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南京地区雨滴谱特性及其在天气雷达中的应用

南京地区雨滴谱特性及其在天气雷达中的应用

作者：印佳楠南京信息工程大学

学位级别：硕士

雨滴谱(DSD)包含了降雨的丰富信息,不仅能反映雨滴群的微物理特性,也能反映降雨类型、降雨强度等宏观特性,并且在雷达气象领域也有重要的应用价值。本文利用南京信息工程大学探测基地Parsivel激光雨滴谱仪2015-2016年的观测资料,对筛选... 详细信息

雨滴谱(DSD)包含了降雨的丰富信息,不仅能反映雨滴群的微物理特性,也能反映降雨类型、降雨强度等宏观特性,并且在雷达气象领域也有重要的应用价值。本文利用南京信息工程大学探测基地Parsivel激光雨滴谱仪2015-2016年的观测资料,对筛选后的32次降雨过程的雨滴谱数据进行了处理,详细统计和分析了多种雨滴谱参数,拟合了层状云降雨、积雨云降雨以及积层混合云降雨的雨滴谱Gamma分布参数。此外,基于雨滴谱数据拟合了下落末速度V与雨滴直径D、雷达反射率因子Z与降雨强度R的关系,计算了双偏振参数和衰减参数,并利用衰减参数进行了C波段雷达回波的衰减订正试验。首先,对雨滴谱资料进行筛选和处理。结果表明,相较于未处理的雨滴谱数据,质量控制后的数据计算的降雨物理量更加接近雨滴谱仪的输出值。降雨强度越大,两者的差别越明显。其次,统计分析不同降雨类型中微物理量、雨滴谱分布的一般特征和起伏特性,拟合V-D、Z-R关系。总体而言,层状云和积层混合云降雨中1～3mm的雨滴、积雨云降雨中大于3mm的大雨滴对雷达反射率因子的贡献最大。降雨中雨强稳定或变大时,雨滴谱多呈多峰型分布,反之,多呈单峰型分布。层状云、积层混合云和积雨云降雨中μ-λ拟合曲线逐渐抬升,说明这一关系在特定降雨中更为适用。拟合得出适合南京地区三类降雨的V-D、Z-R关系。最后,基于雨滴谱数据计算双偏振参数以及衰减参数,并进行C波段雷达回波的衰减订正试验。结果表明,降雨强度越大,雷达回波低估现象越明显。衰减参数AH和ADP多斜率的原因是雨滴尺度的不同。衰减订正体现了雨滴谱资料在天气雷达中的应用价值。

关键词：雨滴谱微物理参量 Gamma分布 Z-R关系天气雷达

南京地区雨滴谱参数的详细统计分析及其在天气雷达探测中的应用

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大气科学 2019年第3期43卷 691-704页

作者：黄兴友印佳楠马雷黄兆楚南京信息工程大学气象灾害预报预警与评估协同创新中心

雨滴谱包含了降雨的丰富信息,不仅能反映雨滴群的微物理特性,也能反映降雨类型、降雨强度等宏观特性,并且在雷达气象领域也有重要的价值。论文对2015和2016年度南京地区32次降雨过程的雨滴谱资料进行了处理、并对多种雨滴参数进行了详... 详细信息

雨滴谱包含了降雨的丰富信息,不仅能反映雨滴群的微物理特性,也能反映降雨类型、降雨强度等宏观特性,并且在雷达气象领域也有重要的价值。论文对2015和2016年度南京地区32次降雨过程的雨滴谱资料进行了处理、并对多种雨滴参数进行了详细的统计和分析,拟合了层状云降雨、对流云降雨以及积层混合云降雨的雨滴谱Gamma分布参数。另外,还基于雨滴谱数据拟合了雷达反射率因子Z与降雨强度R的Z-R关系,计算了差分反射率ZDR、相位常数KDP以及衰减参数,并利用衰减参数进行了C波段雷达回波的衰减订正试验。结果表明:(1)层状云降雨的各微物理参数比较稳定,积雨云的变化剧烈;层云降雨和积层混合云降雨的中雨滴、积雨云降雨的大雨滴对雷达反射率因子的贡献最大。(2)积雨云降雨的滴谱最宽,层状云降雨的最窄。(3)利用依据雨滴谱数据拟合的三类降雨Z-R关系,可以一定程度地提高雷达估测降雨的精度。(4)利用基于雨滴谱数据拟合的衰减系数,有效地进行了C波段双偏振雷达回波强度的衰减订正,体现了统计参数和拟合参数准确性。

