DB34-T 5238-2025 多波段天气雷达协同观测规范

ICS07.060CCSA4734Specificationsforcollaborativeobservationofmulti-bandweatherradarsDB34/T5238—2025I 32规范性引用文件 33术语和定义 34缩略语 45协同观测准备 46协同观测开展 57数据处理 8 雷协观测布局示例同9 参考文献 DB34/T5238—2025本文件按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。本文件由安徽省气象局提出并归口。本文件起草单位：安徽省大气探测技术保障中心、安徽省人工影响天气办公室、北京城市气象研究院、安徽省公共气象服务中心、合肥市气象局、安徽省水文局、中国民用航空华东地区空中交通管理局安徽分局、滁州市气象局、四创电子股份有限公司。本文件主要起草人：张广元、董德保、鲁德金、李思腾、姚叶青、邓学良、杨玉喜、李京兵、褚保亮、周先锋、何越、张宁歆、吴从飞、李燕峰、潘莹莹、张靖。DB34/T5238—20253多波段天气雷达协同观测规范本文件规定了多波段天气雷达协同观测的准备、开展和数据处理的内容和要求。本文件适用于速调管和全固态两种体制S波段、C波段大型多普勒天气雷达与X波段小型多普勒天气雷达协同开展强对流天气观测。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。QX/T653天气雷达基数据和单站产品格式QX/T668天气雷达组网产品数据格式NetCDF3术语和定义下列术语和定义适用于本文件。3.1协同观测collaborativeobservation基于软件系统，控制多波段天气雷达执行协同策略，联合开展对龙卷、冰雹和强降水等强对流天气的观测，从而获取比单一波段天气雷达组网观测更高时空分辨率、覆盖范围和响应时效的数据产品。3.2元数据metadata反映天气雷达站名、站号、型号、经纬度、海拔高度等站点信息，以及天气雷达参数的数据。[来源：QX/T621—2021，3.4]3.3消隐spotblanking在天线运行的特定方位角/俯仰角区间关闭电磁发射的功能。[来源：QX/T462—2018，3.6]天气雷达组网产品weatherradarmosaicproducts由多部天气雷达的观测数据或多部天气雷达的产品数据组合或融合处理，反映一定时间、空间范围的云和降水粒子的强度、运动速度等物理参数的产品。[来源：QX/T668—2023，3.2]观测模式observationmodes雷达为适应不同的目标、不同的环境或不同的使用情况而采用的波束扫描模式。[来源：GB/T3784—2009，2.2.1.16，有修改]DB34/T5238—20254自适应观测adaptiveobservation天气雷达根据环境变化、天气特征及发展的情况，自动采用相适应的扫描模式。[来源：GB/T3784—2009，2.2.1.36，有修改]4缩略语下列缩略语适用于本文件。RHI：距离高度显示（Range-HeightIndicator）PPI：平面位置显示（PlanePositionIndicator）VCP：体积覆盖模式（VolumeCoveragePattern）CREF：组合反射率（CompositeReflectivity）ET：回波顶高（EchoTops）VIL：垂直累计液态水含量（VerticallyIntegratedLiquidWater）TVS:龙卷涡旋特征（TornadoVortexSignature）5协同观测准备5.1天气雷达统计5.1.1统计对象参与协同观测的天气雷达须取得所属管理机构同意且不影响业务运行，应包括固定式天气雷达和车载、方舱等两类移动式天气雷达。5.1.2天气雷达功能性能要求参与协同观测的天气雷达功能性能应满足以下要求：a)天气雷达系统和各分机工作状态正常；b)具备WebService、TCP/IP等一种或多种传输控制协议标准接口，能够快速收发监控信息、运行状态和观测指令，可实现与其他天气雷达、协同观测系统的交互，能按预设时间段和扫描模式进行程控运行；c)支持RHI、PPI、VCP、扇扫和任意指向扫描模式；扫描方位角、扫描俯仰角、扫描速度、脉冲宽度、脉冲重复频率和脉冲采样数以及单/双偏振模式等可通过软件远程配置；d)数据产品格式应符合或通过转换后能符合QX/T653规定。