检索结果-南通市图书馆

作者：张勇中国气象科学研究院

学位级别：硕士

本论文研究基于中国气象科学研究院灾害天气国家重点实验室自主研发的新一代天气雷达基数据三维拼图系统(CinradMosaic),利用该系统的产品资料对比了单雷达与组网雷达探测台风的特点,并指出其优劣;提出了利用回波强度进行台风定位的一... 详细信息

本论文研究基于中国气象科学研究院灾害天气国家重点实验室自主研发的新一代天气雷达基数据三维拼图系统(CinradMosaic),利用该系统的产品资料对比了单雷达与组网雷达探测台风的特点,并指出其优劣;提出了利用回波强度进行台风定位的一种方法,通过台风个例检验说明该方法是可行的并具有较好的精度;分析了“黑格比”台风的结构特征,提出一个反映台风对称性的参量,并分析其与“黑格比”台风移动路径的关系;最后结合拼图系统的格点反射率与能将多部雷达径向速度组网反演三维风场的两步变分法分析了“天鹅”台风的三维风场结构特点。其主要结果如下:1)通过台风实例,对单站雷达资料与多站组网雷达产品资料的对其探测能力进行了对比分析,说明组网雷达资料在一定程度上填补静锥区和距离单雷达站较远的低层区,因此组网雷达相对于单站雷达具有获得空间更多的回波资料的能力,但组网雷达资料在融合多站资料的同时也平滑了一些较小回波结构特征。2)提出基于组网产品(三维格点反射率与组合反射率)定位台风中心的一种方法——相关法,该方法的实例定位结果,以中央气象台发布的台风中心为标准,其平均绝对误差在15km以内;将该定位方法与利用径向速度定位台风中心的距离速度方法对台风“黑格比”与台风“天鹅”的定位结果做了比较,并指出两种方法的优缺点:距离速度法主要受到探测距离和处理速度模糊及水平风场的非对称性限制,它对台风具有较好的水平对称环流可以较好地确定台风中心位置;相关法主要依赖于眼区及周围是否具有较为典型台风的完整回波结构,但可以避免处理速度模糊的问题并具有较好的观测范围。对于实际观测到的台风存在各种各样特点,与理想台风模型存在差异,利用算法定位台风中心受到一些限制,在实际业务中应该结合人工定位,实行人机交互的方式来确定台风的中心位置。3)基于组网产品(组合反射率和回波顶高)提出一个反应台风对称性的变量(D ),并分析了该变量在“黑格比”台风登陆过程中的变化特点:基于组合反射率的最大不对称方向与准对称方向的方位角呈逆时针旋转;基于回波顶高的最大不对称方向与准对称方向的方位角都呈顺时针方向旋转。4)利用去速度模糊的多部天气雷达径向速度资料由两步变分法组网反演了“天鹅”台风的三维环流结构,经过对反演结果的检验说明该反演结果具有较好的可信度。其风场特征主要有:在4km高度上,等距离圈上的平均切向风速随台风中心的距离增加而增加,并且在最大切向速度圈半径内接近Rankine涡旋模型线性增加,最大风圈之外增加变得缓慢,而平均径向速度随距离中心距离的增加变化不明显,维持在零附近;拟合4km高度上最大平均切向风速得到周期为2p正弦函数,进一步说明其风场是非对称的,且非对称波数为1;径向分量并不是在低层都是入流气流,在高层也并不是都是出流气流。

关键词：三维拼图系统组网产品台风定位台风结构两步变分法

冰晶粒子多普勒功率谱正演方法的建立和初步应用

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冰晶粒子多普勒功率谱正演方法的建立和初步应用

作者：丁晗中国气象科学研究院

学位级别：硕士

由于冰晶粒子形状多样,其下落速度、后向散射截面、质量和粒径之间的关系十分复杂,影响了利用云雷达多普勒谱密度数据反演冰晶微物理特性的应用进展。本文在假设6种粒子形状的情况下,根据已经有的研究成果,建立了粒子质量、下落速度、... 详细信息

