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应用气象学报 2017年第4期28卷 447-457页

作者：孙豪刘黎平郑佳锋南京信息工程大学大气物理学院南京210044 中国气象科学研究院灾害天气国家重点实验室北京100081

衰减对回波的影响是雷达探测中的一项重要课题,常用订正方法还有很大提升空间。由于垂直指向雷达观测的功率谱数据包含了非常丰富的微物理及动力信息,该文尝试在功率谱层面对衰减影响机理进行深入讨论,以期改进衰减订正方法。对2014 201... 详细信息

衰减对回波的影响是雷达探测中的一项重要课题,常用订正方法还有很大提升空间。由于垂直指向雷达观测的功率谱数据包含了非常丰富的微物理及动力信息,该文尝试在功率谱层面对衰减影响机理进行深入讨论,以期改进衰减订正方法。对2014 2016年广东阳江和广东龙门获取的ka波段毫米波雷达、C波段调频连续波雷达、Ku波段微雨雷达功率谱数据进行对比表明:3部雷达功率谱谱型基本一致,具有一定可靠性。米散射效应反映在功率谱上即经过某一速度后回波强度谱密度的陡降,当降水下落末速度达临界速度时,会对衰减量的计算造成影响。雷达波长越短,受衰减影响越大,衰减对功率谱的影响表现为谱的整体下移,最终导致回波强度小于真值。对于对流云降水,单纯使用经验订正公式获得的结果可能与真实值相差很大,此时需要考虑降水粒子谱分布,在功率谱层面上对订正进一步改善。

关键词： ka波段毫米波雷达 C波段调频连续波雷达 Ku波段微雨雷达功率谱密度衰减影响

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基于多源融合数据的华南夏季云参数统计分析

基于多源融合数据的华南夏季云参数统计分析

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作者：崔延星成都信息工程大学

学位级别：硕士

云是影响天气和气候的重要因素。借助地面观测设备或卫星遥感等设备,可以获取云内信息,对云和降水进行研究。毫米波雷达发射波长为毫米级的微波信号,探测小粒子具有优势,可以获取更精细的云内结构。但单独利用毫米波云雷达研究云参数,... 详细信息

云是影响天气和气候的重要因素。借助地面观测设备或卫星遥感等设备,可以获取云内信息,对云和降水进行研究。毫米波雷达发射波长为毫米级的微波信号,探测小粒子具有优势,可以获取更精细的云内结构。但单独利用毫米波云雷达研究云参数,由于降水对毫米波雷达衰减的影响,反演误差可能较大。毫米波云雷达、C波段连续波雷达和激光云高仪的融合数据,在保留云内信息的情况下,可以减小降水对研究结果的影响,并能较准确的确定云边界。中国气象科学研究院灾害天气国家重点实验室于2016年5月-8月在广东省龙门县采用多种观测设备,进行了云和降水的综合观测。此次试验主要是中国气象科学研究院同时将多部不同波段的垂直探测设备部署于同一地点联合观测,对华南地区夏季的云和降水特征进行研究。本文利用此次试验期间的融合数据,根据云相态分类方法和云顶温度,将云分为冰云、水云和混合云,对广东龙门地区夏季云的云顶高度和云底高度、云厚、云量、云层数等特征的日变化进行了初步统计分析,对不同类型云的宏观特征进行了讨论。并反演了三种云的云内液态水含量,分析了含水量的分布特征及回波强度的日变化等。得到以下主要结论:龙门地区云顶高度、云厚、云量、云层数和不同高度上云的发生频次有较明显的日变化特征。龙门地区夏季的云顶高度主要集中在4km以下和8km以上高度,云底主要分布于3km以下和4km以上高度。12时以后高云明显增多,云顶高度多在8km以上,并最高可达12km。厚度在2km以下的云的比例最高,大约占该时刻总云厚的30%以上,6km以上厚度的云发生的频率在10%以下,中高厚度的云的日变化比较明显。华南地区的云主要分布在12km高度以下,云的分布日变化明显。5—6km高度范围内的云发生频次相对较少。午后出现多层云的频率较高。龙门地区的云顶和云底出现频率的具有一致性。4km以下的云顶高度出现频次相对比较稳定,且00时到10时之间,低层云的出现频率逐渐增加,最大频率接近40%。云顶高度最高可达15km,云底高度最高可达12km以上,4-8km高度上的云顶和云底高度出现的频次较低。混合云夏季出现的频率相对最低,水云发生频率相对稳定。龙门地区的冰云发生频率和夏季云发生频率变化趋势大致相同。夏季水云LWP相对变化幅度较小,且总LWP和混合云LWP变化趋势基本保持一致,当LWP较高时,混合云为主要贡献。夏季冰云IWP变化幅度较小。夏季混合云的平均LWP约是水云的2.5倍。一天中平均回波强度的变化过程大概分为5:00、8:00、14:00、19:00、22:00和2:00共6个阶段.。在14时平均回波强度增强到一天中的最大值,在3-6km高度处平均反射率可达20d BZ。0时到8时的平均回波顶高约为12km,而8:00以后的回波顶高度最高接近15km。8:004:00存在几个时间持续较短的对流过程。在广东龙门地区,下午和上半夜的云和降水过程要多于下半夜和上午。混合云的平均最大反射率最高,混合云的回波强度出现的频次最高约为0.7,此时的反射率为10d BZ左右。水云的概率分布集中在1-2km高度范围,回波强度为-20d BZ处,此时云内主要为云滴粒子。冰云的回波中心在10km高度,反射率强度约为-5d BZ。总云的回波强度中心在2km和10km高度。

