雹等灾害的天气,天气雷达是目前探测中尺度降水系统的最有效设备。学习雷达气象学,可以有效地监测和分析灾害性的中尺度天气系统,为短时天气预报和气象减灾服务。
雷达气象学主要阐述降水粒子(雨滴、雪花、冰雹)的散射理论,从而建立雷达气象方程,可以准确地探测降水的强度;在讲解多普勒效应的基础上,解释多普勒雷达探测降水系统的移动情况,为预报带来极大的帮助;课程还要讲解双偏振多普勒雷达探测双偏振参量,可以有效地识别降水系统的特性。
因此,学习雷达气象学,可以更好地进行中尺度降水系统的监测和预报,为气象防灾减灾服务;能够定量估测大区域的降水以及为城市内涝和水库的水量调度提供科学数据;可以为人工增雨作业提供作业指挥和效果评估;近年来,随着数据同化方案的成熟,雷达数据成了数值预报模式的重要数据来源之一。所以气象部门注重气象雷达的应用,雷达气象学知识成为天气预报人员必备知识。
教学团队精心准备了这门课程,内容完整、时间分配合理,强化了《雷达气象学》(张培昌编著)教材中关于双线偏振雷达探测的内容,符合当代雷达气象业务的需求;本课程不仅文档材料丰富、内容准确,还设计了很多有启发性的习题,对课程学习和复习起到很好的辅助作用。
授课目标
通过课程的学习,可以系统掌握气象雷达的探测理论,并能够解释和分析雷达回波图像;对一些特殊回波,能够从理论上进行解释。能准确分析大尺度系统的风场,能够识别降水类型,提高短时天气预报的能力。
成绩 要求
(1)本课程评价采用百分制计分;
(2)总评成绩计算方式:单元测验20%,课后作业20%,课堂讨论10%,考试50%;
(3)完成课程学习并考核合格(≥60分)
课程大纲
第一章 气象雷达和雷达气象概述
2学时
1.1 气象雷达系统及重要参数
1.2 气象雷达的扫描方式和探测模式
1.3 雷达气象的发展及我国当前的雷达气象业务
1.4 课程内容概述
第二章 散射和雷达方程
2学时
2.1 粒子对电磁波的散射
2.2 单目标雷达方程
2.3 多目标雨滴群的雷达气象方程
第三章 雷达方程及回波解释
4学时
3.1 雷达反射率因子与降雨等级
3.2 雷达参数对探测的影响分析
3.3 雷达气象方程及零度层亮带
3.4 冰雹TBSS解释
3.5 旁瓣回波解释
(6)二次回波解释
(7)层状云降水和对流云降水回波的特点
第四章 衰减
2学时
4.1 衰减及对雷达探测的影响
4.2 气体对雷达电磁波的衰减
4.3 降水粒子对雷达电磁波的衰减
第五章 折射
2 学时
5.1 大气对雷达电磁波的折射
5.2 折射对雷达探测的影响
5.3 超折射及地物回波
第六章 雷达估测降水
4学时
6.1 降水类型及地面观测
6.2 雨、雪、冰雹的雷达回波特点
6.3 降雨的Z-R关系
6.4 雷达估测降雨量
6.5 雨量计和雷达联合估测降雨
第七章 多普勒雷达探测速度
6学时
7.1 多普勒效应和速度探测
7.2 速度模糊现象、成因
7.3 Vmax的扩展技术
7.4 VAD曲线及速度信息
7.5 线性风场的反演技术
7.6 大尺度风场及速度图像
7.7 小尺度系统的风场和图像
7.8 速度谱宽及应用
第八章 双线偏振雷达探测
6学时
8.1 电磁波偏振及双线偏振雷达系统
8.2 双偏振参量Zdr及特性
8.3 双偏振参量Ldr及特性
8.4 双偏振相位参量及特性
8.5 双偏振参量CC及特性
8.6 回波分类
8.7 双偏振参量和衰减订正
8.8 双偏振雷达估测降雨
第九章 典型天气系统的雷达探测
3学时
9.1 雷暴及雷达探测
9.2 雷达探测冰雹
9.3 雷达探测龙卷
9.4 雷达探测台风
9.5 雷达探测降雪
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预备知识
部分《大气物理学》或《天气学》知识,以及基本的电磁场知识。
参考资料
《雷达气象学》,张培昌 等编著,气象出版社 (有多个版次,但内容基本一致)
《多普勒雷达与气象观测》,李忱 等译,气象出版社,2013年,第1版