ICS07.060CCSA47DB42Specificationsformillimeterwavecloudradar湖北省市場監督管理局發布DB42/T2187-2024前言 2規范性引用文件 3術語和定義 4縮略語 5觀測基本要求 25.1性能 25.2功能 35.3環境與場地 36觀測方法 46.1觀測檢查 46.2觀測模式 46.3觀測日志 77觀測數據與產品 77.1數據文件 77.2數據質量控制和反演 87.3數據存儲與傳輸 87.4雷達產品 88定標和維護 98.1定標 98.2維護 9附錄A（資料性）毫米波云雷達觀測日志 10附錄B（資料性）毫米波云雷達定標記錄 11參考文獻 DB42/T2187-2024本文件按照GB/T1.1—2020《標準化工作導則第1部分：標準化文件的結構和起草規則》的規定起草。請注意本文件的某些內容可能涉及專利。本文件的發布機構不承擔識別專利的責任。本文件由中國氣象局武漢暴雨研究所提出。本文件由湖北省氣象局歸口。本文件起草單位：中國氣象局武漢暴雨研究所、四創電子股份有限公司、成都遠望探測技術有限公本文件主要起草人：萬蓉、萬霞、徐桂榮、周志敏、陳俊、謝承華。hubeiqixiangfgc@163.com；對本文件的有關修改意見建議請反饋至中國氣象局武漢暴雨研究所，聯系電話郵箱：wanx@。1DB42/T2187-2024毫米波云雷達觀測規范本文件規定了毫米波云雷達的觀測基本要求、觀測方法、觀測數據與產品、定標和維護。本文件適用于地基毫米波云雷達的觀測業務、野外科學試驗及應用。2規范性引用文件下列文件中的內容通過文中的規范性引用而構成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對應的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。GB/T13384—2008機電產品包裝通用技術條件QX/T2—2016新一代天氣雷達站防雷技術規范3術語和定義下列術語和定義適用于本文件。3.1毫米波云雷達millimeterwavecloudradar工作在Ka波段和W波段內，基于大氣中水凝物粒子(云滴、冰晶、雪花等)的后向散射原理來測量回波強度，基于多普勒效應來測量徑向速度和速度譜寬等信息的雷達。3.2功率譜powerspectrum雷達接收到目標物散射的回波信號經過快速傅里葉變換處理后得到的數據。3.3基數據basedata以同相和正交數據作為輸入，結合目標物位置信息、時間信息和雷達參數經信號處理算法得到的數據。3.4雷達產品radarproduct對基數據進行處理得到具有顯著物理意義的數據、圖像、文字等信息。4縮略語下列縮略語適用于本文件。FAN:扇形掃描（Fanscanning）PPI:平面位置圖像（PlanPositionIndicator）RHI:距離高度圖像（RangeHeightIndicator）THI:時間高度圖像（TimeHeightIndicator）2DB42/T2187-2024VOL:體積掃描（Volumescanning）5觀測基本要求5.1性能5.1.1工作頻率應滿足下列要求：a)Ka波段云雷達的工作頻率在34.5GHz～35.5GHz內選取；b)W波段云雷達的工作頻率在93.5GHz～94.5GHz內選取。5.1.2硬件制式雷達硬件體制為雙偏振、單發雙收制式。5.1.3觀測內容應包括下列內容：a)功率譜數據：每個雷達距離庫對應一組數據，由256個回波譜點組成，每個回波譜點分別對應一個多普勒速度；b)基數據：至少包括雷達反射率因子、徑向速度、速度譜寬、線性退極化比。5.1.4測量范圍應滿足下列要求：a)雷達反射率因子：-45dBZ～35dBZ；b)徑向速度：-17m/s～17m/s（采用速度退模糊技術）；c)速度譜寬：0m/s～8m/s；a)線性退極化比：-30dB～0dB。5.1.5分辨力應滿足下列要求：a)距離：30m；b)時間：10s；c)天線角度：不大于0.4°;d)雷達反射率因子：0.1dBZ；e)徑向速度：0.1m/s；f)速度譜寬：0.1m/s；g)線性退極化比：0.1dB。