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卫星观测的西南地区闪电的时空分布

大气科学学报 2010年第4期33卷 489-495页

作者：王义耕刘洁王介君麦博儒陈倩南京信息工程大学大气物理学院江苏南京210044 广西气象局广西南宁530022 河北省乐亭县气象局河北乐亭063600 南京信息工程大学气象台江苏南京210044

利用TRMM卫星上携带的闪电探测仪(LIS)所获取的10 a闪电资料(1998—2007年)对西南地区闪电活动的时空分布特征进行了分析。结果表明:该地区闪电次数的年差异较大,最多年份是最少年份的2倍多,闪电活动季节性特征非常明显,闪电主要集中在... 详细信息

利用TRMM卫星上携带的闪电探测仪(LIS)所获取的10 a闪电资料(1998—2007年)对西南地区闪电活动的时空分布特征进行了分析。结果表明:该地区闪电次数的年差异较大,最多年份是最少年份的2倍多,闪电活动季节性特征非常明显,闪电主要集中在春末仲夏发生,呈现单峰值特征,4—8月是闪电高发期(约占全年总闪电活动的84.83%)。闪电活动的日变化表明,闪电峰值区集中在傍晚、午夜前后两个时段,闪电谷值区出现在09:00—12:00,夜雷暴多,这是与其他地区闪电日变化显著不同的地方。在对闪电次数进行了探测效率订正后,根据LIS注视时间,计算了闪电密度。西南地区闪电密度分布大体呈现:东部高,西部低;南部高,北部低。闪电密度较高、面积较大的高值中心位于中越交界的老山一带,非常明显的大片低发区主要位于西南西部地区。研究表明:西南地区闪电时空分布与当地的地形地势、水汽和地理环境条件等诸多因素有关。

关键词：闪电活动时空分布闪电密度夜雷暴西南地区

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2008年广西雷电活动和雷电灾害分析

自然灾害学报 2011年第6期20卷 124-130页

作者：王义耕刘洁广西壮族自治区防雷中心广西南宁530022 河北省乐亭县气象局河北乐亭063600

利用闪电定位资料,对广西地区闪电活动的时间、强度和空间分布特征进行了分析。结果表明:闪电主要集中在春末仲夏发生,4-9月是闪电高发期(约占全年总闪电活动的98.33%),闪电活动绝大多数发生在午后至傍晚时分;云地闪电中负闪占绝大多数... 详细信息

利用闪电定位资料,对广西地区闪电活动的时间、强度和空间分布特征进行了分析。结果表明:闪电主要集中在春末仲夏发生,4-9月是闪电高发期(约占全年总闪电活动的98.33%),闪电活动绝大多数发生在午后至傍晚时分;云地闪电中负闪占绝大多数,正闪的平均强度大于负闪;闪电密度高值区主要位于桂东南、北部湾沿海地区和十万大山迎风面,闪电的空间分布差异与地形和水汽条件有很大关系。同时,根据2008年广西雷电灾害事例,分析了雷电灾害的特点和原因。

关键词：闪电活动时空分布雷灾特点雷灾原因

强降雨区传播效应对双基地系统辅站雷达探测能力的影响

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热带气象学报 2013年第6期29卷 1029-1036页

作者：吴迪王振会杨通晓王蕙莹南京信息工程大学气象灾害省部共建教育部重点实验室江苏南京210044 南京信息工程大学大气物理学院江苏南京210044 上海市气象局上海200030

以电磁场散射理论为基础,在已有的小椭球粒子群双基地多普勒雷达气象方程中加入了传播效应项,利用此方程探讨旋转椭球雨滴群旋转轴一致铅直向上,双基地系统在探测均匀雨区、移动雨区和不均匀分布雨区时传播效应的影响。通过与单基地雷... 详细信息

以电磁场散射理论为基础,在已有的小椭球粒子群双基地多普勒雷达气象方程中加入了传播效应项,利用此方程探讨旋转椭球雨滴群旋转轴一致铅直向上,双基地系统在探测均匀雨区、移动雨区和不均匀分布雨区时传播效应的影响。通过与单基地雷达回波功率比较可知,传播效应的存在使得双基地系统辅站一侧回波功率比高值区的范围变大,主站雷达一侧传播效应对回波功率的影响与入射波的偏振关系有关。

关键词：双基地雷达回波功率比传播效应探测能力降水

双/多基地天气雷达探测小椭球粒子群的雷达气象方程

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气象学报 2012年第4期70卷 867-874页

作者：张培昌王振会胡方超南京信息工程大学气象灾害省部共建教育部重点实验室南京210044 南京信息工程大学大气物理学院南京210044

首先导出小椭球散射的方向函数及侧向散射截面的表达式。然后,考虑发射水平偏振波与垂直偏振波这两种情况下,当小椭球粒子群旋转轴作一致铅直取向和在空间作均匀随机取向时,分别建立适用于双/多基地雷达接收子站的雷达气象方程。主要结... 详细信息

