利用雷达反射率因子垂直廊线改进层状云降水估计的研究

摘要

在利用雷达估测远距离地面降水时,雷达波束采样随距离的抬升和展宽、以及降水强度在垂直方向自然分布的不均匀性,正是雷达测雨产生误差的重要因素之一。雷达反射率因子的垂直变率减少了雷达资料对降水量估计的可靠性,在复杂地形中情况更是如此。如果已知雷达反射率因子垂直廓线(VPR),这一主要的误差源可以、至少可以部分的被订正。
　　 本文重点研究雷达回波垂直廓线VPR的两个重要方面:一是VPR的生成方法,二是评估VPR订正雷达估算降水的效果。
　　 本文实现了雷达反射率因子垂直廓线的生成的两种生成方法,平均VPR与识别VPR算法。平均垂直廓线MVPR具有简便、实用的优点。而利用Menky反算理论的逆算法,求出消除了雷达波束平滑作用的识别廓线,更接近真实情况。
　　 试验数据取上海、合肥、宁波雷达观测到的2009年4月4日层状云降水过程的三维数据,利用平均VPR对雷达PPI、PHI进行订正,结果表明,平均VPR对雷达PPI中的亮带具有明显的抑制作用；对雷达PHI订正使雷达反射率因子在竖直高度上分布更加均匀。对合肥雷达0.5°仰角上的地形阻挡区域应用平均VPR进行拟合,阻挡区域拟合的反射率因子与周围区域的反射率因子吻合的很好。匹配雷达1～150km覆盖范围内的雨量计雨量,对VPR订正效果进行定量分析,结果表明:VPR与雨量计站点附近的降水空间分布特征的匹配程度对VPR的订正降水效果有直接的影响,基于VPR具有两种基本廓线特征的特征VPR比单一的平均VPR的订正效果更好,在VPR均一区域,识别廓线具有更优的订正效果,其对局地廓线有更佳的代表意义。

目录

文摘

英文文摘

第一章 雷达定量测量降水

1.1 雷达测量降水基本原理

1.2 雷达测量降水的误差来源

1.3 雷达测量降水国内外技术进展

1.3.1 调整Z-R关系法

1.3.2 雷达联合雨量计估测降水强度国内外进展

1.3.3 VPR订正降水技术国内外进展

1.4 本文组成结构

第二章 VPR生成算法介绍

2.1 VPR的定义

2.1.1 表面VPR的引出

2.1.2 表面VPR离散化计算

2.1.3 层状云降水过程中VPR的形式

2.2 平均VPR的生成

2.2.1 平均VPR的生成方法

2.2.2 雷达数据的质量控制

2.2.3 廓线个例分析

2.3 识别廓线的计算方法

2.3.1 识别廓线计算公式

2.3.2 识别廓线个例分析

2.4 本章小结

第三章 VPR订正层状云降水技术研究

3.1 层状云降水回波强度的雷达特征

3.2 VPR订正雷达回波效果分析

3.2.1 VPR订正PPI效果分析

3.2.1 VPR订正RHI效果分析

3.2.3 VPR订正阻挡区域雷达回波

3.3 VPR订正地面降水试验

3.3.1 平均VPR订正效果分析

3.3.2 特征VPR生成及其订正降水试验

3.3.3 识别VPR订正效果分析

3.4 本章小结

第四章 结论与展望

4.1 结论

4.2 展望

参考文献

致谢