天气雷达不同体扫模式的扫描仰角、雷达波束宽度、回波范围均不相同,体扫模式决定了其可以获得的探测精度。美国WSR-88D雷达自1990年投入使用以来,扫描策略经历了多个版本的更新和改进;而我国天气雷达自布网以来,体扫模式主要使用VCP21降水模式,相对单一的雷达体扫模式在应对不同天气系统探测时存在一定不足。
针对VCP21D(D表示双偏振)体扫模式在5°仰角以下垂直方向上采样较少及附近有探测空隙的问题,2020—2023年在营口天气雷达站进行扫描试验,试验借鉴WSR-88D的扫瞄策略建立4种新体扫模式,以期扩大双偏振天气雷达有效探测覆盖面,尤其提升距离雷达100 km以外区域的探测效果。
张晶等(2024)选取典型个例,对不同体扫模式(图1)的基数据灵敏度、探测垂直结构、地物抑制能力进行探测性能差异分析,结果表明:
(1)4种新体扫模式灵敏度和数据质量与现在业务模式VCP21D基本一致,地物抑制能力相当,满足业务运行指标,可以在业务中应用。
(2)强对流探测模式VCP12D和VCP212D较VCP11D增加了低层的垂直分辨率,可以获得距离雷达100 km之外更为详细的探测数据,同时扫描时间从5 min缩短到4 min,对于发展较快的强对流风暴探测效果更好。
(3)非强对流降水模式VCP215D较VCP21D增加6层探测仰角,可以获得更为连续的垂直探测产品,可以更为完整和精细的表现回波结构特征和风暴顶高度,探测时间与VCP21D相当,优越性明显。
(4)晴空模式VCP35D较VCP31D探测到的数据范围略小,但时空分辨率更高,探测优越性明显。
(5)新体扫模式提升了最大不模糊速度,高层(10°以上)可提升到33.36 m·s-1,底层(0.5°~1.3°)可提升到28.47 m·s-1。
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