基于多普勒雷达资料的降水定量估测及其应用研究

摘要

降水量作为气象要素，是农作物三要素(光热水)之一，也是气象服务中重要的组成部分，特别是在防汛抗灾过程中，降水量成为各级政府指挥防汛决策的重要科学依据。在短时间内，而使用雷达资料快速估测出降水量比收集实测雨量更便捷。本文使用最优化处理法，对南阳市2014年9月27日—28日的一次层状云天气过程的Z值及对应的部分雨量站逐小时雨强值，开展了雷达-自动的雨量计配对、定量的估测降水的方法研究，主要结果如下：
　　（1）最优化处理分别利用整体数据、25dBz分段数据、35dBz分段数据得到Z-I关系，估测的雨量和实测雨量值制作的散点图，看出：其散点斜率整体的优化大于典型1.6Z?200 I，分段的优化大于整体的优化、25dBz分段的优化大于35dBz分段的优化。总之25dBz的Z-I关系与实测值最接近；
　　（2）四种Z-I关系反演出的雨量值与实测值，计算相关系数，得出：整体的优化其相关系数大于典型Z-I关系，分段优化出的相关系数值大于整体优化，25dBz分段优化相关系数大于35dBz分段优化法；
　　（3）对雨量段的反演时，雨量小于4mm，与实测雨量相比，典型Z-I关系低估了雨量值，整体优化和分段的优化估测出雨量大于实测雨量；大于4mm时，四种估测值均小于雨量值，25dBz分段优化的方法与实测值差值较小；
　　（4）均方根误差分析（RMSE），典型Z-I关系的RMSE最大，25dBz分段优化的RMSE最小，依次为：典型Z-I关系、整体优化、35dBz分段优化、25dBz分段优化。
　　（5）用四种优化方法所估测的雨量值与实测雨量值计算回归斜率、相关系数、比值和均方根误差以及与总雨量相比较，得到25dBz分段优化拟合最好，典型的Z=200I1.6最差；
　　（6）利用25dBz分段优化建立的Z-I关系，采用矩心跟踪法进行短时预报，简单易操作，对于20—30dBz的预测好于其它数值，100—1000km2的回波跟踪效果好于小的云团。
　　本文的研究结果，可用于南阳雷达周边地区降水量的快速估测，可为短时天气预测预警、人工增雨效益评估、降水对南阳农作物影响的估测和当地政府指挥抗旱，提供科学依据。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

第一章 绪论

1.1 研究目的和意义

1.2 国内外研究现状

1.3 本文的研究内容

第二章 雷达测量降水的原理和方法

2.1雷达估测降水的基本原理

2.2 Z-I关系

2.3 雨量计实时校准法

第三章 最优化处理法建立Z-I关系

3.1 雷达产品来源和预处理

3.2 雷达资料初始场的的构建

3.3 最优化Z-I关系建立

3.4 优化Z-I关系的检验

3.5 本章小结

第四章 应用雷达估测降水制作短时预报

4.1 短时临近预报方法

4.2 计算方法及估测结果

4.3 结果分析

4.4 本章小结

第五章 总结与讨论

5.1 全文总结

5.2 特色和创新点

5.3 存在不足与下一步研究计划

参考文献

在学期间的研究成果

致谢