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基于S波段双偏振雷达融化层识别算法的研究

气象 2023年第2期49卷 146-156页

作者：夏凡吴炜张乐坚文浩山东省气象防灾减灾重点实验室济南250031 山东省气象科学研究所济南250031 中国气象局气象探测中心北京100081

基于融化层识别算法(melting layer detection algorithm,MLDA)原理,利用2020年7—8月济南、青岛两部S波段双偏振多普勒雷达体扫数据,进行融化层高度信息识别试验,根据试验结果在MLDA算法中引入径向连续性检验、增加扫描仰角范围与调整... 详细信息

基于融化层识别算法(melting layer detection algorithm,MLDA)原理,利用2020年7—8月济南、青岛两部S波段双偏振多普勒雷达体扫数据,进行融化层高度信息识别试验,根据试验结果在MLDA算法中引入径向连续性检验、增加扫描仰角范围与调整判别融化层出现的距离库总数阈值的改进措施,与改进前的MLDA算法进行了对比分析,得到以下结论:MLDA对融化层顶高度有一定识别效果,识别的融化层顶高度的平均绝对误差较大,融化层底高度过低;加入径向连续性检验(简称MLDA-R1)后,识别的融化层顶高度的平均绝对误差明显减小,融化层底对应温度与融化层厚度分布在合理区间,但是遗漏识别的试验数明显增加;在MLDA-R1基础上,扫描区域增加了3.3°仰角(简称MLDA-R2)并调整了判别融化层出现的距离库总数阈值(简称MLDA-R3),融化层遗漏识别的试验数明显减少,同时提高了对融化层高度信息的识别效果;一些降水回波与非降水回波混合的区域会被错误识别为融化层区域,影响MLDA算法对融化层的识别效果,仍需进一步改进。总体来看,改进后的MLDA更适用于我国S波段双偏多普勒振雷达,对雷达水凝物相态分类与定量降水估测等气象现代化业务有一定支撑作用。

关键词：双偏振多普勒雷达融化层 MLDA 径向连续性检验

贵州省不同强度区域性凝冻过程环流形势对比分析

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气象科技 2024年第2期52卷 228-242页

作者：李忠燕任曼琳谭娅姮严小冬张东海贵州省气候中心贵阳550002 贵州省山地气候与资源重点实验室贵阳550002

利用贵州省84个气象站逐日观测资料以及再分析资料,对4种不同强度区域性凝冻过程进行对比分析。结果表明:500 hPa位势高度场上中高纬度的亚洲东部区域距平场呈现“+-”的分布或有切断低压分布,贝加尔湖至中国华北地区以经向环流为主;850... 详细信息

利用贵州省84个气象站逐日观测资料以及再分析资料,对4种不同强度区域性凝冻过程进行对比分析。结果表明:500 hPa位势高度场上中高纬度的亚洲东部区域距平场呈现“+-”的分布或有切断低压分布,贝加尔湖至中国华北地区以经向环流为主;850 hPa风场上云南南部以南受偏南风和西南风控制,并且在江南至华南存在西南或西风急流,是4种不同强度凝冻过程中形势场共性特征。500 hPa高度场上中高纬度地区呈两槽一脊或一槽一脊分布;风场上850 hPa东北风回流和700 hPa西南急流形成上暖下冷的形势场,同时850 hPa形成稳定低层切变线;温度场上存在冷暖冷的夹心结构,近地面层0℃线维持在900 hPa以下,均是较强等级以上的区域性凝冻过程中形势场共性特征。而对于一般性区域性凝冻过程,500 hPa位势高度场上呈多槽脊分布,风场上是否存在东北风回流和低层切变线,温度场上是否存在冷暖冷的夹心结构以及近地面层0℃线位置等特征均不统一。温度剖面图上,当近地面层0℃线位置最低时或出现冷暖冷的夹心结构时段与凝冻过程影响范围最广、灾情最重的时间段对应。

关键词：区域性凝冻过程不同强度逆温层融化层东北风回流

人类工程活动对青藏高原北部多年冻土融化层及其环境的影响

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应用生态学报 2006年第11期17卷 2136-2140页

作者：郭正刚吴青柏牛富军兰州大学草地农业科技学院农业部草地农业生态系统学重点开放实验室兰州730020 中国科学院寒区旱区环境与工程研究所冻土工程国家重点实验室兰州730000

人类工程活动对多年冻土环境的影响是评价人类工程活动对冻土生态系统影响的重要组成部分.以修建青藏公路时的工程干扰带与非干扰带为对比,研究了人类工程活动对多年冻土环境及其融化层的影响.结果表明,干扰带的融化层厚度比非干扰带要... 详细信息

