广西S/X波段天气雷达组网拼图分析及其在一次台风过程中的应用

莫祖斯; 刘永亮; 李强; 韩宇龙; 覃月凤; 奉意杰; 於莹; 何忠洪; 黎勋

doi:10.16032/j.issn.1004-4965.2025.045

广西S/X波段天气雷达组网拼图分析及其在一次台风过程中的应用

doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2025.045

1.
广西壮族自治区气象技术装备中心，广西南宁 530022
2.
广西壮族自治区气象台，广西南宁 530022

基金项目:

广西气象科研计划项目 2023ZL06

广西气象科研计划项目 2024QN10

广西自然科学基金项目 2024GXNSFAA010280

广西重点研发计划项目 AB25069126

广西气象科研计划项目 2023QN05

详细信息

通讯作者:
刘永亮，男，广西壮族自治区人，高级工程师，主要从事气象雷达保障与观测应用研究。E-mail：450191136@qq.com

中图分类号: P412.25
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出版历程
- 收稿日期: 2024-02-20
- 修回日期: 2025-05-18
- 网络出版日期: 2025-09-04
- 刊出日期: 2025-08-20

Analysis of S/X-band Weather Radar Network in Guangxi and its Application in a Typhoon Process

1.
Guangxi Meteorological Technology Equipment Center, Nanning 530022, China
2.
Guangxi Meteorological Observatory, Nanning 530022, China

摘要

摘要: 为更好地对S/X波段天气雷达组网融合在广西区域的应用能力进行评估，利用雷达观测资料，依次进行基数据解析、Z_H-K_DP综合法衰减订正、单站雷达网格化及多部雷达组网拼图，最终利用组合反射率、等高平面反射率对广西现有雷达组网覆盖能力在2023年第4号台风“泰利”影响过程进行初步应用分析。结果显示：结合径向廓线对比、网格化对比及多个连续体扫得到的反射率对比分析，经过Z_H-K_DP综合法订正后的X波段天气雷达反射率在一定范围内具有较高的可靠性；将组网拼图结果应用于台风“泰利”暴雨过程分析，对比S波段和S /X波段天气雷达组网后的0.5 km、0.75 km、1.0 km和2.0 km CAPPI (Constant Altitude Plan Position Indicator)组网反射率因子覆盖区域，结果显示X波段加入雷达组网后，得到了空间结构连续、覆盖更广的资料，有效补充了广西新一代天气雷达的低层盲区、阻挡空缺区等。
- X波段天气雷达 /
- S波段天气雷达 /
- 衰减订正 /
- 雷达组网 /
- 反射率因子
Abstract: To evaluate the applicability of S/X-band weather radar networking in Guangxi, this study uses radar data to perform sequential processing: base data parsing, Z_H-K_DP attenuation correction, NVI-based single-station gridding, and maximum-value multi-radar mosaicking. The analysis then combines reflectivity and constant-altitude plan position indicator (CAPPI) data to assess the network's coverage during Typhoon Talim (2023, No. 4). The results show the Z_H-K_DP-corrected X-band radar reflectivity, validated via radial profile, grid, and reflectivity comparisons obtained from multiple continuum scans, is reliable within a certain range. When applied to the Typhoon"Talim"rainstorm analysis, comparisons of 0.5, 0.75, 1.0, and 2.0 km CAPPI network reflectivity coverage between the S-band radar alone and the combined S / X-band radar network reveal that the addition of X-band radar improves the structure and smoothness of the data. This yields spatially wider coverage, effectively filling low-level blind zones and blocked gaps in Guangxi's new-generation weather radar.
- X-band weather radar /
- S-band weather radar /
- attenuation correction /
- radar network /
- reflectivity factor

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图 1 广西S/X波段天气雷达分布

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图 2 NVI插值方法示意图

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图 3 算法技术路线

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图 4 订正前、后0.5 °PPI反射率因子对比

a. 钦州X波段-原始反射率；b. 钦州X波段-订正后反射率；c. 北海S波段-反射率，红线、黑线分别指示钦州X波段天气雷达130 °、125 °方位，径向距离选取75 km；d. 邕宁X波段-反射率；e. 邕宁X波段-订正后反射率；f. 南宁S波段-反射率，红线、黑线分别指示邕宁X波段天气雷达135 °、115 °方位，径向距离选取75 km。

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图 5 订正前、后径向反射率因子对比

a. 钦州X波段方位角125 °；b. 钦州X波段方位角130 °；c. 邕宁X波段方位角115 °；d. 邕宁X波段方位角135 °。

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图 6 未订正、订正后1 km CAPPI反射率因子对比

a. 钦州站-未订正；b. 钦州站-订正后；c. 北海S波段；d. 邕宁站-未订正；e. 邕宁站-订正后；f. 南宁S波段。

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图 7 X波段未订正、订正后1 km CAPPI反射率因子与S波段天气雷达相关性对比

a. 钦州站-订正前；b. 钦州站-订正后；c. 邕宁站-订正前；d. 邕宁站-订正后。

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图 8 未订正、订正后钦州X波段天气雷达与S波段天气雷达统计指标对比

a. 相对偏差；b. 相关系数；c. 标准偏差；d. 均方根误差。

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图 9 未订正、订正后邕宁X波段天气雷达与S波段天气雷达统计指标对比

a. 相对偏差；b. 相关系数；c. 标准偏差；d. 均方根误差。

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图 10 S/X组网拼图后组合反射率与天衍组网产品对比

a. 天衍组网拼图V3.0；b. S/X雷达组网拼图。

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图 11 S/X波段天气雷达组网前后CAPPI反射率覆盖能力对比

a₁. S-0.5 km；a₂. S+X-0.5 km；b₁. S-0.75 km；b₂. S+X-0.75 km；c₁. S-1 km；c₂. S+X-1 km；d₁. S-2 km；d₂. S+X-2 km。

