目前,在新一代多普勒天气雷达已投入业务使用的气象台站中,气象工作者对雷达回波的强度和多普勒速度信息进行了大量的研究,但对于谱宽这一多普勒雷达特有信息的研究还不多见。本文试图利用在强对流天气过程发生前晴空回波中的谱宽信息,从中提取出对恶劣天气预报预警有用的信息因子,期望对提前短时天气预报时间的研究有所帮助。 第一章首先介绍了国内外天气雷达的发展、本文研究工作的意义和国内外的进展情况。 第二章对天气雷达晴空回波及其成因进行分析,认为高灵敏度脉冲多普勒天气雷达观测到的边界层大气中的非降水、非鸟类、非昆虫等原因产生的晴空雷达回波是由于电磁波投射到折射率随机分布不均匀的湍流介质上产生散射造成的,随之介绍了湍流及其指标特征量,根据湍流能谱理论,引入柯尔莫戈洛夫的相似性假设,对湍流惯性平衡区进行初步分析,得出雷诺数越大,则湍能耗散尺度越小,湍能串级输送越强,湍能耗散率亦越大的结论。 第三章对新一代天气雷达多普勒信息(速度和谱宽数据)的提取方法进行说明并通过推演电磁波折射率有起伏大气的反射率以-1/3次幂的规律随波长变化的关系式,验证新一代天气雷达探测晴空回波的能力。 第四章分析引起多普勒天气雷达探测到的谱宽展宽的因素,并得出谱宽数据与表征湍流强度的湍流耗散率的关系,为下文的计算提供理论依据。 第五章利用广州新一代天气雷达(CINRAD/SA)于2004年8月11日下午强对流天气现象发生前观测到的晴空回波谱宽资料,经过数据质量控制和预处理,估算不同探测仰角高度的湍流耗散率,发现这次强对流天气过程发生前,低层的湍流耗散率明显增强;突出地揭示了这次强对流天气过程的前兆特征。 第六章总结全文并对今后的工作进行展望。