随着新一代天气雷达网的建成,雷达的应用也逐步由单雷达发展到多雷达组网阶段,基于组网的产品拼图、基数据拼图、降水估算及临近预报等已相继投入业务应用。但是,现阶段只是实现了天气雷达最基本的应用目标,雷达拼图、降水估算等涉及到的因素非常多,包括雷达测高的精度、地形影响的精细化处理、雷达网探测能力的针对性评估、雷达组网估算降水的观测数据处理等,这些问题对新一代天气雷达的定量应用效果有着重要的影响,却并未得到足够重视或有效的解决。波束路径计算是雷达回波高度定位、地形阻挡分析、覆盖分析等的基础,论文首先针对新一代天气雷达网的日常业务观测模式,统计了雷达波束路径,分析了被普遍采用的单一的标准大气假定带来的测高误差及其适用性。其次,研究了复杂地形环境下基于数字高程模型(DEM)的雷达波束阻挡的处理方法和效果,并对判断、提高雷达位置准确性的方法进行了初步的研究,以获得准确的波束阻挡数据。然后,基于上述工作评估了区域雷达网定量估算降水的覆盖能力,以弥补此前各种覆盖评估不具备特定天气现象针对性的不足。最后,研究了雷达混合扫描反射率因子提取方法和组网方法,旨在为区域雷达网降水估算提供可靠的基础数据。主要研究工作及成果概括如下：(1)利用历史探空资料,统计了我国不同地域、不同季节的大气折射指数垂直分布,进而得到业务观测模式下雷达实际波束路径,分析了其时空分布特征和统计模型,并分析了标准大气假定导致的雷达的测高误差,讨论了其适用性。结果表明,我国业务天气雷达网的大部分雷达实际波束高度相对于标准大气条件下偏低,各地雨季则基本都是偏低的。(2)以浙江省山区雷达为例,针对复杂的地形环境,为提高波束阻挡模拟结果的准确性,应用高分辨率DEM的信息,采用分段法计算波束阻挡。以雷达实际观测的回波分布为对照,比较了不同DEM分辨率、不同方法模拟结果的差异,表明不同模拟结果在遮挡源很近的情况下有差异,其中分段法、更高分辨率的DEM模拟结果更好。此外,应用中发现有些站点模拟的波束阻挡有错误,为此提出相关性分析方法,分析模拟的波束阻挡与实际回波分布之间的相关性,来判断并订正雷达位置偏差,采用该方法有效地订正了金华雷达站的站址偏差,获得了正确的波束阻挡数据。(3)针对雷达估算降水这一特定对象,考虑波束阻挡和0℃层高度两个因素,制定评估方案,分析区域天气雷达网的覆盖能力。分别对浙江省和华南、西南、江汉、华北几个地区的覆盖情况进行了分析,制定了覆盖图表,评价了区域覆盖效果。评估表明,此前已有的覆盖评估对于降水估算来说都偏于乐观,事实上,高度的约束使得有效覆盖区通常都小于业务中用来估算的范围；应用地形和波束阻挡信息与否,业务降水估算产品的覆盖效果差别很大,应用后会显著提高有效覆盖率,否则,有效的估算区可能极为有限。在几个评估区中,华南、四川盆地、江汉、华北东部、浙江的覆盖都良好的覆盖潜力,雨季各区域内部内达到完整的覆盖；在华北高原与平原的过渡带、西南的高原地区,有覆盖不到的区域。(4)研究更能体现地表降水分布的组网雷达回波数据提取方法,为估算降水提供基础数据。首先制定了不同于现有一般业务的雷达组网估算降水的基本流程,即先获取单部雷达混合扫描反射率因子数据,再拼为区域的反射率因子组网数据,最后进行降水估算。改进混合扫描方案,在所有可用仰角中提取观测数据,并对部分阻挡进行与阻挡率完全对应的强度补偿；提出几种引入高度因子的组网方法,进行拼图处理。利用浙江省雷达分析了波束阻挡的订正效果,对比分析了几种拼图方法的特点和差异；针对降水过程,通过误差分析,检验了不同方法、方案估算降水的效果。结果表明,距离项权重比高度项权重表现稳定,适用性更好,后者的作用在雷达高度差异比较大时有体现。融化层以上的观测数据估算降水常常导致不确定性的误差。最后,取浙江、广东两省多个降水过程,与业务方法对比检验,证明了本文方法的优势,其估算结果与实况的空间分布更为一致。