5.1.6測量誤差應滿足下列要求：a)雷達反射率因子：不大于1dBZ；b)徑向速度：不大于0.5m/s；c)速度譜寬：不大于0.5m/s；d)線性退極化比：不大于0.2dB。DB42/T2187-20245.1.7探測距離應滿足下列要求：a)最大探測高度不小于15km；b)最小探測高度不大于150m。5.1.8最小可測回波強度雷達在10km處測得的反射率因子不大于-30dBZ。率進行以10為底的對數運算，再乘以10得到最小可測回波強度，單位為dBZ。通常用最小可測回波強度來表征5.2功能5.2.1一般要求應滿足連續觀測。5.2.2校時應能通過衛星授時或網絡授時校準雷達數據采集計算機的時間，授時精度優于0.1s。5.2.3操作和監控應滿足下列功能：a)具有機內自檢和設備監控的功能，自檢和監控內容包括天線伺服狀態、接收機狀態、發射機狀態、電源狀態等；b)具有遠程支持能力，包括操作顯示終端升級、切換觀測模式、修改雷達系統參數、測試系統相位的噪聲、接收機動態范圍和噪聲系數等。5.2.4方艙與載車野外科學試驗觀測應有方艙和載車的配備，并應包括下列功能和要求：a)載車具有調平裝置和定位經緯度、海拔高度的功能；b)在2h內由運輸狀態轉入工作狀態；c)適應野外全天候工作；d)運輸車輛可維修；e)配備發電機組；f)方艙具有防雨、防塵、防腐措施；g)方艙具有屏蔽、隔熱性能；h)方艙配備空調；i)方艙具有逃生窗口，并配備消防器材；j)方艙與載車具備公路運輸的標準；k)方艙與載車能夠整體運輸，在運輸狀態下，其外形尺寸及重量符合GB/T13384—2008第3章的要求；l)防雷滿足QX/T2—2016第7章～第13章的要求。5.3環境與場地4DB42/T2187-2024應滿足下列要求：a)雷達觀測點周圍無高大建筑物、高大樹木、山脈等遮擋，在雷達探測方向上的遮擋物對天線的遮擋仰角不大于0.5°,其他方向的遮擋角一般不大于1°;b)雷達觀測點周圍無影響雷達工作的電磁干擾；c)雷達與大地的連接，安全可靠，有設備地線、動力電網地線和避雷地線，避雷針與雷達公共接地線不得共同用同一接地網；d)雷達能適應海拔3000m及以上高度的低氣壓環境。6觀測方法6.1觀測檢查6.1.1開機前應做好下列檢查：a)雷達天線罩是否完好；b)方艙或載車的空調是否正常；c)雷達電源輸入和UPS輸出電壓是否正常；d)系統各項設置是否符合要求，各分機是否處在正常工作狀態，通信網絡是否正常；e)本地磁盤空間是否充足；f)功率譜數據與基數據存儲選項是否正確；g)雷達顯示終端的系統時間是否準確。6.1.2運行中在確認開機前檢查內容正常后，先加載發射系統低壓，后加載發射系統高壓。雷達運行中，應做好下列檢查：a)觀測模式是否正確；b)基數據是否存儲，功率譜數據是否選擇存儲；c)雷達運行狀況。雷達系統狀態等內容應在觀測日志中填寫。6.1.3關機應按下列順序操作：a)退出發射系統高壓；b)退出發射系統低壓；c)操作伺服系統使得雷達天線指向天頂歸位；d)切斷雷達系統電源；e)填寫觀測日志中觀測模式、天氣實況，完成數據備份。6.2觀測模式6.2.1時間高度圖像（THI）應按照天線指向要求和應用場景進行觀測：a)天線指向：雷達天線垂直天頂，方位角：0°~360°,俯仰角：90°,見圖1；DB42/T2187-2024b)應用場景：業務觀測和科學試驗的主要觀測模式，對測站上空云層做連續觀測，可進行單個云團的垂直特征分析和測站及周邊地區云的垂直分布的統計分析。圖1THI觀測模式圖示6.2.2體積掃描（VOL）應按照天線指向要求和應用場景進行觀測：a)天線指向：雷達天線抬升俯仰角做圓錐掃描，方位角：0°~360°,俯仰角：0°~90°,見圖2；b)應用場景：用于對雷達探測距離以內的云團做三維結構觀測，進行單個云團的垂直特征分析和云團移動軌跡追蹤。圖2VOL觀測模式圖示6.2.3平面位置圖像（PPI）應按照天線指向要求和應用場景進行觀測：6DB42/T2187-2024a)天線指向：雷達天線抬升至定向俯仰角做圓錐掃描，方位角：0°~360°,俯仰角：定向角度，見圖3；b)應用場景：用于對雷達探測距離以內的云團做云層結構剖面觀測，進行單個云團的垂直特征分析。