关键词： ka波段毫米波雷达云特征参数混合云液态水含量日变化

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ka波段云雷达数据质量控制和北京地区云垂直结构统计分析

Ka波段云雷达数据质量控制和北京地区云垂直结构统计分析

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作者：肖佩成都信息工程大学

学位级别：硕士

云是由湿空气被抬升冷却达到饱和形成的悬浮在大气中的可见聚合体,在地球的水汽输送中起着极其重要的作用,对天气及气候的变化起着调节和指示的作用。云能调节地气系统辐射能量收支平衡,云辐射强迫的值主要取决于云的宏观和微观结构等参... 详细信息

云是由湿空气被抬升冷却达到饱和形成的悬浮在大气中的可见聚合体,在地球的水汽输送中起着极其重要的作用,对天气及气候的变化起着调节和指示的作用。云能调节地气系统辐射能量收支平衡,云辐射强迫的值主要取决于云的宏观和微观结构等参数;大气模式的垂直分辨率依赖于云厚、云层之间的间距分布等信息。随着探测技术不断发展,毫米波雷达因其具有长时间连续观测、波束窄(抗干扰能力强)、数据时空分辨率高等优势,已成为观测云场宏微观物理结构特征的重要观测手段。本文利用中国科学院大气物理研究所的地基ka波段毫米波雷达数据,主要开展如下三个方面的工作:1.本文利用2014年全年的Z和LDR观测资料,统计分析北京地区云以及非云杂波的分布情况,提出质量控制方法,并利用北京地区2014年至2016年三年的数据对该方法效果进行了检验。结果表明,无云天气情况下,杂波有明显的季节和高度分布特征,春、夏、秋三个季节的Z范围比冬季广,主要分布在3km以下,LDR主要分布范围大于-18dB,春、夏的Z主要分布范围小于-15dBZ,秋季的Z主要分布范围小于-20dBZ;冬季分布在2km内,LDR主要分布范围大于-14dB,Z主要分布范围小于-30dBZ。无云天空情况下,杂波抑制成功率可达99%;对于有云天气情况,能够较好滤除低空悬浮物杂波对云回波的影响,同时保留云回波。***波段毫米波雷达对发生降水的回波衰减严重,不适用于降水观测,本文主要针对非降水云的垂直结构统计分析。统计2014年的降水回波特征,确定降水判断的条件并进行检验。结果表明,降水识别准确率大于95%,能较好的识别降水回波。3.统计北京地区2014年至2016年非降水云的垂直结构特征:(1)北京地区云的发生率有较明显的分布特征。云的平均发生率为31.37%,6月的平均发生率最高(54.21%),2月最低(12%);其中降水云的平均发生率为5.37%,6月降水云的平均发生率最高(14.16%),12月最低(0.78%);云层数中以单层云为主,平均发生率为63.98%,2月平均发生率最高(76.23%),9月最低(42.53%);多层云中以两层云为主,平均发生率为26.86%,平均晴空间隙为1.91km;三层云的平均发生率为9.16%,中间层与上层的平均晴空间隙为1.62km,中间层与下层的平均晴空间隙为1.45km。(2)对云的云底高和云顶高进行统计,最低平均云底高度为4.19km,最高平均云顶高度为6.95km。平均云厚无明显的月和季节变化特征,云内平均Z的分布趋势随云底高的升高减小。(3)北京地区低、中、高云的季节分布特征较一致,中高云为主,低云最少,不足10%。夏季高云最多(74.51%),冬季中云最多(53.01%)。

