双线偏振多普勒雷达的资料质量控制及降水粒子相态识别方法的研究

摘要

本文进行了双线偏振多普勒雷达资料预处理的技术以及利用双线偏振多普勒雷达资料识别降水粒子相态的方法和效果研究，为我国未来的的双线偏振雷达研究提供参考依据和帮助。论文的主要研究内容和研究成果如下： 1.研究了层状云、对流云以及地物回波的ZDR和Ρhv(0)的分布特性，在此基础上建立了利用双线偏振多普勒雷达探测资料区别降水和地物回波的方法，并通过与实际的雷达观测资料进行了对比检验，结果表明利用该方法得到的结果是可信的。 2.根据不同相态降水粒子的散射特性和空间取向等特征建立了基本形式为不对称的T型(梯形)函数的模糊逻辑识别方法的隶属函数，并利用美国KOUN雷达的观测资料，详细讨论了利用双线偏振多普勒雷达观测资料识别降水粒子相态的方法。结果表明： 利用模糊逻辑方法处理双线偏振多普勒雷达测量到的偏振参数，可以比较准确地识别降水区域的降水粒子相态，合理地反映降水区域的相态结构。 3.分析了所建识别模式中的三个偏振参数ZDR、KDP和ρ HV(0)在识别各类降水粒子中的作用，认为利用ZH、ZDR配对的识别结果最好，接近于“真实值”。在识别冰水混合区的粒子类型时，ZH、ρHV(0)的配对识别结果要优于ZH、KDP配对的识别结果。 4.报道了升级改造后的3836C波段双线偏振多普勒雷达的技术状况，分析了其探测资料的质量和探测性能，同时还建立了一种利用双线偏振多普勒雷达观测资料识别零度层亮带的方法，讨论了零度层亮带内各种降水粒子相态的变化规律。研究结果表明：除线性退极化比LDR未作分析外，对3836雷达探测到的一次降水过程的资料分析结果与国外双线偏振雷达的研究结果相似，其对降水粒子的结构反映比较有效合理。 建立的零度层亮带识别模式识别得到的结果能反映零度层亮带的特征。通过对零度层亮带内各偏振参数的变化特点分析，从双偏振雷达测量参数的角度解释了“零度层亮带”现象的形成是由于在零度层以下冰相粒子的融化成大雨滴然后再裂碎为小雨滴，从而造成在该层内ZH、ZDR先增大后减小、ρ HV(0)先减小后增大的规律。该工作是在国内首次分析了在新一代组网天气雷达基础上升级改造的C波段双线偏振多普勒雷达观测结果，为我国未来的双线偏振多普勒雷达业务运行提供参考和帮助。