人类工程活动对多年冻土环境的影响是评价人类工程活动对冻土生态系统影响的重要组成部分.以修建青藏公路时的工程干扰带与非干扰带为对比,研究了人类工程活动对多年冻土环境及其融化层的影响.结果表明,干扰带的融化层厚度比非干扰带要小,在非工程干扰带内,融化层厚度随海拔高度的升高,总体上呈下降趋势;而在工程干扰带内,融化层厚度随海拔高度的变化无规律可循.植被类型对冻土融化层厚度的影响表现为:草原>灌丛>草甸.干扰带和非干扰带的土壤含水量垂直分布格局主要受海拔高度的影响,在海拔接近时,受植被状况的影响.人类工程活动对地温的影响表现为干扰带温度低于非干扰带温度.

关键词：人类工程活动融化层土壤温度土壤水分

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毫米波测云雷达融化层自动识别技术

气象 2011年第6期37卷 720-726页

作者：孙晓光刘宪勋贺宏兵程周杰解放军理工大学气象学院空军装备研究院航空气象防化研究所 93544部队

为了充分利用雷达数据中的融化层信息,通过分析融化层在反射率因子和线性退极化比(LDR)参量中的特性,结合国内某型毫米波测云雷达的特点,提出了一种融化层边界自动识别的技术。利用2010年5—10月国内某型毫米波测云雷达在杭州的探测资... 详细信息

为了充分利用雷达数据中的融化层信息,通过分析融化层在反射率因子和线性退极化比(LDR)参量中的特性,结合国内某型毫米波测云雷达的特点,提出了一种融化层边界自动识别的技术。利用2010年5—10月国内某型毫米波测云雷达在杭州的探测资料及相应的探空资料,对识别结果以及算法中参数的敏感性进行了对比和分析。对比结果表明,该方法能有效识别亮带的存在,得到的融化层上边界平均高度与实测零度层高度的误差小于100 m。参数的敏感性分析表明,融化层在反射率和LDR中的特性存在差异,其厚度在600～1500 m。毫米波测云雷达距离分辨率高、LDR对融化层敏感以及使用反射率和LDR双重约束是识别出的融化层边界误差较小的原因。

关键词：毫米波测云雷达融化层自动识别技术

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毫米波雷达资料融化层亮带特征的分析及识别

气象 2012年第6期38卷 712-721页

作者：王德旺刘黎平仲凌志魏艳强汪晓滨中国气象科学研究院灾害天气国家重点实验室北京100081 成都信息工程学院成都610225 国家气象信息中心气象数据研究室北京100081 中国航天科工集团二院23所北京100854 中国气象科学研究院人工影响天气中心北京100081

云的融化层亮带位置、厚度及其回波强度的垂直结构变化信息对于云和降水物理研究、人工影响天气指挥和效果评估,数值模拟云参数化均有非常重要的意义。为了了解云层融化层高度的精确位置,根据云雷达在广东、河北、吉林等不同云过程总计... 详细信息

云的融化层亮带位置、厚度及其回波强度的垂直结构变化信息对于云和降水物理研究、人工影响天气指挥和效果评估,数值模拟云参数化均有非常重要的意义。为了了解云层融化层高度的精确位置,根据云雷达在广东、河北、吉林等不同云过程总计456个例分析(其中确认融化层明显个例34次),系统分析云雷达探测到融化层亮带宏观参量的统计情况,包括融化层厚度、反射率因子在融化层强度变化、退偏振因子在融化层的强度变化,并提出了一种结合垂直探测的云雷达探测到的雷达反射率因子(R)和退偏振因子(Ldr)垂直廓线数据,根据参量在融化层附近显著变化特性,识别零度层亮带高度和厚度的算法。同时选取个例对应观测时刻探空资料观测的0°层高度进行对比,反演的融化层高度等参数同实际情况比较接近,位于探空资料观测的0°层下方,而且退偏振因子对融化层的敏感程度大于反射率因子。

关键词：毫米波雷达融化层反射率退偏振因子

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降雨融化层对电波散射与衰减特性的研究

西安电子科技大学学报 2002年第4期29卷 451-454,481页

作者：杨瑞科吴振森陈银良西安电子科技大学理学院陕西西安710071

提出了更为切合实际的融化粒子的涂水雪球模型 .应用涂层球的计算方法计算了不同大小和不同融化状态下的融化粒子的散射特性及反照率 ,结果表明频率在 6及 10GHz时 ,粒子的反照率较雨滴和冰球的大 .计算了不同降雨率 ,不同融化度状态下... 详细信息