首先导出小椭球散射的方向函数及侧向散射截面的表达式。然后,考虑发射水平偏振波与垂直偏振波这两种情况下,当小椭球粒子群旋转轴作一致铅直取向和在空间作均匀随机取向时,分别建立适用于双/多基地雷达接收子站的雷达气象方程。主要结果为:(1)当入射波以不同的仰角及方位角射到旋转轴任意取向的椭球上时,会在椭球的3个轴上产生不同的极化电偶极矩分量,使小椭球散射方向函数不仅与散射方向有关,还与天线和粒子两个直角坐标之间的配置情况有关。(2)无论入射波偏振方式是水平还是垂直,小椭球粒子的总侧向散射截面恒是散射波在该方向上造成的侧向散射截面之和。(3)双基地雷达气象方程与单基地雷达气象方程比较,其差别在于侧向散射截面与后向散射截面的不同,另外,有效照射体积不同,子站与单基地站天线方向性函数不同,使双基地雷达气象方程中多出与双基地角有关的一个因子。(4)主站天线辐射在半功率点内不论均匀与否,双基地雷达气象方程中的侧向散射截面均代表总的侧向散射截面且依赖入射波偏振方式。(5)给出了小椭球群旋转轴一致铅直取向情况下的双基地雷达气象方程,这些方程与入射波偏振方式、主站发射天线辐射在半功率点内均匀与否有关。入射波为垂直偏振时一致铅直取向的椭球群的侧向散射截面可能由包含铅直分量在内的3个正交分量组成。这具体依赖于主站天线仰角。但入射波为水平偏振时到达子站天线处的回波功率与主站天线仰角无关。(6)给出了小椭球群旋转轴在空间无规则取向时的双基地雷达气象方程,这些方程与主站天线仰角、入射波偏振方式等无关,但与主站发射天线辐射在半功率点内均匀与否有关。

关键词：双/多基地天气雷达旋转椭球粒子群雷达气象方程

椭球雨滴群旋转轴取向对双线偏振多普勒雷达参量影响的计算分析

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高原气象 2009年第5期28卷 997-1005页

作者：杨通晓王振会张培昌胡方超南京信息工程大学KLME 江苏南京210044 南京信息工程大学大气物理学院江苏南京210044

以椭球粒子的电磁波散射理论为基础,主要研究椭球雨滴群旋转轴在空间的取向特征,建立粒子旋转轴空间取向与风场、雷达天线仰角间的关系。在考虑粒子传输效应的情况下,分析了旋转轴取向对双线偏振雷达探测参数ZDR和LDR的影响,为提高双线... 详细信息

以椭球粒子的电磁波散射理论为基础,主要研究椭球雨滴群旋转轴在空间的取向特征,建立粒子旋转轴空间取向与风场、雷达天线仰角间的关系。在考虑粒子传输效应的情况下,分析了旋转轴取向对双线偏振雷达探测参数ZDR和LDR的影响,为提高双线偏振多普勒天气雷达观测资料的精度提供了理论依据。

关键词：双线偏振雷达雷达仰角偏振参量

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旋转扁椭球水滴散射特性的快速算式研究

高原气象 2012年第4期31卷 1081-1090页

作者：郭丽君王振会董慧杰吴迪张培昌南京信息工程大学气象灾害省部共建教育部重点实验室江苏南京210044 南京信息工程大学大气物理学院江苏南京210044

利用DDA(Discrete Dipole Approximation)算法产生的旋转扁椭球水滴散射特征数据进行了多项式拟合,以3.2mm波长为例,给出了两种偏振状态下后向散射和衰减效率的快速算式。对比分析了快速算式结果和DDA数据的独立样本,结果表明,快算结果... 详细信息

利用DDA(Discrete Dipole Approximation)算法产生的旋转扁椭球水滴散射特征数据进行了多项式拟合,以3.2mm波长为例,给出了两种偏振状态下后向散射和衰减效率的快速算式。对比分析了快速算式结果和DDA数据的独立样本,结果表明,快算结果的绝对相对误差在5%以内,而耗时仅用DDA算法产生这些数据所用时间的10-6量级。所得结果可直接用于云降水区含扁椭球形水滴情况下的雷达回波模拟、雷达资料定量处理和毫米波雷达的衰减订正等,此方法还可用于其他波长、形状的水滴和冰晶。

