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双线偏振多普勒雷达资料质量分析

气象学报 2013年第1期71卷 146-158页

作者：杜牧云刘黎平胡志群杨川中国气象科学研究院灾害天气国家重点实验室北京100081 武汉中心气象台武汉430074

以中国气象科学研究院灾害天气国家重点实验室的车载C波段双线偏振多普勒雷达(CPDRW)2011年完成升级改造后观测的一次大范围层状云降水过程资料为例,讨论了该设备改造后探测资料质量的改进情况及其对降水粒子的探测性能,同时利用模糊逻... 详细信息

以中国气象科学研究院灾害天气国家重点实验室的车载C波段双线偏振多普勒雷达(CPDRW)2011年完成升级改造后观测的一次大范围层状云降水过程资料为例,讨论了该设备改造后探测资料质量的改进情况及其对降水粒子的探测性能,同时利用模糊逻辑法结合地物的常规特性和偏振特性,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,并利用该雷达的观测资料对识别结果进行了分析检验,最后统计分析了降水回波的差分反射率因子(Z_(DR))、零滞后互相关系数(ρ_(HV)(0))与信噪比的关系,以及系统初始相位的稳定性及降水资料的一致性。分析结果表明,在常规参量的基础上添加偏振参量并采用模糊逻辑法构建的综合识别模式和常规识别模式都能较好地识别地物,但综合识别模式明显改善了常规识别模式0速度区过度识别的问题,且在地物与降水回波混合的情况下叠加混合回波识别模式具有更加明显的优势。雷达改造前,Z_(DR)及ρ_(HV)(0)在信噪比小于25 dB时受噪声影响很大,测量值存在较大误差,资料变得不可信;通过这次的升级改造,其信噪比探测阈值由25 dB降低到15 dB。系统初始相位比改造前更加稳定,随仰角和时间的波动性更小。利用垂直扫描数据进行系统误差订正后的Z_(DR)资料能较好地反映降水粒子的实际情况,Z_(DR)随信噪比的变化较之改造前更加平稳,而对差传播相移Φ_(DP)进行分类处理后拟合的差传播相移率K_(DP)资料也与实际情况一致。

关键词：双线偏振多普勒雷达资料质量分析地物识别差分反射率因子差传播相移

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双线偏振多普勒雷达资料质量分析

双线偏振多普勒雷达资料质量分析

暴雨新型探测资料应用技术研讨会

作者：杜牧云刘黎平胡志群成都信息工程学院中国气象科学研究院灾害天气国家重点实验室

双线偏振多普勒雷达是探测和研究降水粒子相态结构的一种有效手段并且已经取得了较多的研究成果。但是对于一部特定的雷达而言,要进行资料分析和预处理并评价其探测性能仍然是一件具有相当工作量的难题。本文以中国气象科学研究院灾害... 详细信息