提出了更为切合实际的融化粒子的涂水雪球模型 .应用涂层球的计算方法计算了不同大小和不同融化状态下的融化粒子的散射特性及反照率 ,结果表明频率在 6及 10GHz时 ,粒子的反照率较雨滴和冰球的大 .计算了不同降雨率 ,不同融化度状态下融化层的单位距离衰减及整个融化层的衰减和散射损耗 ,结果表明 ,用涂水雪球模型计算的融化层的衰减稍大于用Mie理论计算的等效雨区的衰减 ;在频率较低时 ,融化层的散射损耗大于等效雨区的散射损耗 ,随着频率的升高 ,散射损耗的相对差值变小 .这与雷达观测和文献中结果均相符 ,说明了这种融化粒子模型是正确可行的 ,较雨滴或冰球模型更切合实际 .

关键词：融化层融化粒子电波散射衰减涂水雪球模型

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偏振雷达参量对融化层回波的探测敏感性分析

科学技术与工程 2016年第21期16卷 150-156页

作者：姚晓娟魏鸣杜爱军卢美圻南京信息工程大学中国气象局气溶胶与云降水重点开放实验室南京210044

融化层特征的研究及其微物理性质的识别在云物理降水研究、人工影响天气、航空飞行以及积云参数化方案修订等都有重要意义。利用南京信息工程大学C波段双偏振雷达(简称为NUIST C-Pol雷达)的回波强度Z,差分反射率因子ZDR、差分传播相位常... 详细信息

融化层特征的研究及其微物理性质的识别在云物理降水研究、人工影响天气、航空飞行以及积云参数化方案修订等都有重要意义。利用南京信息工程大学C波段双偏振雷达(简称为NUIST C-Pol雷达)的回波强度Z,差分反射率因子ZDR、差分传播相位常数KDP、正交相关系数ρHV,研究融化层回波(即零度层亮带,简称亮带)敏感性及其对应水凝物微物理特征。根据NUIST C-Pol雷达2014年实测数据,分析亮带的偏振参数探测特性时发现相关系数最敏感,它比其他参量更早出现亮带特征;其次是差分反射率因子、差分传播相位常数,最后才在回波强度上看到明显的亮带。进一步地,探讨了亮带中相关系数的探测敏感性及其数值减小的机理。研究结果对于用双偏振雷达参数研究云降水物理特性具有理论和应用价值。

关键词：双偏振雷达融化层冰水混合相态正交相关系数

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融化层附近降水粒子微物理特征的个例分析

应用气象学报 1987年第2期 143-150页

作者：陈万奎游来光气象科学研究院人工影响天气研究所

本文给出了融化层中雪花融化过程特征和融化层附近降水粒子尺度谱分布函数;雪花、融雪、雨滴尺度谱分布均可用指数函数 N=Nexp(-λD)来拟合。在融化层附近,谱参数N、λ随温度升高而增大有正相关关系。谱参数 N、λ之间有幂指数关系 N=σ... 详细信息

本文给出了融化层中雪花融化过程特征和融化层附近降水粒子尺度谱分布函数;雪花、融雪、雨滴尺度谱分布均可用指数函数 N=Nexp(-λD)来拟合。在融化层附近,谱参数N、λ随温度升高而增大有正相关关系。谱参数 N、λ之间有幂指数关系 N=σλ~β,降水粒子相态不同,σ值差异明显。

关键词：雪花融化层融雪降水粒子尺度谱液滴层融化过程二维图象微物理特征个例分析

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连续降雨过程中融化层附近的大气冷却现象

气象科技 1987年第2期 64-69页

作者：松尾敬世榊原均青柳二郎松浦和夫陈友珍日本气象研究所

为了考察融化作用所引起的大气冷却现象,1981和1982年间,我们用多普勒雷达和无线电探空仪,在日本筑波市区对九个连续降水过程的融化层个例进行了观测。其中有六个个例显示出融化层附近确有冷空气存在,而另三个表明无冷空气存在。冷空气... 详细信息

为了考察融化作用所引起的大气冷却现象,1981和1982年间,我们用多普勒雷达和无线电探空仪,在日本筑波市区对九个连续降水过程的融化层个例进行了观测。其中有六个个例显示出融化层附近确有冷空气存在,而另三个表明无冷空气存在。冷空气存在于相对湿度大于90％的云区中,它与地面降水量有关。研究结果表明,冷空气的形成与雪花融化有关。0℃高度以下有一层大致等温,该等温层还向0℃层以上延伸。在等温层以下,我们观测到一个温度直减率很大的不稳定层。等温层向0℃高度以上延伸,说明融化层附近空气发生了垂直混合。

关键词：温度直减率无线电探空仪降水过程温度廓线气温直减率冷空气融化层多普勒雷达