圖3PPI觀測模式圖示6.2.4距離高度圖像（RHI）應按照天線指向要求和應用場景進行觀測：a)天線指向：雷達天線沿定向方位做抬升俯仰角掃描，方位角：定向角度，俯仰角：0°~90°,見圖4；b)應用場景：用于對雷達探測距離以內的云團做云層結構的剖面觀測，進行單個云團的垂直特征分析。）；圖4RHI觀測模式圖示7DB42/T2187-20246.2.5扇形掃描（FAN）應按照天線指向要求和應用場景進行觀測：a)天線指向：雷達天線沿定向俯仰角改變方位角掃描，方位角：定向角度1～定向角度2，俯仰角：定向角度3，見圖5；b)應用場景：用于對雷達探測距離以內、特定方位范圍的云團做三維結構觀測，進行單個云團的垂直特征分析。）；6.3觀測日志）；），圖5FAN觀測模式圖示應滿足下列要求：a)觀測日志內容包括觀測臺站名稱、觀測員、觀測日期、雷達系統狀態、觀測模式、天氣實況、數據備份時間信息，參考格式見附錄A；b)業務觀測日志填寫時間遵循上一級管理部門的規定，野外科學試驗觀測日志在當天20:00時前完成填寫，如有停電等突發狀況及時填寫；c)觀測日志歸檔保存。7觀測數據與產品7.1數據文件7.1.1數據時制觀測數據計時方法采用24小時制，計時精度為秒，記錄時間從北京時(下同)00:00:00到23:59:59。7.1.2文件格式8DB42/T2187-2024數據文件應為NetworkCommonDataFormat(NetCDF)格式。7.1.3文件名稱文件名稱由數據類型標識和雷達觀測開始時間構成。a)數據類型標識：1)SPM:功率譜數據；2)THB:THI觀測模式的基數據；3)VTB:VOL觀測模式的基數據；4)PTB:PPI觀測模式的基數據；5)RTB:RHI觀測模式的基數據；6)FTB:FAN觀測模式的基數據；b)雷達觀測開始時間，按年、月、日、時、分、秒順序排列。7.2數據質量控制和反演應滿足下列要求：a)功率譜數據質量控制包括雜波抑制、噪聲估計、譜矩估計等；b)基數據質量控制包括懸浮物雜波去除、距離旁瓣去除、速度退模糊等，懸浮物雜波去除可用雷達反射率因子-線性退極化比閾值法，距離旁瓣識別取30dB為閾值，速度退模糊只處理一次模糊(毫米波云雷達通常不觀測強降水云)；c)數據融合處理包含THI觀測模式下不同脈沖寬度觀測數據在垂直方向的拼接等；d)數據質量控制后，功率譜數據宜反演得到云內水凝物粒子的直徑、數濃度、下落速度等參數，基數據宜反演得到云底高度、云頂高度、云的物理厚度等參數。7.3數據存儲與傳輸7.3.1數據存儲應滿足下列要求：a)業務觀測數據存儲于本地電腦，備份數據存儲遵循上一級數據管理部門的規定；b)野外科學試驗觀測數據存儲于本地電腦，備份數據存儲到科研專用設備；c)區分存儲雷達觀測的初始數據和質量控制后的數據。7.3.2數據傳輸應滿足下列要求：a)業務觀測數據通過專用網絡上傳，數據上傳時間遵循上一級數據管理部門的規定；b)野外科學試驗結束7d內上傳觀測數據到科研專用設備。7.4雷達產品7.4.1產品內容應包括下列產品：DB42/T2187-2024a)基本產品：雷達反射率因子PPI、徑向速度PPI、速度譜寬PPI、線性退極化比PPI、雷達反射率因子RHI、徑向速度RHI、速度譜寬RHI、線性退極化比RHI、雷達反射率因子THI、徑向速度THI、速度譜寬THI、功率譜的廓線顯示；b)反演產品：云底高度、云頂高度、云的物理厚度、云中水凝物的直徑、數濃度、下落速度等云物理參數。7.4.2產品顯示應滿足下列要求：a)產品窗口同時顯示主要的觀測參數信息；b)數據色標等級不少于16級；c)產品圖像支持縮放、移動、動畫等功能；d)支持鼠標獲取地理位置、高度和數據值等信息的功能；e)有與觀測位置匹配的地理信息。8定標和維護8.1定標應按照下列要求進行定標：a)每月進行雷達機內系統靈敏度、動態范圍、速度定標誤差的測試，參考格式見圖B.1；b)每年進行雷達發射機峰值功率、系統靈敏度、動態范圍、速度定標誤差、脈沖寬度、接收機噪聲系數、接收機增益的測試，參考格式見圖B.2；c)機外測試儀表在儀表使用壽命有效期內。定標宜在晴天進行。8.