关键词：雨滴谱微物理参量 Gamma分布 Z-R关系双偏振参数

地基云雷达与FY-4A卫星云顶高度联合反演方法

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气象 2024年第7期50卷 859-867页

作者：张婷胡树贞陶法赵培涛刘文忠马婷印佳楠河北省气象技术装备中心石家庄050000 中国气象局气象探测中心北京100081

基于地基毫米波云雷达与FY-4A卫星对云顶同步观测的特点,分析云雷达垂直顶空观测的云顶高度与FY-4A卫星AGRI载荷通道数据之间关系,提出了地基云雷达与FY-4A卫星云顶高度联合反演方法,实现云雷达安装点周边区域卫星云顶高度的融合反演,... 详细信息

基于地基毫米波云雷达与FY-4A卫星对云顶同步观测的特点,分析云雷达垂直顶空观测的云顶高度与FY-4A卫星AGRI载荷通道数据之间关系,提出了地基云雷达与FY-4A卫星云顶高度联合反演方法,实现云雷达安装点周边区域卫星云顶高度的融合反演,并对反演结果进行验证分析。结果表明,AGRI载荷的第11~14通道值与云雷达观测云顶高度呈线性相关,且卫星通道值与云雷达观测云顶高度比值呈现冬季最小、春秋季次之、夏季最大的季节性变化特点;星地融合反演云顶高度与云雷达观测云顶高度相关系数0.84,融合后比融合前均方根误差减小了0.7 km,提高了卫星云顶高度的反演精度。

关键词：云云顶高度 FY-4A 毫米波云雷达数据融合

利用空间相关性进行天气雷达波束阻挡数据的识别和订正

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气象科学 2019年第4期39卷 532-539页

作者：黄兴友马雷杨敏印佳楠刘燕斐南京信息工程大学气象灾害预报预警与评估协同创新中心

波束阻挡影响了天气雷达数据的质量,使雷达的导出产品存在误差。根据雷达观测数据的空间相关性,提出了不依赖于高精度数字高程模型的波束阻挡识别和订正算法,可以方便地用于天气雷达反射率因子的阻挡订正。对于部分阻挡或小范围完全阻... 详细信息

波束阻挡影响了天气雷达数据的质量,使雷达的导出产品存在误差。根据雷达观测数据的空间相关性,提出了不依赖于高精度数字高程模型的波束阻挡识别和订正算法,可以方便地用于天气雷达反射率因子的阻挡订正。对于部分阻挡或小范围完全阻挡造成的回波数据不准确情况,先进行阻挡识别,再进行线性插值处理,实现对阻挡数据的订正。论文建立了阻挡识别算法和阻挡订正算法,并利用雷达数据进行了对比验证。结果表明:利用本文的算法,可以有效地对阻挡数据进行订正,提高了雷达数据质量。

关键词：空间相关性阻挡识别订正阈值优化

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风速检定装置不确定度评定及分析

自动化仪表 2023年第9期44卷 107-110页

作者：武春爱印佳楠河北省气象技术装备中心河北石家庄050021

不确定度是测量结果质量的重要指标,指对被测值不能肯定的程度,同时也表明结果的可信程度。以《测量不确定度评定与表示》(JJF 1059.1—2012)为依据,针对用于气象计量的风速检定装置,确定不确定度来源、建立测量模型。结合实际业务流程... 详细信息

不确定度是测量结果质量的重要指标,指对被测值不能肯定的程度,同时也表明结果的可信程度。以《测量不确定度评定与表示》(JJF 1059.1—2012)为依据,针对用于气象计量的风速检定装置,确定不确定度来源、建立测量模型。结合实际业务流程,分析各误差来源及可能引入的不确定度分量。定量评定整个风速检定装置的不确定度,为自动气象站风速传感器不确定度的研究提供理论依据。研究结果表明,不同风速区间内的风速检定装置具有不同不确定度,应根据实际风速评定。该检定装置在风速为0.2~1 m/s时,不确定度为1.3 m/s;在风速为1~40 m/s时,不确定度为0.3 m/s。该研究可为其他具有相同或相近计量特性的风速检定装置的不确定度评定以及风速传感器检定结果的不确定度分析提供参考。