由于冰晶粒子形状多样,其下落速度、后向散射截面、质量和粒径之间的关系十分复杂,影响了利用云雷达多普勒谱密度数据反演冰晶微物理特性的应用进展。本文在假设6种粒子形状的情况下,根据已经有的研究成果,建立了粒子质量、下落速度、后向散射截面和粒子尺度的关系,讨论了在同样的滴谱情况下,不同粒子对应的功率谱的变化,以及空气上升速度、湍流和灵敏度对雷达功率谱及滴谱反演的影响,并利用于2018年在河北邢台的云雷达和飞机观测数据,进行了液体和固态滴谱、含水量和粒子体积平均直径的反演和对比。此外,为了利用单雷达反演完整的冰晶尺度谱,建立了粒子形状及数浓度分布模型,并利用2014年西藏那曲的观测数据进行反演验证,结果表明:(1)等效直径相同的粒子,聚合体的下落速度最大,其次是六棱柱冰晶和六角板状冰晶,扇形和星形的冰晶较小,相同尺寸冰球的下落速度约是冰晶粒子的2-3倍。后向散射截面最大的六棱柱冰晶,其次是星形冰晶、扇形冰晶、六角板冰晶与两种聚合体及冰球的后向散射截面十分接近。说明在利用功率谱数据反演滴谱时将不同种类的冰晶粒子统一视作冰球将会导致不同程度的粒子尺度低估,从而给滴谱反演带来误差。(2)相同滴谱分布下,不同冰晶类型的模拟雷达多普勒谱功率谱的宽度主要受粒子下落速度随粒子尺寸的增大的速率影响。粒子的下落速度随尺度增加而增加的越快,所产生的功率谱越宽,反之亦然。湍流对不同冰晶的多普勒谱有不同程度的影响,总体来说会使功率谱两端拓宽且削弱峰值,这也给粒子谱分布的反演带来较大的误差。(3)当分别假设云内只存在一种类型的冰晶粒子时,利用云雷达功率谱数据反演粒子滴谱的结果与飞机观测结果比较显示,每一类冰晶都在一定尺度区间内与飞机观测结果对应很好,说明在此区间内该类型粒子存在的可能性很大,也充分验证了雷达反演冰晶尺度谱的可行性。对比雷达反演的液态水含量及飞机观测结果,二者随高度的变化趋势基本一致,飞机实测值略小于雷达反演结果。(4)利用建立起的完整冰晶粒子分布模型,可以很好的反演出完整的冰晶尺度谱。西藏那曲的雨层云与深对流云个例微物理参数反演结果显示,雨层云的冰水含量及粒子有效半径分布较为均匀,深对流云相对较不均匀。回波反射率与冰水含量相关性较好,云内粒子有效半径大部分在60μm以下。

关键词：多普勒功率谱冰晶粒子尺度谱反演

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新一代天气雷达资料质量分析和处理方法研究

新一代天气雷达资料质量分析和处理方法研究

作者：杨川成都信息工程学院

学位级别：硕士

雷达故障回波和非气象回波的处理不当，会严重影响新一代天气雷达定量估测降水研究。我国C波段新一代天气雷达在双PRF工作模式下经常在正（负）速度区出现负（正）速度杂点，严重影响了雷达径向速度资料的使用。本文提出了一种对C波段... 详细信息

