大气返回信号谱对雨滴谱反演精度影响试验分析

摘要

风廓线雷达由于其探测动态范围比较大,可以获得降水粒子多普勒速度谱的功率谱密度分布,通过对功率谱密度分布的分析处理,从而反演得到降水粒子随高度变化的雨滴谱分布,对研究降水有重要意义.风廓线雷达测量得到的多普勒降水谱为降水谱与大气湍流速度谱的卷积形式.大气湍流谱对降水谱雨滴谱反演具有展宽平移作用.为获得相对准确的降水谱,必须通过反卷积对功率谱进行去除大气湍流的影响.本文通过分析双峰明显的多普勒速度谱,对降水及大气谱进行分离,然后对降水谱采用自适应迭代方法进行反卷积.最后利用得到的反卷积功率谱进行雨滴谱的反演.这种方法适用于大数据量,通过对延庆对流层风廓线雷达(CFL-08)探测到的 2009年4月至9月出现双峰谱的90次探测,共500次数据的降水资料进行分析可知,大气谱对降水谱具有谱平移及展宽作用,其中,窄的大气湍流谱反卷积效果较好.在晴空谱不能准确的区分时(晴空和降水回波之间的最低点不明确时),一些反卷积的谱偏离了相应的测量谱,反演雨滴谱的统计关系产生了有趣的特征.体积较大的粒子数目减少,反演结果相对未反卷积谱,反演曲线上凸.另外,通过分析多普勒速度谱宽的结果表明:大气谱对降水谱的多普勒带宽展宽2％至7％,这表明自适应迭代反卷积方法的可行性.