5.1.3天气雷达布局要求参与协同观测的天气雷达应包括1部及以上S/C波段天气雷达和2部及以上X波段天气雷达，并满足以下布局要求（示例见附录A）：a)S/C波段天气雷达探测范围应覆盖协同观测区域和X波段天气雷达探测范围，协同观测区域应在1部及以上X波段天气雷达探测范围内；b)在山地、丘陵、风电设备周边等地物遮挡明显的地区，宜通过布设移动天气雷达，减少天气雷达探测盲区。5.1.4信息收集DB34/T5238—20255统计满足5.1.1、5.1.2和5.1.3条规定的天气雷达数量（记为N），收集天气雷达元数据和网络通信接口等信息。5.2协同观测系统协同观测系统功能性能要求应包括但不限于：a)具备多波段天气雷达数据融合、协同观测策略制定、天气雷达控制和状态监控等功能；b)支持人机交互，资源环境满足“N+1”部天气雷达协同观测数据处理、任务调度、策略运算和监控信息收发等需求。5.3制定工作方案协同观测组织单位负责制定工作方案，内容应包括但不限于：a)观测任务、目标和区域；b)参与单位、岗位职责和人员分工；c)关键技术说明及培训；d)数据共享共用方式；e)工作进度安排；f)存在风险和应急预案；g)保障措施。5.4设备调试设备调试应完成以下目标：a)S波段、C波段天气雷达完成VCP11（D）、VCP21（D）和VCP31（D）等3种扫描模式配置，数据生成及产品显示均正常；b)X波段天气雷达完成龙卷模式、冰雹模式、降水模式或其他自定义模式的配置（见附录B），数据生成及产品显示均正常；c)对可能会影响天气雷达运行状态的自然障碍物、电磁干扰、易受天气雷达辐射影响的人员生活区或其他建（构）筑物所在区域配置消隐区；d)协同观测系统运行稳定，功能正常。5.5协同观测演练应按以下步骤完成协同观测演练：a)协同观测系统录入天气雷达信息，检查与各部天气雷达实时网络通信是否正常；b)检查多波段天气雷达与协同观测系统之间监控信息的传输是否正常；c)检查多波段天气雷达与协同观测系统之间观测数据的传输是否正常；d)检查X波段天气雷达与协同观测系统之间的控制指令收发及执行是否正常。6协同观测开展6.1警戒观测6.1.1S波段、C波段天气雷达运行VCP21（D）模式，X波段天气雷达运行降水模式。6.1.2协同观测系统生成符合QX/T668规定的多波段天气雷达组网产品，并重点关注CREF≥35dBZ的DB34/T5238—202566.2协同观测策略6.2.1基本要求协同观测基本要求包括：a)优先实现对龙卷、冰雹和强降水等3类强对流天气的观测；b)能够智能判别天气类型和形势发展；c)自动调整观测策略，并支持人工干预；d)自动生成并保存观测日志，包括观测时间、策略生成及执行结果、设备状态等信息。6.2.2协同观测策略制定6.2.2.1协同观测策略实现流程见图1。图1多波段天气雷达协同观测流程图6.2.2.2强回波区域识别：根据反射率阈值、面积阈值进行区域识别，并权衡区域的面积、反射率强度均值、极值等属性提取强回波区域，提取流程见图2。DB34/T5238—20257PPI数据（0.5°,可调）阈值法保留强回波区（35dBZ）周围有数据点大于50%的保留径向-方位角扫描每个区域的质心坐标每个区域的质心坐标重点观测区域方位角-径向扫描法进一步定位径向-方位角扫描法最终定位每个重点观测区域每个重点观测域边界位置信区息——坐标转换——区息每个区域的面积每个区域的最大强度每个区域的平均强度每个区域的面积变化量每个区域的最大强度变化量每个区域的平均强度变化量相同重点观测区域识别模块坐标转换 相同重点观测区相同重点观测区域识别模块坐标转换每个区域的质心坐标（前一时刻）每个区域的质心坐标（前一时刻）每个区域的最大强度（前一时刻）每个区域的平均强度（前一时刻）图2强回波区域信息提取流程图6.2.2.3强回波区域优先级排序：根据每个区域内最大强度、平均强度、区域面积、最大强度变化量、平均强度变化量、面积变化量等6个参数计算各强回波区域的权重值，计算方法见式（1）。