雷达故障回波和非气象回波的处理不当，会严重影响新一代天气雷达定量估测降水研究。我国C波段新一代天气雷达在双PRF工作模式下经常在正（负）速度区出现负（正）速度杂点，严重影响了雷达径向速度资料的使用。本文提出了一种对C波段新一代天气雷达在双PRF工作模式下径向速度正负速度混淆区（速度混淆区，下同）的识别和处理方法，并以CINRAD/CC雷达资料为例，分析了识别和处理方法的效果。利用哈尔滨和牡丹江雷达2010年夏季不分时段观测资料进行了验证。此外，本文还对中国气象科学研究院灾害天气国家重点实验室开发的新一代天气雷达三位组网拼图系统（CinradMosaic）的雷达资料质量控制算法（QC算法，下同）对于孤立回波、径向干扰回波和地物回波的识别及处理结果进行了分析，发现QC算法采用图像滤波法处理孤立回波和径向干扰回波后，会损失大量降水回波边缘区域，并破坏小尺度对流单体回波;采用基于模糊逻辑的分步式第五回波识别发处理反射率数据后，150km以外区域会残留高反射率值地物回波，并伴随有新的孤立回波产生。针对QC算法的这些问题，本文也发展了新的基于回波块面积之的孤立回波识别方法和基于切向回波段长度值的径向干扰回波识别方法，并根据地物残留回波块边缘区域反射率的数值特征，结合回波段对回波边缘区域的识别结果，提出了高反射率值地物残留回波识别方法，一次改进了地物回波识别方法。利用武汉等地2004至2011年部分存在典型非气象回波的多普勒天气雷达观测资料对新方法进行了验证。主要研究结果和结论如下：（1）速度混淆区内径向速度值的跳动幅度约为雷达双PRF模式最大不模糊速度值。利用径向速度资料中各点与周围8点径向速度平均差值的分布规律和区域内正、负速度平均值的差值规律，速度混淆区能够被正确识别，速度模糊区边界能够得到保留。（2）以速度混淆区各点为中心，通过统计各点邻域内非速度混淆点的正、负速度点个数占非速度混淆点总数的比例，再将最大比例对应的径向速度算术平均值作为该点的径向速度替代值，能够消除并修正原始资料中的速度混淆区。（3）使用回波面积阈值法识别孤立回波，不仅能准确识别和剔除小尺度孤立回波和电杂波噪声，而且能完整保留气象回波。（4）沿切向方向划分回波段，然后根据每个径向方向上切向回波段的长度值分布特征，能够准确定位干扰径向，同时区分晴空区域和降水混合区域。（5）对地物识别法处理后的反射率数据，剔除150km以外反射率值大于30dBZ的回波边缘距离库，能进一步提升地物回波处理效果。

关键词：新一代天气雷达质量控制双PRF模式速度混淆区孤立回波径向干扰回波地物回波

相控阵天气雷达观测强对流过程数据分析方法研究

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相控阵天气雷达观测强对流过程数据分析方法研究

作者：吴翀成都信息工程学院

学位级别：硕士

为了较为全面的评估相控阵天气雷达在外场试验中的性能及其观测资料的可靠性,为数据的质量控制、设备的改进和强对流天气过程的研究提供可信的依据,本文在使用相控阵天气雷达方程对回波强度进行订正的基础上,主要研究了相控阵与常规天... 详细信息

为了较为全面的评估相控阵天气雷达在外场试验中的性能及其观测资料的可靠性,为数据的质量控制、设备的改进和强对流天气过程的研究提供可信的依据,本文在使用相控阵天气雷达方程对回波强度进行订正的基础上,主要研究了相控阵与常规天气雷达观测资料的处理、定量对比的方法及其对流过程的分析。论文主要研究内容和结论如下：(1)根据相控阵天气雷达的天线结构特性,以经典天气雷达方程为参考,分别建立了用于车载S波段一维相控阵、机载X波段二维相控阵和车载X波段一维相控阵定量测量的相控阵天气雷达方程,并用于回波强度的订正中。通过验证,提出的相控阵天气雷达方程可有效修正因阵列天线波束宽度、收发增益改变引入的回波强度测量偏差;(2)根据相控阵天气雷达外场试验的需求,提出了针对相同和不同地理位置下、不同分辨率的雷达反射率因子匹配方法、观测资料的定量对比方法和模拟相控阵宽波束采样的平滑方法,可以较好的通过回波结构、最小可测反射率因子、水平和垂直廓线图、散点图、概率分布图等方式分析相控阵天气雷达资料,经验证垂直方向基于采样体积的平均方法能够得到最佳相关性的匹配结果;(3)使用不同位置雷达资料的匹配方法,将车载S波段一维相控阵天气雷达2010年的外场试验资料与54km外的新一代天气雷达观测资料做了结构及数值的对比,分析发现该雷达在能观测到合理的回波数据,但受到过宽波束影响其反射率因子在100km外出现了结构的平滑、径向速度也受到地物的干扰,同时相控阵的灵敏度低于新一代天气雷达,难以探测到远处的弱回波;(4)使用机载X波段二维相控阵天气雷达2012年的外场试验资料,分别与相同位置的X波段常规天气雷达及51 km外的新一代天气雷达对比,检验了机载X波段二维相控阵天气雷达不同工作模式的观测资料,发现脉冲压缩技术的引入在提升该相控阵灵敏度的同时也造成了回波强度的测量偏差,同时其较宽的波束是影响探测能力的主要原因,对比结果为该雷达的飞行试验和下一步的改进提供了参考。(5)将车载X波段相控阵天气雷达2013年的观测资料与相同位置的C波段双线偏振天气雷达做了定量对比,验证了该雷达三种不同波束宽度扫描模式的可靠性。受阵列天线参数差异的影响,各模式的回波强度存在一定的测量偏差,使用基于稳定过程的统计修正方法可以将测量偏差订正至士1dB内。通过强对流过程的回波结构对比,突出了该相控阵天气雷达时空分辨率的优势。(6)对车载X波段一维相控阵天气雷达2013年所用扫描模式进行了评估,发现该雷达现行40层的波束分布过于密集,过长的扫描周期造成了观测资料难以用于快速变化天气系统的分析。通过仰角层数和波位分布的优化,在获得所需空间分辨率的前提下缩短了扫描时间,使雷达获得了时空分辨率更为灵活的扫描模式,为其下一步的试验奠定了基础。

