雨滴在静止大气中的平均多卜勒速度

为了克服用雷达反射因子Z求静止大气中平均多卜勒速度■关系式(即■_0—Z关系)随时间、地点、雨型而显示出的不稳定性,本文导出了雷达反射因子Z、雨强I和■_0之间的新关系式,即■_0=1.288(Z/I)0.2537。资料验证表明,这个新关系式是稳定的,而且精度比■_0—Z关系高。它还为使用常规测雨雷达和雨量计这种半遥感方法确定■_0提供了理论依据。     

不同雨型的Z—I关系及几种误差讨论

本文根据湖南、安徽两地共437张雨滴谱资料做了以下几项工作: 1.分别按不同雨型、不同反射因子Z和雨强I值统计了它们的Z—I关系,结果表明按雨型统计的Z—I关系最合理。2.不同雨型的Z—I关系有显著性差异,不能互相代用。3.湖南、安徽两地对流性降水的Z—I关系无显著性差异,从而得到两地对流性降水中统一的Z—I关系式。4.分别对(1)不同雨型、不同地点或不同时间降雨的Z—I关系的性质;(2)雨滴谱取样间隔对统计Z—I关系的影响;(3)雷达上不同读数(或开机)时间间隔造成的测量误差进行了讨论。     

用雷达反射因子Z和衰减系数k确定雨强I的方法

本文根据实测资科,对k和Ⅰ之间关系进行统计分析,发现此关系和Z—Ⅰ关系一样是不稳定的。为克服上述缺陷,在假定雨滴谱满足马歇尔-帕尔默分布的基础上,我们提出了用Z和k这两个信息量来确定雨强I的关系式。实测资料表明,此关系式对不同时间、地点和雨型的降水过程都普遍适用,而且经过文中指出的订正方法订正后,用此关系式计算的雨强比只有一个信息量的k—Ⅰ和Z—Ⅰ关系式计算的精度要高得多。另外,若选取Z、W这两个信息量确定雨强Ⅰ时,精度还可以进一步提     

校准天气雷达测定区域降水量的一种新方法

本文提出了用G—Ⅰ关系校准天气雷达测定区城降水量的新方法,统计了五次降水过程共七个G—Ⅰ关系式;用这些关系式估算了四次暴雨天气的区域降水量,对结果作了分析、讨论。     

天气雷达Z I关系本地化及RPG降水产品改进

利用2004—2008年5—9月大连新一代天气雷达和自动站资料,在进行回波分型、多次采用最优化Z I关系,结合系统误差消除的技术方法,得到适用于实际业务需要的整体本地化Z I关系。以大连地区2008年全部5次大暴雨过程为例,经RPG数据处理系统中的降水估计产品检验,较沿用 WSR 88D 默认值生成值准确率提高40%以上,经2009—2011年使用,估算准确率稳定在75%以上,提高了天气雷达数据处理的质量。     

确定Z—I关系的几种方法及其在定量测雨中的精度

本文介绍用雨滴谱、Z_r～I_g(Z_雷～I_计)、A值平均、平均A值几种Z～I关系测定单点累计降水量的方法。以1981年三次降水过程资料为例求得各种Z～I关系,并对1980年6月24日和7月9日两次资料进行检验,结果表明几种方法的精度都较好.只要提高测定Z、I值精度.在Z～I关系中选取适当的b值,再分雨型统计Z～I关系,则后两种方法的精度还可再提高。     

雨滴谱变化对雷达定量测量单点降水精度的影响

本文用实测雨滴谱资料,分析了雷达对1980年6月17日、1981年6月27日、7月1日三次降水过程进行单点定量测量的误差。根据三次个例分析,发现雷达定量测量降水中因Z—I关系式不同而产生的较大误差,主要不是由雨滴谱谱型的变异所引起的。     