关键词：气象计量风速检定装置测量误差不确定度量值传递

两种气象用湿度传感器比对结果的详细统计分析

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国外电子测量技术 2021年第6期40卷 49-53页

作者：印佳楠蒋涛刘宇武春爱黄兆楚河北省气象技术装备中心石家庄050021 河北省人工影响天气办公室石家庄050021

空气湿度是自动气象站的重要观测要素,其准确度至关重要。为比较DHC2型和DHC1型两种气象用温湿度传感器的湿度测量性能,选取上述两种型号的传感器各100支,以3MS计量检定系统为实验装置,确保比对结果的准确性和代表性,为测量准确度的分... 详细信息

空气湿度是自动气象站的重要观测要素,其准确度至关重要。为比较DHC2型和DHC1型两种气象用温湿度传感器的湿度测量性能,选取上述两种型号的传感器各100支,以3MS计量检定系统为实验装置,确保比对结果的准确性和代表性,为测量准确度的分析及湿度的修正提供理论参考。结果表明,相较于DHC2型,DHC1型正反行程中正负误差所占比重变化相对平缓,但高湿时正误差率大,更容易出现高湿不退的情况;两种传感器湿度的平均误差曲线趋势基本一致,DHC1型平均误差-1.23%RH~0.72%RH,DHC2型平均误差-2.56%RH~0.55%RH。在实际业务中应当选择合适的型号,或针对不同型号作相应的误差修正。

关键词：湿度传感器自动气象站比对准确度

C波段双线偏振雷达反射率因子的衰减订正及对降雨估测精度的改进

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气象科学 2018年第2期38卷 237-246页

作者：黄兴友张磊芦荀李盈盈印佳楠马雷张帅南京信息工程大学气象灾害预报预警与评估协同创新中心南京210044

C波段双线偏振雷达反射率因子易受衰减的影响,为了提高降雨的准确性,需要对雷达反射率因子进行衰减订正。K_(DP)是能够用于衰减订正的一个有效因子,本文采用小波分析法对Ф_(DP)数据进行预处理,再将处理后的数据拟合得到相对准确的K_(DP... 详细信息

C波段双线偏振雷达反射率因子易受衰减的影响,为了提高降雨的准确性,需要对雷达反射率因子进行衰减订正。K_(DP)是能够用于衰减订正的一个有效因子,本文采用小波分析法对Ф_(DP)数据进行预处理,再将处理后的数据拟合得到相对准确的K_(DP)。为了验证衰减订正的效果,利用S波段雷达反射率因子作为参考,对比分析了衰减订正前后C波段双线偏振雷达反射率因子的变化,结果表明:经过衰减订正后的Z_H更接近于S波段雷达的反射率因子。在进行降雨估测时,不同方案估测降雨的差异较大,当C波段双线偏振雷达与S波段雷达均采用Z-R关系估测降雨时,S波段雷达的效果更好。当C波段双线偏振雷达采用衰减订正后的R(Z_H,K_(DP))法估测降雨时,效果优于S波段雷达的R(Z)方案。当降雨强度>10 mm·h^(-1)时,雷达估测的雨量普遍低于地面雨量计的雨量,经过雨量计校准后,可以进一步提高降雨估测精度。

关键词： C波段双线偏振雷达衰减订正降雨估测

基于臭氧激光雷达数据分析石家庄夏初臭氧特征

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电子技术与软件工程 2022年第13期 144-148页

作者：王硕飞朱庚华金龙印佳楠刘冬河北省气象技术装备中心河北省石家庄市050021 石家庄市鹿泉区气象局河北省石家庄市050200

本文利用臭氧激光雷达同时探测臭氧和颗粒物浓度,分析石家庄鹿泉2022年5月30日-6月3日之间臭氧垂直廓线变化特征。臭氧污染主要受臭氧局地生成和臭氧传输影响,且夜间存在大量臭氧残留,颗粒物浓度升高可能会对臭氧浓度的增加产生抑制作用。

关键词：激光雷达后向轨迹数据分析

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中国南方雷暴微物理及电特征的数值模拟

中国南方雷暴微物理及电特征的数值模拟