关键词：相控阵天气雷达观测能力外场试验定量对比分析

基于新一代天气雷达三维组网的人影作业指标判据研究

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基于新一代天气雷达三维组网的人影作业指标判据研究

作者：段艺萍南京信息工程大学

学位级别：硕士

通过新一代天气雷达三维格点数据资料进行区域雷达组网试验,对冰雹云回波、可降水云回波等人工影响天气可作业区域进行识别,提取不同类型人工影响天气作业指标判据,形成模糊逻辑判断方法,确定人影作业区域并对其运动轨迹进行外推预报。... 详细信息

通过新一代天气雷达三维格点数据资料进行区域雷达组网试验,对冰雹云回波、可降水云回波等人工影响天气可作业区域进行识别,提取不同类型人工影响天气作业指标判据,形成模糊逻辑判断方法,确定人影作业区域并对其运动轨迹进行外推预报。将识别区域转换成人影作业炮点,同时计算作业的方位和仰角,并通过个例分析了其方法的合理性。主要研究结果如下： (1)基于冰雹云的雷达三维拼图反射率分布形态特征,提出在人工防雹作业中识别冰雹云的6个候选指标,它们分别是：三维组网最大反射率因子Zmax、三维组网云回波顶高ET、三维组网最大反射率回波顶高Hmax、三维组网垂直积分液态水含量VIL、三维组网VIL密度VILD、三维组网VIL跃增值△VIL,并给出时空分布不同及降雹或降雨等不同云型的人工防雹指标判据。 (2)通过三维雷达反射率资料提取人工增(消)雨作业指标,提出在人工增(消)雨作业中识别可降雨云的4个候选指标,分别是：三维格点组合反射率CR、三维格点云回波顶高ET、三维格点最大反射率回波顶高Hmax、三维格点垂直积分液态水含量VIL。并给出时空分布及降雨强度不同的云型的人工增(消)雨指标判据。考虑了三维组网反射率等参数的三维形态分布特性,解决了天气雷达基本雷达产品的二维形态中云型误判以及采用动力污染增(消)雨的局限性等问题。 (3)基于新一代天气雷达组网数据应用SCIT (The Storm Cell Identification and Tracking)算法实现风暴跟踪并计算得到以上指标值,形成模糊逻辑判断方法,用多个防雹作业个例进行了三维风暴单体的识别试验,以地面降雹观测数据为主要依据,并将模拟识别可作业风暴单体与实际降雹区域进行对比,同时计算防雹作业的方位和仰角,分析表明可以较好地识别大部分可作业冰雹云,跟踪模拟效果较好,便于人影防雹作业的业务应用。将识别的冰雹云转换成可作业炮点并与实际作业炮点对比,对比分析表明方法合理,并对作业炮点的选择有较好的参考作用。 (4)人工防雹方面,计算各可作业单体对应的作业炮点时,考虑了海拔高度和地球曲率半径等地形参数的影响,人工防雹方面同时考虑各三维风暴单体的最大回波半径作为每个炮点的射程计算因素,有利于人影业务平台实时调度的规范化和作业准确率的提高。