确定Z-I关系的几种方法及其在定量测雨中的精度

本文介绍用雨滴谱、Z_r～I_g(Z_雷～I_计)、A值平均、平均A值几种Z～I关系测定单点累计降水量的方法。以1981年三次降水过程资料为例求得各种Z～I关系,并对1980年6月24日和7月9日两次资料进行检验,结果表明几种方法的精度都较好.只要提高测定Z、I值精度.在Z～I关系中选取适当的b值,再分雨型统计Z～I关系,则后两种方法的精度还可再提高。     

梅州多普勒雷达反射率因子与雨强的统计规律

利用2007年4～9月、2009年4～8月梅州雷达PPI、CAPPI回波强度和地面气象站雨量有显著相关,6、18、30、60 min平均后的回波强度与雨量的相关系数依次提高。空间平滑后的回波强度与滞后2 min的雨量相关性最好。分段最优化Z-I关系的结果与Z=300I1.4的比较,20 dBz以下两者的估测值基本一致,20～45 dBz后者估测值偏低,45 dBz以上后者估测值偏高。2年的观测数据表明,各时段最优化得到的Z-I关系式系数变动较大,但30 dBz以上回波强度与地面平均雨强的变化不大,可在强降水估测时作参考。     

沂沭河流域不同多普勒雷达降水量估算方法的效果评估

利用2005年和2006年九次大型降雨过程的多普勒雷达体扫复合仰角的回波强度资料及相应的雨量计观测资料, 通过改进的最佳窗概率配对法、 遗传算法和最优化法分别得到沂沭河流域多普勒雷达降水Z－R关系, 对不同算法的优化结果和降水误差进行比较分析及验证, 并将最优的Z－R关系用于估算区域降水量。同时利用雨量计资料采用卡尔曼滤波、 变分等6种估测方法进行面雨量估算的校正, 并对上述几种方法的估测精度进行比较分析。结果表明: 将地面雨量计观测值作为真值, 在站点降水的估测上, 卡尔曼最优插值法和卡尔曼变分法估测的降水量计算精度最高, 最优插值法和变分法次之, 卡尔曼滤波法和平均校准法的计算精度要低于最优插值和变分法, Z－R关系法的精度最低。在区域面降水量的估测上, 雷达探测到的降水量的分布形势与雨量计得到的降水场比较一致, 但中心的降水强度上有较大的偏差。Z－R关系法的平均相对误差为70.51%。经过雷达雨量计联合校正后, 使估算精度明显提高, 其中卡尔曼最优法计算精度最高。平均校准法、卡尔曼滤波法、最优插值法、变分法、卡尔曼最优法和卡尔曼变分法的平均相对误差分别为: 16.55%、16.27%、13.44%、13.86%、13.16%、13.51%。     

713测雨雷达测定区域降水量初探

本文应用1983年7月14日、1984年8月30日和9月1日三次降水回波资料,初探了雷达探测区域降水量的可能性。试验表明:雷达测量能满足一定精度。若采用雷达—雨量计系统联合探测降水的方案,精度可进一步提高。如用Apple—Ⅱ微机与713测雨雷达联接组成的天气雷达探测与资料处理系统,还能实时提供区域降水量信息。     

2002年秋季河南省层状云降水的雨滴谱特征

采用滤纸色斑法对 2 0 0 2年 1 0月 1 7～ 2 0日河南省层状云降水过程在 6个观测点进行雨滴谱取样 ,获得 2 1 4份雨滴谱资料。分析了此次层状云降水过程中不同地点的雨滴谱分布、微物理参量及其起伏特征 ,发现 :这次降水过程的Z I关系式为Z =2 98 4I0 8,雨滴谱分布基本符合M P分布。     

