基于星载测雨雷达和云廓线雷达探测的亚洲雨顶和云顶高度分析

摘要

本文利用CloudSat卫星上的云廓线雷达(Cloud Profile Radar，CPR)探测的雷达反射率因子和地表降水强度资料，分析研究了2006年6月至2009年5月亚洲地区云顶高度分布特征，并统计研究了亚洲洋面地区云顶高度与地表降水强度的关系。研究结果表明，由于受西太平洋副高和大气低层季风气流的影响，亚洲季风区云顶高度和平均地表降水强度的季平均分布变化规律有很好的一致性；通过云顶高度概率密度分布研究表明，亚洲洋面各季都以高云为主，在12-14km之间为概率密度峰值区，且在冬季还同时存在一个低云(3km)峰值；陆地上各季都存在明显的低云(6km)峰值，而高云云顶随季节变化明显；无论是冬季还是夏季，洋面上高云的降水云顶都比非降水云顶高至少1km左右，且在冬季降水云中，中低云所占比例较大，而夏季大多数降水由高云提供。在对亚洲云顶高度分布特征研究的基础上，我们对云顶高度与地表降水之间的关系进行了研究，并给出了定量关系表达式，发现降水强度随云顶高度的增加而呈指数增长趋势，关系表达式为R=AHb，且当云项高度大于10km时，降水强度增加较快，即高云对地面降水贡献较大。
　　 由于CPR为毫米波雷达，可以同时探测云粒子和小雨粒子，从而可以弥补热带测雨卫星(Tropical Rainfall Measuring Mission，TRMM)上测雨雷达(Precipitation Radar，PR)对弱降水探测的局限性。我们利用CloudSat官网提供的2006年8月至2009年2月的TRMM和CloudSat联合资料2D-CLOUDSAT-TRMM，通过个例和统计相结合的方法，比较两部雷达回波信号特点和地表降水强度差异，并统计了亚洲洋面地区雨顶高度、云顶高度及其与地表降水强度的关系。研究结果表明，PR对对流型降水反演具有绝对的优势，而CPR可以弥补PR探测层云降水的不足；两部雷达探测的层云降水(小于8mm/h)探测值相差不大(不超过2mm/h)，对于对流降水和较强的层云降水(大于8mm/h)，PR探测的值比CPR大，且随着降水强度增大，两者探测的差值增加。此外，无论是对流降水还是层云降水，云顶高度和雨顶高度都随地表降水强度增加而单调递增，且都满足指数增长规律，其中对流降水云云顶和雨顶高度差较小；随着地表降水强度的增加，无论是哪类降水，云顶和雨顶高度愈来愈接近。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章 引言

1.1研究背景和意义

1.2研究现状

1.2.1雷达工作原理

1.2.2厘米波测雨雷达研究进展

1.2.3毫米波测云雷达研究进展

1.3本文研究内容

1.4论文框架

第二章资料与方法

2.1 TRMM卫星及资料介绍

2.1.1 TRMM卫星

2.1.2 TRMM PR(2A25)数据产品

2.2 CloudSat卫星及资料介绍

2.2.1“A-Train”卫星编队

2.2.2 CloudSat卫星

2.2.3 CloudSat 2B-GEOPROF产品

2.2.4 CloudSat 2C-PRECIP-COLUMN产品

2.3 PR和CPR融合资料2D-CLOUDSAT-TRMM

2.4数据处理方法

第三章基于星载云廓线雷达探测的亚洲“云顶”高度分析

3.1 个例分析

3.1.1 2009年14号台风“彩云”

3.1.2 2009年东部地区出现的雨雪天气和强降温过程

3.2亚洲地区云顶高度分布特征

3.2.1 云顶高度水平分布

3.2.2云顶高度垂直分布

3.3洋面上降水分布特征

3.4云顶高度与地表降水强度的关系

3.5本章小结

第四章 基于星载测雨雷达和云廓线雷达联合探测结果的初步分析

4.1 个例分析

4.1.1对流降水个例

4.1.2层云降水个例

4.2统计分析

4.2.1 PR和CPR探测的降水结果比较分析

4.2.2云顶、雨顶高度以及其与地表降水强度的关系

4.3本章小结

第五章总结和展望

5.1 本论文创新点及主要成果

5.2未来工作展望

参考文献

在读期间发表的学术论文

致谢