关键词：三维拼图模糊逻辑 SCIT 作业指标人影作业

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基于多源融合数据的华南夏季云参数统计分析

基于多源融合数据的华南夏季云参数统计分析

作者：崔延星成都信息工程大学

学位级别：硕士

云是影响天气和气候的重要因素。借助地面观测设备或卫星遥感等设备,可以获取云内信息,对云和降水进行研究。毫米波雷达发射波长为毫米级的微波信号,探测小粒子具有优势,可以获取更精细的云内结构。但单独利用毫米波云雷达研究云参数,... 详细信息

云是影响天气和气候的重要因素。借助地面观测设备或卫星遥感等设备,可以获取云内信息,对云和降水进行研究。毫米波雷达发射波长为毫米级的微波信号,探测小粒子具有优势,可以获取更精细的云内结构。但单独利用毫米波云雷达研究云参数,由于降水对毫米波雷达衰减的影响,反演误差可能较大。毫米波云雷达、C波段连续波雷达和激光云高仪的融合数据,在保留云内信息的情况下,可以减小降水对研究结果的影响,并能较准确的确定云边界。中国气象科学研究院灾害天气国家重点实验室于2016年5月-8月在广东省龙门县采用多种观测设备,进行了云和降水的综合观测。此次试验主要是中国气象科学研究院同时将多部不同波段的垂直探测设备部署于同一地点联合观测,对华南地区夏季的云和降水特征进行研究。本文利用此次试验期间的融合数据,根据云相态分类方法和云顶温度,将云分为冰云、水云和混合云,对广东龙门地区夏季云的云顶高度和云底高度、云厚、云量、云层数等特征的日变化进行了初步统计分析,对不同类型云的宏观特征进行了讨论。并反演了三种云的云内液态水含量,分析了含水量的分布特征及回波强度的日变化等。得到以下主要结论:龙门地区云顶高度、云厚、云量、云层数和不同高度上云的发生频次有较明显的日变化特征。龙门地区夏季的云顶高度主要集中在4km以下和8km以上高度,云底主要分布于3km以下和4km以上高度。12时以后高云明显增多,云顶高度多在8km以上,并最高可达12km。厚度在2km以下的云的比例最高,大约占该时刻总云厚的30%以上,6km以上厚度的云发生的频率在10%以下,中高厚度的云的日变化比较明显。华南地区的云主要分布在12km高度以下,云的分布日变化明显。5—6km高度范围内的云发生频次相对较少。午后出现多层云的频率较高。龙门地区的云顶和云底出现频率的具有一致性。4km以下的云顶高度出现频次相对比较稳定,且00时到10时之间,低层云的出现频率逐渐增加,最大频率接近40%。云顶高度最高可达15km,云底高度最高可达12km以上,4-8km高度上的云顶和云底高度出现的频次较低。混合云夏季出现的频率相对最低,水云发生频率相对稳定。龙门地区的冰云发生频率和夏季云发生频率变化趋势大致相同。夏季水云LWP相对变化幅度较小,且总LWP和混合云LWP变化趋势基本保持一致,当LWP较高时,混合云为主要贡献。夏季冰云IWP变化幅度较小。夏季混合云的平均LWP约是水云的2.5倍。一天中平均回波强度的变化过程大概分为5:00、8:00、14:00、19:00、22:00和2:00共6个阶段.。在14时平均回波强度增强到一天中的最大值,在3-6km高度处平均反射率可达20d BZ。0时到8时的平均回波顶高约为12km,而8:00以后的回波顶高度最高接近15km。8:004:00存在几个时间持续较短的对流过程。在广东龙门地区,下午和上半夜的云和降水过程要多于下半夜和上午。混合云的平均最大反射率最高,混合云的回波强度出现的频次最高约为0.7,此时的反射率为10d BZ左右。水云的概率分布集中在1-2km高度范围,回波强度为-20d BZ处,此时云内主要为云滴粒子。冰云的回波中心在10km高度,反射率强度约为-5d BZ。总云的回波强度中心在2km和10km高度。

关键词： Ka波段毫米波雷达云特征参数混合云液态水含量日变化

Ka波段固态发射机体制毫米波雷达探测模式对比分析及其在高原低涡中的应用

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Ka波段固态发射机体制毫米波雷达探测模式对比分析及其在高原低涡...