关键词： ka波段毫米波雷达质量控制垂直结构

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不同波段垂直探测雷达对降水云雨滴谱反演效果对比分析

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成都信息工程大学学报 2017年第1期32卷 35-40页

作者：孙豪刘黎平成都信息工程大学大气科学学院四川成都610225 中国气象科学研究院灾害天气国家重点实验室北京100081

在对云微物理的研究中,雨滴谱是一个重要参量,对理解云内成雨机制的探索、人工增雨效果的检验等方面都具有重要意义。利用2016年4-5月广东龙门的个例,讨论ka波段毫米波雷达和C波段调频连续波雷达探测能力的差异,对比它们在不同云个例中... 详细信息

在对云微物理的研究中,雨滴谱是一个重要参量,对理解云内成雨机制的探索、人工增雨效果的检验等方面都具有重要意义。利用2016年4-5月广东龙门的个例,讨论ka波段毫米波雷达和C波段调频连续波雷达探测能力的差异,对比它们在不同云个例中雨滴谱的反演情况,得到如下结论:由于C波段雷达的波束宽度比ka波段雷达大很多,故在小粒径区的探测上,其粒子数浓度略大,但最终对雨滴谱分布的拟合影响较小。探测层状云时,两部雷达对雨滴谱的反演效果基本一致;探测积层混合云及积雨云时,ka波段雷达反演的雨滴谱数浓度从粒径约为1.2 mm处开始小于C波段雷达。米散射和衰减对雷达反演雨滴谱的影响本质上是作用在功率谱密度上,导致大粒径雨滴谱反演的偏低及回波强度的偏低,故在雷达回波订正上可以考虑从功率谱密度入手进行订正。

关键词： ka波段毫米波雷达 C波段调频连续波雷达功率谱密度雨滴谱反演

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地基ka波段云雷达数据质量控制方法研究分析

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成都信息工程大学学报 2018年第2期33卷 129-136页

作者：肖佩霍娟毕永恒成都信息工程大学电子工程学院四川成都610225 中国科学院大气物理研究所北京100000

针对地基单发双收偏振工作模式的ka波段毫米波云雷达2014年全年的观测资料,统计分析北京地区非云回波的分布情况,提出噪点-径向干扰杂波与悬浮物杂波的质量控制方法,并对该方法效果进行了检验分析。统计结果表明,杂波有明显的季节和高... 详细信息

针对地基单发双收偏振工作模式的ka波段毫米波云雷达2014年全年的观测资料,统计分析北京地区非云回波的分布情况,提出噪点-径向干扰杂波与悬浮物杂波的质量控制方法,并对该方法效果进行了检验分析。统计结果表明,杂波有明显的季节和高度分布特征;同时,质量控制的方法具有较好的成功率与稳定性。无云天空情况下,杂波抑制成功率可达99%,对于有云天气情况,能够较好滤除低空悬浮物杂波对云回波的影响,消除突变点干扰,同时保留云回波。

关键词： ka波段毫米波雷达噪点-径向干扰杂波悬浮物杂波质量控制

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