关键词：双线偏振雷达旋转扁椭球水滴 DDA 快速算式

扁椭球雨滴后向散射的Gans理论和T矩阵差异对雷达探测释义的影响

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热带气象学报 2014年第4期30卷 755-762页

作者：郭丽君王振会张培昌郭学良董慧杰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中国气象局重点实验室江苏南京210044 南京信息工程大学大气物理学院江苏南京210044 中国气象科学研究院北京100081 南京信息工程大学大气科学学院江苏南京210044

非球形粒子的散射特性研究是双偏振雷达探测数据处理和释义的基础,非球形状同样会影响常规雷达探测数据的处理和释义。在利用雷达进行降水观测的过程中,需要考虑旋转扁椭球雨滴的散射特性。Gans理论和T矩阵法是常用于计算椭球粒子散射... 详细信息

非球形粒子的散射特性研究是双偏振雷达探测数据处理和释义的基础,非球形状同样会影响常规雷达探测数据的处理和释义。在利用雷达进行降水观测的过程中,需要考虑旋转扁椭球雨滴的散射特性。Gans理论和T矩阵法是常用于计算椭球粒子散射特性的算法,但其算法差异会对雷达探测反演带来不同的结果。利用Gans理论和T矩阵法的数值计算,分析旋转扁椭球雨滴的后向散射截面,同时对比常用雷达波段(S、C、X和Ku)内两种算法的后向散射截面的相对差别,以相对差别的阈值得到Gans理论可适用于计算旋转扁椭球雨滴后向散射截面的最大等效半径和尺度参数。在常用雷达波长处对该差异造成的雷达反射率因子Zh和差反射率因子ZDR的影响进行分析。结果表明,在MP雨滴谱下,X波段处Zh的算法差异可达1.66 dBZ,在C波段处ZDR的算法差异可达0.75 dBZ,其他各波长处也有差异。

关键词：雷达探测 Gans理论 T矩阵旋转扁椭球雨滴后向散射截面

双线偏振雷达探测小椭球粒子群的雷达气象方程

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热带气象学报 2013年第3期29卷 505-510页

作者：张培昌胡方超王振会气象灾害省部共建教育部重点实验室江苏南京210044 南京信息工程大学大气物理学院江苏南京210044

推导出了双线偏振雷达探测小椭球粒子群时,粒子旋转轴一致铅直取向和在空间均匀随机取向的两种情况下,雷达分别发射水平偏振波和垂直偏振波时的雷达气象方程,并重新定义相应的雷达反射率因子。

关键词：双线偏振雷达旋转椭球粒子群雷达气象方程雷达反射率因子

机载W波段雷达衰减订正方法的不同云型模拟对比研究

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热带气象学报 2018年第2期34卷 260-267页

作者：纪雷王振会黄兴友张培昌安徽省人工影响天气办公室安徽合肥230031 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/中国气象局气溶胶-云-降水重点实验室江苏南京210044 南京信息工程大学大气物理学院江苏南京210044

为了探讨适用于机载W波段(94 GHz,3.2 mm)测云雷达的衰减订正算法,根据大气和云的毫米波衰减理论,模拟在5种典型参数情况下的非降水云雷达回波强度,基于回波强度Z与云衰减系数kc之间的关系,使用解析法等5种衰减订正算法进行回波订正试验... 详细信息

为了探讨适用于机载W波段(94 GHz,3.2 mm)测云雷达的衰减订正算法,根据大气和云的毫米波衰减理论,模拟在5种典型参数情况下的非降水云雷达回波强度,基于回波强度Z与云衰减系数kc之间的关系,使用解析法等5种衰减订正算法进行回波订正试验,寻求最优kc-Z关系系数,同时研究改变云液态水含量和云滴数密度(使典型云变成为非典型云)对订正效果的影响。结果表明,W波段kc-Z关系系数a=5.096 5和b=0.491 9适用的云型接近于典型层积云,而逐库类法订正效果优于解析法和迭代法。在使用最佳kc-Z关系系数情况下,5种订正算法对典型云的订正效果都较好,即使云厚增加到典型云厚度的2倍,订正误差仍小于5%。对于改变云液态水含量、云滴数密度、云厚度而表示的非典型云,虽然逐库法订正结果略优于逐库近似2法和逐库近似1法,但效果相近,在云不太厚时订正误差均小于10%。如果用"φ≤10%或20%"来评价其适用范围更广些,优于解析法和迭代法。但逐库类法对云液态水含量较敏感,导致"可订正厚度"减小、误差增大。因此,要尽量做好云型和云液态水含量的估算。

关键词：机载测云雷达 W波段衰减订正云探测模拟仿真