作者：武静雅中国气象科学研究院

学位级别：硕士

由于高原地区高分辨率资料的缺乏,以往对高原涡的研究多集中在天气分析、动力分析方面,对其发生发展过程中云体结构缺乏认识,而毫米波雷达具有极好的分辨率且最小可测回波强度较小,非常适合于云的观测,可以为高原涡的研究提供有力资料... 详细信息

由于高原地区高分辨率资料的缺乏,以往对高原涡的研究多集中在天气分析、动力分析方面,对其发生发展过程中云体结构缺乏认识,而毫米波雷达具有极好的分辨率且最小可测回波强度较小,非常适合于云的观测,可以为高原涡的研究提供有力资料。本文应用多种观测资料,特别是2014年及2015年“第三次青藏高原大气科学试验”期间Ka波段固态发射机体制毫米波雷达的加密观测资料,对这部我国第一部多探测模式Ka波段固态发射机体制毫米波雷达的探测能力进行对比评估分析后,应用其对2014年8月13日至8月17日连续两次发生的青藏高原涡过程进行分析。主要结论包括:Ka波段固态发射机体制毫米波雷达对非降水云探测结果灵敏度及可靠度高,降水云探测结果系统性偏小,可以精确揭示低涡过程中云的演变情况。两次低涡过程在云顶高度、最大回波强度等方面与未受低涡影响下的云差异明显。多为云顶距地高度为3km至4km的中云,最大回波强度25-30d B,发展较未受低涡影响下的对流系统不旺盛。此外,第一次低涡在观测站上空出现长时间层状云降水为主的混合云降水,持续降水时间长。西南季风对低涡有重要作用,但局地热对流对低涡期间云影响不大。

关键词： Ka波段固态发射机体制毫米波雷达探测模式高原低涡

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双线偏振多普勒雷达资料分析与质量控制

双线偏振多普勒雷达资料分析与质量控制

作者：杜牧云成都信息工程学院

学位级别：硕士

双线偏振多普勒雷达是具有发射水平和垂直两种线偏振波，并能分别接收目标物对不同偏振波的后向散射信号幅度和相位变化能力的雷达，是目前较为先进的天气雷达之一。除了能得到常规多普勒天气雷达所能获得的目标物强度信息(反射率因子ZH... 详细信息