双线偏振多普勒雷达是探测和研究降水粒子相态结构的一种有效手段并且已经取得了较多的研究成果。但是对于一部特定的雷达而言,要进行资料分析和预处理并评价其探测性能仍然是一件具有相当工作量的难题。本文以中国气象科学研究院灾害天气国家重点实验室的车载C波段双线偏振雷达（C-band Polarimetric Doppler Radar on Wheel,CPDRW）2011年完成升级改造后观测的一次降水过程资料为例,讨论了该设备探测资料的质量情况及其对降水粒子的探测性能,同时结合地物的常规特性和偏振特性利用模糊逻辑法建立了一种利用双线偏振雷达观测资料识别地物回波的方法,并利用该雷达的观测资料对识别结果进行了分析检验,最后统计分析了降水回波的差分反射率因子ZDR、零滞后互相关系数ρHV（0）与信噪比SNR的关系,系统初始相位的稳定性及降水资料的一致性。分析结果表明:结合地物的常规特性和偏振特性采用模糊逻辑法构建的综合识别模式和只用单一特性建立的识别模式（常规识别模式或偏振识别模式）都能较好地识别地物,且在地物与降水回波混合的情况下综合识别模式具有更加明显的优势,既克服了常规识别模式对位于零速度区的降水回波的误判,也解决了偏振识别模式对地物回波不完全识别的问题。差分反射率因子ZDR及零滞后互相关系数ρHV（0）在信噪比小于15dB时受噪声影响较大,测量值存在较大误差,资料变得不可信;但与改造前相比其探测灵敏度有较大提升,信号探测阈值由25dB降低到了15dB。距离雷达3km以内的偏振参量不稳定,即使是在有降水回波的情况下抖动也非常大,资料不可用。系统初始相位与改造前相比也更加稳定,波动性更小。通过对垂直扫描下偏振资料随信噪比和高度变化的进一步分析,提出了订正资料筛选的范围及订正方案,利用该方法进行系统误差订正后的Z DR资料能较好地反映降水粒子的实际情况,且Z DR随信噪比的变化较之改造前更加平稳。在对大量ΦDP资料进行特征分析的基础上,构建出一套系统的ΦDP资料分类处理方法。该方法能根据雷达资料的实际情况将ΦD P资料分为非气象信号、较好气象信号、较差气象信号和差气象信号四类,并根据不同的应用需要对非气象信号进行不同处理,对较好气象信号不处理,而对较差和差的气象信号分别进行订正和剔除处理。该方法对ΦDP资料进行了较为全面的处理,在最大程度地保留回波信号中气象信息的同时,也保证了ΦDP资料的整体质量,利用处理后的ΦDP估算的KDP的数据分布也更为合理,与实际情况相一致。

关键词：双线偏振多普勒雷达资料质量分析差分反射率因子差传播相移零滞后互相关系数

来源： cnki会议评论

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双线偏振多普勒雷达资料质量的定量评估

气象学报 2013年第4期71卷 754-768页

作者：杜牧云刘黎平胡志群余蓉中国气象科学研究院灾害天气国家重点实验室北京100081 武汉中心气象台武汉430074 湖北省防雷中心武汉430074

以中国气象科学研究院灾害天气国家重点实验室的车载C波段双线偏振多普勒雷达2011年在云南洱源的外场观测资料为例,通过雷达质量指数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,以距离库为... 详细信息

以中国气象科学研究院灾害天气国家重点实验室的车载C波段双线偏振多普勒雷达2011年在云南洱源的外场观测资料为例,通过雷达质量指数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,以距离库为单元按0-1的取值范围量化处理,以此对雷达资料质量进行定量评估。其中,质量指数越接近0就表示雷达资料受各因子影响越大,质量越差;质量指数越接近于1,表示雷达资料受各因子影响越小,质量越好。根据该定量评估结果可以直观地了解资料质量受各因子的影响程度及其整体情况,并方便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质量分析雷达质量指数定量评估

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X波段双线偏振雷达数据质量分析及控制方法

高原气象 2019年第3期38卷 636-649页

作者：王超吴翀刘黎平成都信息工程大学电子工程学院四川成都610225 中国气象科学研究院灾害天气重点实验室北京100081

利用双偏振参量在弱降水过程中性质均一、随时空变化缓慢的特征,选取北京、佛山地区弱降水过程的观测资料,通过将较长时间观测结果沿径向或方位累积的方法,分析双偏振参量测量精确度受地物、避雷针、旋转及俯仰关节的影响,并提出相应的... 详细信息