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图 12 垂直剖面反射率对比

a. B、C、D三条剖面示意图；b₁. S-河池至宜州，b₂. S+X-河池至宜州；c₁. S-来宾至柳州，c₂. S+X-来宾至柳州；d₁. S-宜州至来宾，d₂. S+X-宜州至来宾。

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参考文献(24)

[1]	李彩玲, 吴乃庚, 王硕甫, 等. 台风"艾云尼"(2018)外围两次近距离龙卷的环境条件和雷达特征[J]. 热带气象学报, 2019, 35(4): 446- 457.
[2]	寇蕾蕾, 李应超, 楚志刚, 等. C波段双偏振多普勒天气雷达资料分析及在定量估计降水中的应用研究[J]. 热带气象学报, 2018, 34(4): 460-471.
[3]	张羽, 陈炳洪, 曾琳, 等. 基于X波段双偏振相控阵雷达的超级单体风暴观测分析[J]. 热带气象学报, 2023, 39(2): 218-229.
[4]	李柏, 古庆同, 李瑞义, 等. 新一代天气雷达灾害性天气监测能力分析及未来发展[J]. 气象, 2013, 39(3): 265-280.
[5]	梅雨菲, 陈生, 刘陈帅, 等. 基于雷达观测的2021年6月珠江口一次水龙卷过程分析[J]. 热带气象学报, 2022, 38(6): 825-832.
[6]	张哲, 戚友存, 兰红平, 等. 深圳S波段双偏振和X波段双偏振相控阵雷达定量降水估测组网拼图系统介绍[J]. 气象学报, 2023, 81(3): 506-519.
[7]	MCLAUGHLIN D, PEPYNE D, CHANDRASEKAR V, et al. Short-wavelength technology and the potential for distributed networks of small radar systems[J]. Bull Amer Meteor Soc, 2009, 90(12): 1 797-1 817.
[8]	吴翀, 刘黎平, 吴海涛. 多部X波段天气雷达测量偏差分布及组网拼图结果分析[J]. 高原气象, 2016, 35(3): 823-833.
[9]	FAURE D, GAUSSIAT N, DUPUY P, et al. Quality analysis of the 2016 quantitative precipitation estimates in the French Alps[C]// Proceedings of the 38th Conference on Radar Meteorology. Chicago: Amer Meteor Soc, 2017: 31.
[10]	何建新, 李学华, 徐梓欣, 等. X波段天气雷达组网扫描策略及协同控制技术研究[J]. 气象科技进展, 2021, 11(4): 82-88.
[11]	PARK S G, MAKI M, IWANAMI K, et al. Correction of radar reflectivity and differential reflectivity for rain attenuation at x band. Part Ⅱ: Evaluation and application[J]. J Atmos Oceanic Technol, 2005, 22: 1 633-1 655.
[12]	CHANDRASEKAR V, LIM S, GORGUCCI E. Simulation of X-band rainfall observations from S-band radar data[J]. J Atmos Oceanic Technol, 2006, 23(9): 1 195-1 205.
[13]	BRINGI V N, CHANDRASEKAR V, BALAKRISHNAN N, et al. An examination of propagation effects in rainfall on radar measurements at microwave frequencies[J]. J Atmos Oceanic Technol, 1990, 7(6): 829-840.
[14]	JACQUES, ERWAN L B, ESTELLE O, et al. The rain profiling Algorithm applied to polarimetric weather radar[J]. J Atmos Oceanic Technol, 2000, 17(3): 332-356.
[15]	胡志群, 刘黎平, 楚荣忠, 等. X波段双线偏振雷达不同衰减订正方法对比及其对降水估测影响研究[J]. 气象学报, 2008, 66(2): 251- 261.
[16]	施红, 顾松强, 黄兴友, 等. 上海浦东X波段双线偏振雷达衰减订正效果分析[J]. 气象, 2023, 49(4): 487-494.
[17]	张羽, 吴少峰, 李浩文, 等. 广州X波段双偏振相控阵天气雷达数据质量初步分析及应用[J]. 热带气象学报, 2022, 38(1): 23-34.
[18]	蒋秋菲, 王旭, 何建新, 等. 天气雷达遮挡区域识别[J]. 成都信息工程大学学报, 2017, 32(5): 469-473.
[19]	马建立, 陈明轩, 李思腾, 等. 线性规划在X波段双线偏振多普勒天气雷达差分传播相移质量控制中的应用[J]. 气象学报, 2019, 77(3): 516-528.
[20]	肖艳姣. 新一代天气雷达三维组网技术及其应用研究[D]. 南京: 南京信息工程大学, 2007.
[21]	吴翀. 双偏振雷达的资料质量分析, 相态识别及组网应用[D]. 南京: 南京信息工程大学, 2018.
[22]	白玉洁, 胡东明, 程元慧, 等. 广东天气雷达组网策略及在台风监测中的应用[J]. 热带气象学报, 2012, 28(4): 603-608.
[23]	文浩, 刘黎平, 张持岸, 等. 新一代天气雷达地物回波及电磁干扰质控算法业务试运行评估[J]. 气象科学, 2016, 36(6): 789-799.
[24]	肖柳斯, 胡东明, 陈生, 等. X波段双偏振相控阵雷达的衰减订正算法研究[J]. 气象, 2021, 2021, 47(6): 703-716.