双线偏振多普勒雷达是具有发射水平和垂直两种线偏振波，并能分别接收目标物对不同偏振波的后向散射信号幅度和相位变化能力的雷达，是目前较为先进的天气雷达之一。除了能得到常规多普勒天气雷达所能获得的目标物强度信息(反射率因子ZH)和多普勒相位信息(径向速度Vr和速度谱宽Sw)以外，它还能得到目标物对两种不同偏振状态电磁波的后向散射信号强度和相位的差异信息(差分反射率因子Z、差分传播相移Φ、差分传播相移率KDP和零滞后互相关系数ρHV(0))。这些参数直接反映了降水系统粒子相态、滴谱分布(DSD)等微物理结构的变化规律。因此，相较于常规天气雷达，双线偏振多普勒雷达不仅可以提高降水率、液态水含量的估测精度，为数值预报提供高质量的初始场，还可以综合各参量进行降水粒子类型识别，提高对冰雹、雷暴大风、强降水等灾害性天气的探测能力。但在实际探测过程中，资料质量容易受到地物杂波污染、系统及环境噪声、信号衰减等因子的影响，因此在利用资料进行后续的算法处理及产品生成前需对资料质量进行分析与控制。本文以中国气象科学研究院灾害天气国家重点实验室(State Key Laboratory ofSevere Weather，LaSW，Chinese Academy of Meteorological Sciences，CAMS)的车载C波段双线偏振多普勒雷达(C-band Polarimetric Doppler Radar on Wheel，CPDRW)外场试验的实测资料为例，从各偏振参量随信噪比SNR分布的角度讨论了该设备探测资料的质量情况。与此同时，在对资料进行筛选和质量控制的基础上，以差分反射率因子Z系统误差垂直扫描订正法的订正结果为参考，重点分析了以雷达高仰角扫描下的小雨和干雪为订正目标进行订正的效果差异，分析结果表明：高仰角体扫资料的这两种自然目标物都能较好地订正Z的系统误差。但相较于小雨，干雪的Z变化性及其测量标准差更小，其订正效果也更加稳定，更能满足差分反射率因子0.1-0.2dB的精度要求，因此被认为是进行Z系统误差订正的最优气象目标物，而利用高仰角体扫资料的干雪粒子进行Z系统误差订正也就成为垂直扫描订正法的最佳替代方法。在统计分析降水、地物回波差分传播相移Φ数据的差别，与信噪比SNR关系等基础上，本文还提出了一套Φ数据分析和处理的方法，目的是剔除不能用的Φ，并提高差分传播相移率KDP的计算精度。除此之外，还结合地物的常规特性和偏振特性利用模糊逻辑法(Fuzzy Logic Method)建立了一种运用双线偏振雷达观测资料识别地物及地物与降水混合回波的方法，并利用该雷达的实测资料对识别结果进行了分析检验。最后，通过雷达质量指数(Radar Quality Index，RQI)算法将影响雷达资料质量的主要因子：波束展宽、波束遮挡、地物杂波污染、电磁波衰减等，以每个距离库为单元进行量化处理，最后按照0到1的取值范围进行编码输出，该输出量即为对雷达资料质量的各影响因子及其整体质量的定量评估结果。其中，质量指数越接近0就代表雷达资料受各因子影响越大，质量越差;反之越接近1则代表资料质量越好。根据该定量评估结果我们可以直观地了解到资料受各因子的影响程度及资料的整体质量情况，并方便我们根据不同的应用需要来筛选数据。

关键词：双线偏振多普勒雷达资料分析质量控制

新疆地区对流系统三维中尺度动力和热力场结构研究

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新疆地区对流系统三维中尺度动力和热力场结构研究

作者：庄薇中国气象科学研究院

学位级别：硕士

对流过程的动力和热力中尺度结构对进一步了解对流过程形成机理的有重要意义,而双多普勒雷达是研究和反演动力和热力过程三维结构最有效的方法,它可以更准确地得到高空间分辨率的中小尺度降水系统的结构,对云和降水中尺度物理过程进行... 详细信息