WAOI=·········································式中：S——当前强回波观测区域的面积；Smax——PPI内所有强回波区域中最大的面积；Zm——当前重点观测区域中回波强度最大值；Zm——PPI内所有强回波区域中最大峰值的回波强度；Z——当前强回波区域的平均回波强度；Zmax——PPI内所有强回波区域平均回波强度最大值；△S——当前强回波区域面积的变化值（当前时刻与前一时刻的变化）；△Smax——PPI内所有强回波区域中面积变化最大值；△Zm——当前强回波强于最大峰值强度的变化值；△Zm——PPI内所有强回波区域中最大峰值强度变化的最大值；△Z——当前强回波区域平均强度变化值；△Zmax——PPI内所有强回波区域中平均强度变化的最大值。6.2.2.4观测模式切换：基于强回波区域的质心位置与天气雷达的位置，判识观测位置最优的X波段天气雷达执行RHI、扇扫或其他自定义扫描模式；其余X波段天气雷达和S波段、C波段天气雷达根据识别的天气类型执行相应扫描模式；多波段天气雷达观测模式切换方案见附录B。DB34/T5238—202586.2.2.5观测数据实时上传至协同观测系统，继续生成下一时次的组网拼图产品。6.3协同观测启动6.3.1预报员主导判断强对流天气活动周期，由协同观测组织单位发布启动指令。6.3.2天气雷达执行当前协同观测策略启动协同观测。6.4协同观测开展6.4.1根据天气实况与天气雷达协同观测结果匹配情况，适时调整协同观测策略。6.4.2应安排值守人员监控设备状态报警、维护维修、数据传输、观测模式调整等情况。6.4.3当设备、软件系统和通信等出现故障时，由组织单位联系厂家或专业人员处置。6.5协同观测终止预报员主导判断强对流天气过程完全结束后，由组织单位发布协同观测终止指令。7数据处理按照QX/T621规定完成天气雷达协同观测数据的质量控制。7.2产品生成生成并显示多波段天气雷达协同观测产品，包括但不限于融合反射率因子、融合风场反演、融合降水估测、强天气识别和预警等产品。7.3数据备份使用移动存储设备进行数据备份，按照观测时间、雷达类型、观测日期、数据产品类型等区分。7,4效果评估7.4.1组织参与单位复盘，对设备及系统运行稳定性、协同观测策略适配度、雷达观测模式切换方案、拼图产品可用性等开展效果评估。7.4.2选取典型个例，采用多源资料比对、数值模式检验等方法，评估当次协同观测数据产品质量。7.5产品发布对通过效果评估的协同观测产品，按照组织单位业务管理要求，向相关单位和社会发布。DB34/T5238—20259（资料性）多波段天气雷达协同观测布局示例A.1图A.1给出了多波段天气雷达协同观测的基本布局示例。图A.1多波段天气雷达协同观测基本单元布局示例图A.2图A.2给出了平原地区3部及以上X波段天气雷达参与协同观测时的优化布局示例。图A.2平原地区多部X波段天气雷达协同观测优化布局示例图DB34/T5238—2025（资料性）多波段天气雷达观测模式切换方案B.1S/C波段天气雷达观测模式切换B.1.1S/C波段天气雷达自适应观测图B.1给出了S波段、C波段天气雷达的自适应观测逻辑流程图。图B.1S波段、C波段天气雷达自适应观测逻辑流程图B.1.2观测模式切换初始阈值B.1.2.1VCP11(D)模式适用于强对流天气观测，判断条件需满足以下任一个：——A2（35dBZ）≥100km2（可配置），并且AET≥20km2（可配置）；——AVIL（VIL值≥20kg/m2）≥20km2（可配置）。B.1.2.2VCP21(D)模式适用于一般（稳定）性降水的观测，判断条件需满足以下全部条件：——A2（35dBZ）＜100km2（可配置），或AET＜20km2（可配置）；——AVIL（VIL值≥20kg/m220km2（可配置——A1（18dBZ）≥1000km2。B.1.2.3VCP31(D)适用于晴空的观测，判断条件需满足以下条件：——A1（18dBZ1000km2。DB34/T5238—2025B.1.3人工干预观测模式切换表B.1给出了人工干预S/C波段天气雷达观测模式切换的触发条件。表B.1S/C波段天气雷达人工干预观测模式切换的触发条件1高2中3低A＜1000kmB.2X波段天气雷达观测模式切换B.2.1回波特征统计基于质量控制后的多波段天气雷达组合反射率数据，剔除非气象回波的影响并统计以下回波参数：——回波面积A1：组合反射率因子达到18dBZ（可配置）的回波总面积；——回波面积A2：组合反射率因子达到35dBZ（可配置）的