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机载气象雷达无法检测雷达回波信噪比（signal-to-noise ratio，SNR）很低的晴空湍流和干性风切变。提出了一种参数化的机载气象雷达回波谱矩估计方法，该方法利用非线性最小二乘（nonlinear least-squares，NLS）方法拟合回波的自相关序列估计谱矩。引入循环优化思想来解决多个高斯谱回波混合时的谱矩估计问题。给出了将谱矩估计的二维搜索问题转化为两个一维搜索的快速算法。理论和仿真实验与分析表明，提出的方法适用于信噪比较低的情况。