对流过程的动力和热力中尺度结构对进一步了解对流过程形成机理的有重要意义,而双多普勒雷达是研究和反演动力和热力过程三维结构最有效的方法,它可以更准确地得到高空间分辨率的中小尺度降水系统的结构,对云和降水中尺度物理过程进行深入研究。本论文利用新疆相距29km的两个C波段乌鲁木齐和五家渠新一代天气雷达,在雷达质量控制的基础上,分析了雷达资料插值和径向速度误差对风场反演的影响,详细研究了2004年8月7日一次强对流性降水和2005年6月26日一次强飑线过程的风场、气压扰动和温度扰动的中尺度三维结构。主要结论如下:(1)结合双多普勒雷达反演梅雨锋暴雨方法和ROUX的热力和动力反演方法,建立了利用我国C波段新一代天气雷达构成的双多普勒雷达系统的资料反演对流过程风场、气压和温度扰动的方法,并进行了运行试验。(2)从新疆双多普勒雷达资料质量情况来看,双径向-双切向的方法退速度模糊的效果很好,乌鲁木齐多普勒雷达和五家渠雷达的径向速度模糊基本都能退除。两雷达探测到的回波位置、回波强度和结构都非常一致,资料可靠,适合进行双多普勒雷达观测。(3)通过上述两个个例,分析出Cressman插值的参量选择对风场的细致结构有一定影响;径向速度误差引起的风场反演误差与该点所处位置有关,1m/s的径向速度误差也不会改变风场的中尺度结构,风场反演方法稳定。(4) 2004年8月7日的强对流性降水过程为对流单体发展为对流带状回波的过程,在对流单体的左侧生成新的对流单体,逐步发展为长度约90km范围的带状对流系统,该系统正好与较强的东北风和较弱的西风形成的辐合相对应,上升气流与强对流回波相对应,不同回波带有各自相独立的风场结构。用双多普勒雷达观测得到对流系统的内部风场有利于了解对流系统的内部动力过程,从而探讨降水的形成和演变机理。(5) 2005年6月26日的强飑线过程,大气层结条件不稳定,地面风场辐合,加上午后升温触发了这次强对流天气。在旧回波右侧一定距离处依次生成的新回波与旧回波的合并形成了一条长50km东北——西南向的飑线,飑线前部存在一中尺度辐合线,合并是影响飑线发展的重要原因,而回波单体间的低层辐合促使新的回波单体的生成和发展,并影响对流单体的合并。飑线中发展旺盛的对流单体具有明显的超级单体的特征。低层暖的低压区与强回波区和辐合区相对应,上升气流区的温度较高。

关键词：双多普勒雷达风场热力场中尺度对流系统

双线偏振多普勒雷达定量探测降水强度方法的研究

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双线偏振多普勒雷达定量探测降水强度方法的研究

作者：王建林中国气象科学研究院

学位级别：硕士

双线偏振多普勒天气雷达可以比常规天气雷达从云雨粒子中获取更多的雷达回波参量,可以明显提高降水强度的估测精度,改善雷达测量单点流域的降水和降水总量的效果,提高雷达对降水监测预报的能力,具有很大的应用潜力。本论文利用美国KOUN... 详细信息

双线偏振多普勒天气雷达可以比常规天气雷达从云雨粒子中获取更多的雷达回波参量,可以明显提高降水强度的估测精度,改善雷达测量单点流域的降水和降水总量的效果,提高雷达对降水监测预报的能力,具有很大的应用潜力。本论文利用美国KOUN多普勒雷达经过改造成双线偏振后在2003年5月10日、6月12日和2004年6月02日观测的三次强对流性降水的天气过程资料与北京市气象局双线偏振雷达2004年12月21日的一次降雪过程资料,进行了S波段偏振雷达的定量估测降水方法及对偏振雷达参量之间的关系进行了分析研究。本文首先对美国KOUN雷达测得资料进行预处理。由于偏振雷达不能直接测量差传播相移率K,要从Φ信号提取K,沿雷达不同距离库数采用最小二乘法拟合计算K的值,分析偏振雷达之间的关系,总结得出偏振参量服从一定的规律。另外从偏振参量规律中发现KOUN雷达测量的5月12日的一次降水过程中含有固相冰雹粒子,为了保证计算液态性降水的可靠性,研究了从混合性降水回波剔除冰雹回波,得到液态降水区域的方法,冰雹回波剔除的结果比较合理保证了估测降水不受冰雹的影响。接下来分析了S波段双线偏振多普勒雷达单点时刻的几种估测降水强度方法的差异,并将雷达测量一小时累加降水量与地面雨量站资料对比,讨论了K计算方法本身对降水估测的影响。结果表明:实际的估测降水中,不同降水估测方法得到的结果有较大的差异,利用K估测降水的方法不适合小雨阶段的测量。根据上述实验研究,提出双线偏振多普勒雷达定量估测降水的一种方法:在一次降水过程中,据反射率因子Z不同强度,应选取不同测雨公式来测量降水强度,这样组成一个分段处理函数以适应不同强度的降水测量。最后对北京市气象局的双线偏振雷达资料的初步分析,由于此次降水是一次降雪过程,且强度小、范围都比较小,与前面我们分析的液态降水资料有冲突,所以只是对雷达测得资料的偏振参量可靠性作了一些初步分析。

关键词：双线偏振多普勒雷达降水偏振参量