利用双偏振参量在弱降水过程中性质均一、随时空变化缓慢的特征,选取北京、佛山地区弱降水过程的观测资料,通过将较长时间观测结果沿径向或方位累积的方法,分析双偏振参量测量精确度受地物、避雷针、旋转及俯仰关节的影响,并提出相应的质控方法,得出以下结论:(1)差分反射率(ZDR)、相关系数(ρhv)及差分传播相位(ΦDP)比水平反射率(Z)对地物更敏感,其中在地物处ρhv小于0.85,ZDR低于-1 dB。根据降雨与地物之间偏振参量特征的不同,将ρhv长时间累积能有效的识别地物回波。(2)每根避雷针对双偏振参量影响的方位和幅值是近似一致的。在以避雷针为中心的±15°的方位范围内,ZDR增大0.4~1.5 dB,ρhv降低0.01以下、Z降低1~2 dBZ,且均在避雷针中心处影响达到极值。通过基于上述方位的统计订正可以较好的去除避雷针对双偏振参量的影响。(3)雷达旋转关节的异常会导致ZDR在水平方向上不平稳变化,而俯仰关节异常会使ZDR在高、低仰角差距较大,通过ZDR沿方位一段时间的累积得到各层仰角ZDR变化曲线,用此曲线来实现ZDR的误差标定。通过检验,本文提出的质量控制方法有效的提升了X波段双偏振雷达的数据质量,为其在业务中的进一步推广提供了支持。

关键词： X波段双偏振雷达资料质量分析差分反射率因子

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河北省双线偏振雷达数据质量分析和衰减订正

气象科学 2021年第2期41卷 278-284页

作者：范根昌樊嵘王梧熠河北省人工影响天气办公室石家庄050021

选取河北邢台X波段双线偏振全固态多普勒雷达观测到的典型降水过程资料,分析了偏振参量的数据质量及系统稳定性,用ΦDP对Z H和Z DR进行了初步的衰减订正,并对订正结果进行了评估。结果表明,724XSP双偏振雷达初始相位ΦDP(0)随仰角、方... 详细信息

选取河北邢台X波段双线偏振全固态多普勒雷达观测到的典型降水过程资料,分析了偏振参量的数据质量及系统稳定性,用ΦDP对Z H和Z DR进行了初步的衰减订正,并对订正结果进行了评估。结果表明,724XSP双偏振雷达初始相位ΦDP(0)随仰角、方位的变化都是较为稳定的,波动较小。分析垂直扫描数据,发现Z DR和CC能较好地反映降水粒子的实际情况。信噪比是影响偏振数据质量的重要因素,当信躁比大于15 dB时,Z DR、CC随信噪比变化比较平稳,数据质量可信度较高。双偏振雷达反射率因子衰减订正后与S波段雷达的拟合效果更好,相关系数为0.78,订正后Z DR-Z H散点分布更接近散射模式计算出的理论结果,说明订正效果好。

关键词： X波段双线偏振多普勒雷达资料质量分析衰减订正

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X波段双线偏振多普勒雷达资料质量评估

干旱气象 2016年第6期34卷 1054-1063页

作者：吕博杨士恩王俊韩风军宁瑞斌山东省聊城市气象局山东聊城252000 山东省人民政府人工影响天气办公室山东济南250031

以山东省首部X波段全固态双线偏振多普勒天气雷达724XSP观测的几次降水过程资料为例,与济南站多普勒天气雷达（CINRAD/SA）资料进行对比分析,并利用XSP雷达观测的层状云降水资料进行偏振参量的质量分析。结果表明：XSP雷达波束在穿越层... 详细信息

以山东省首部X波段全固态双线偏振多普勒天气雷达724XSP观测的几次降水过程资料为例,与济南站多普勒天气雷达（CINRAD/SA）资料进行对比分析,并利用XSP雷达观测的层状云降水资料进行偏振参量的质量分析。结果表明：XSP雷达波束在穿越层状云云体时的衰减比较均匀,与SA雷达探测的云体结构比较接近,但XSP雷达对45 dBZ以上强回波的探测能力较差,尤其探测冰雹云云体结构时二者差别较大。对偏振参量分析发现,当SNR〈10 dB时,ZDR、CC、ΦDP和KDP等偏振参量受噪声影响明显,误差较大不可信;当SNR位于15-23 dB时,ZDR和CC的测量值有明显波动,质量较差;XSP雷达的ZDR测量值较理论值偏低0.5 dB;ΦDP和KDP资料受衰减影响较小,当SNR〉10dB时,质量比较可靠。

关键词： X波段双偏振多普勒雷达 CINRAD/SA多普勒雷达资料质量分析