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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

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c波段双线偏振雷达衰减订正比对试验分析

C波段双线偏振雷达衰减订正比对试验分析

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作者：贺进瑞南京信息工程大学

学位级别：硕士

c波段双偏振雷达在提高测雨精度、冰雹识别准确率以及提升降水粒子相态识别准确率和确定滴谱参数方面具有重要的应用价值,但c波段雷达在探测过程中的反射率因子衰减难以得到有效解决。本文选取了南京信息工程大学c波段双线偏振雷达和南... 详细信息

c波段双偏振雷达在提高测雨精度、冰雹识别准确率以及提升降水粒子相态识别准确率和确定滴谱参数方面具有重要的应用价值,但c波段雷达在探测过程中的反射率因子衰减难以得到有效解决。本文选取了南京信息工程大学c波段双线偏振雷达和南京龙王山S波段多普勒雷达2014年7月份的联合观测资料,利用ZH-KDPp综合订正法和ΦDP约束自适应算法进行了c波段双偏振雷达反射率因子的衰减订正试验。在忽略龙王山cINRAD-SA多普勒雷达和南京信息工程大学NUIST-cDP双线偏振雷达之间的距离差异和回波快速演变的前提下,将两种算法订正前后的反射率因子值与同时段S波段雷达反射率实测数据进行对比,进而进行c波段衰减订正算法应用效果的检验。最终实验表明：(1)运用ZH-KDP衰减订正算法对c波段双偏振雷达进行反射率衰减订正能够取得良好的效果,解决了远距离、强回波区衰减严重的问题,对比S波段雷达数据可以发现：订正后的回波反射率在40dBZ以下的回波在强度和结构上与SA雷达探测结果较为一致,40dBZ以上部分,订正后的反射率因子数值上会高于S波段雷达2-5dBZ,局部会出现反射率因子过度订正的情况。(2)ΦDP约束自适应算法通过不断调整,得到AH～KDP关系中的最佳系数,综合考虑了雨滴谱、粒子形状、温度等因素的影响,对于整体的大部分回波取得较好的订正效果,但对于远距离处或强回波后方位置的订正效果稍显不足。

关键词： c波段双线偏振雷达衰减订正 ZH-KDP衰减订正算法 ΦDP约束自适应算法

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c波段双线偏振雷达数据处理及其在粒子分类和降水估测中的应用

C波段双线偏振雷达数据处理及其在粒子分类和降水估测中的应用

引用

作者：张磊南京信息工程大学

学位级别：硕士

随着双线偏振雷达的快速发展,其优势越来越明显,主要体现在降雨估测、冰雹识别、降水粒子相态识别和滴谱参数的确定等方面。然而,在双线偏振雷达探测过程中,它的数据容易受到雷达系统本身、信号衰减、地物回波等因素的影响。本文利用南... 详细信息

随着双线偏振雷达的快速发展,其优势越来越明显,主要体现在降雨估测、冰雹识别、降水粒子相态识别和滴谱参数的确定等方面。然而,在双线偏振雷达探测过程中,它的数据容易受到雷达系统本身、信号衰减、地物回波等因素的影响。本文利用南京信息工程大学(NUIST) c波段双线偏振雷达数据,开展了数据处理、降水粒子分类和定量估测降水的研究,主要内容和结论如下:(1)用小波分析法对ΦDP数据进行预处理,并且讨论了 KDP的三种估测方法,然后选择最小二乘法拟合得到KDP,用于反射率因子ZH和差分反射率因子ZDR的衰减订正。为了验证衰减订正的效果,利用临近的S波段雷达反射率因子作为参考,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ZH更接近于S波段雷达的反射率因子,偏振参数ZH～KDP、ZH～ZDR的分布更接近理论曲线,说明衰减订正效果较好。(2)地物回波对雷达估测降雨产生干扰,应该将其从雷达资料中识别出来。利用反射率因子ZH和差分反射率因子ZDR能够准确识别出c波段双线偏振雷达在低仰角扫描时探测到的地物回波。(3)采用模糊逻辑算法对层状云降水粒子类型进行识别,将4个偏振参数输入算法后计算得到7种降水粒子类型。个例结果表明:识别算法能准确判断出层状云降水中的粒子类型,识别结果与云中微物理结构的相关理论相符。(4)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。当对c波段双线偏振雷达数据先进行衰减订正、再利用R(ZH,KDP)关系估测降雨时,效果优于S波段雷达的R(Z)方案。当降雨强度大于10mm/h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,提高了测雨精度。

关键词： c波段双线偏振雷达数据处理模糊逻辑算法降水粒子分类降雨估测

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c波段双线偏振雷达误差分析及降水估测精度研究

C波段双线偏振雷达误差分析及降水估测精度研究

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第26届中国气象学会年会第三届气象综合探测技术研讨会分会场

作者：胡志群刘黎平王丽荣中国气象科学研究院灾害天气国家重点实验室河北省石家庄市气象台

2008年,中国气象科学研究院与安徽四创公司联合研制cINRAD/PcDJ雷达,是中国首部采用双发双收体制的c波段车载双线偏振偏振雷达,它的研制成功极大地缩小了我国双线偏振雷达设备与国外的差距,为我国将来天气雷达的双线偏振改造进一步积累... 详细信息

2008年,中国气象科学研究院与安徽四创公司联合研制cINRAD/PcDJ雷达,是中国首部采用双发双收体制的c波段车载双线偏振偏振雷达,它的研制成功极大地缩小了我国双线偏振雷达设备与国外的差距,为我国将来天气雷达的双线偏振改造进一步积累了技术,对我国天气雷达发展有着重要意义。雷达研制成功后,立即参与了973计划"我国南方致洪暴雨监测与预测的理论和方法研究"项目"2008―2009我国南方暴雨野外科学试验(ScHeREX计划)",以及气象行业专项"热带西太平洋观测试验与我国高影响天气可预报性研究"(2007―2009)外场试验,取得了大量宝贵的探测资料。利用博罗、珠海外场实验的观测数据,对该雷达的系统误差及来源进行了深入细致的分析,表明在信噪比(SNR)小于23dB时,该雷达数据没有使用价值,对SNR大于23dB的数据,由于水平、垂直通道的不一致性,差分反射率(ZDR)有一定的系统误差,本文给出了系统误差订正方法。另外,由于差传播相移(ΦDP)数据随时间、方位、距离等变化非常敏感,本文提出了由(ΦDP)计算差传播相移率(KDP)的步骤,能够得到稳定合理的KDP值,利用计算得到的KDP值,对该雷达的反射率(ZH),差分反射率(ZDR)进行衰减订正,与广州SA雷达对比分析表明,衰减订正后的雷达数据质量有了明显改善。根据刘黎平等从理论上研究的c波段双线偏振雷达遥测降水强度的方法,利用2008年6月6日、8月22—23日两次暴雨过程的共348个偏振雷达、329个SA雷达体扫基数据,及97个自动雨量计分钟雨量资料,对这些理论进行验证,结果证明,利用这些理论公式进行降水估测具有很高的精度,误差分析与理论计算也基本吻合,特别是验证了利用KDP对强降水进行估测,可以达到非常高的精度。这些研究对我国将来双线偏振雷达的应用研发,观测规范制订等具有一定的指导意义。

关键词： c波段双线偏振雷达误差分析降水估测精度

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