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 

作者单位：中国气象科学研究院 

学位级别：硕士

导师姓名：刘黎平

授予年度：2005年

学科分类：07[理学] 070601[理学-气象学] 0706[理学-大气科学] 

主      题：双线偏振 多普勒雷达 降水 偏振参量 

摘      要：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。