青藏高原大气水汽探测误差及其成因

青藏高原大气水汽分布对区域天气气候有很大影响,其探测资料的可靠性备受关注。以地基全球定位系统(GPS)遥感的大气可降水量为对比参照,分析了1999—2008年拉萨和2003年那曲探空观测大气可降水量的误差及其原因。结果表明,近10年拉萨站探空观测的可降水量比GPS遥感的可降水量明显偏小,偏小程度随使用不同的探空仪而异。GZZ-2型机械探空仪和GTS-1型电子探空仪多年平均的大气可降水量相对偏差分别为8.8%和4.4%,随机误差分别为19.8%和13.3%。近10年大气可降水量探测偏差具有减少的趋势,从12.7%减少至2.4%,主要是由探空仪性能改进所致。分析发现青藏高原大气可降水量探测偏差具有明显的日变化,12时(世界时)比00时大。拉萨站GZZ-2型和GTS-1型探空仪在12时多年平均的大气可降水量探测偏差分别为15.8%和8.3%,00时分别为1.6%和0.5%。那曲站GZZ-2型探空仪在12和00时的大气可降水量探测偏差分别为12.4%和0.3%。大气可降水量探测偏差还具有季节变化,夏季大,冬季小。对大气可降水量探测偏差日变化和季节变化的成因分析表明,12时气温比00时气温高以及夏季比冬季气温高是造成大气可降水量探测偏差日变化和季节变化的重要原因。     

数字化雷达定量测量柘林库区降水研究

根据Z～I关系,使用南昌713-C数字化雷达探测资料．对柘林水库库区降水的定量测量进行了研究,并用经验公式进行了试报。     

多普勒雷达资料动态定量估测台风小时降水量的研究

在充分考虑传统的最优化方法和概率配对法优缺点的基础上,使用一种改进的最佳窗概率配对法计算Z-I关系中的系数A和b,得到了雷达测得的基本反射率因子Z和雨量计实时测到的小时降水量I的动态关系.利用温州多普勒雷达体扫资料和浙江省自动雨量站资料,使用该方法对"海棠"(Haitang)和"麦莎"(Matsa)两个台风分别进行了动态计算,得到了不同系数的Z-I关系,进而对两个台风的小时降水量进行了定量估测.使用变分技术对估测的小时降水量进行了校准.结果表明,不同台风Z-I关系的系数差别较大,因而造成台风小时降水量的很大不同.使用雷达基本反射率来估测台风小时降水量,能够清楚表现出台风的螺旋雨带和其中的中小尺度雨团,估测的台风小时降水量与实况基本接近.经过变分校准的估测降水量可以较好地表现出台风雨带与地面中尺度流场动力结构的对应关系.误差统计分析表明,变分校准后的估测台风小时降水量要明显好于变分校准前的估测台风小时降水量.变分校准法既保留了雷达估测台风小时降水量的分布特征,又使估测的台风小时降水雨量与实况的误差明显减小.     

雨滴谱资料在雷达面雨量估测中的应用

利用福建省龙岩市单站Parsivel 2雨滴谱仪2015—2016年监测资料,拟合修订本地不同季节的多普勒天气雷达Z/I关系,将修订后的Z/I关系应用于本地雷达降水估算中,以龙岩区域自动站降水资料为检验依据,分析2015—2018年10次降水过程中多普勒天气雷达Z/I关系修订前后对流域面雨量估算精度的变化。结果表明:利用雨滴谱资料进行本地Z/I关系修订后,面雨量估算值较自动站偏小,误差下降了20%,雷达面雨量的估算精度总体提高了50%。     

下沉气流对Z-I关系的影响

采用伽玛分布形式的雨滴谱表达式，讨论了下沉气流W对Z－I关系的影响。发现随着W（向下为正）增大，关系式Z＝AI^b中系数A值减小,b值增大。利用地面实测雨滴谱资料计算出不同下沉气流下Z、I后回归得到的A、b值，以及根据由平均谱拟合得到的伽玛分布参数计算出A、b值，它们随W改变的变化趋势，均与理论分析结果一致。还讨论了环境气压场p对Z－I关系的作用，气压减小时，A值减小，b值增大，但变化不如W影响时的变化影响。此外，结合实测雨滴谱资料，分析了雨滴平均谱特征以及相关物理量的演变过程。     

天气雷达—雨量计网联合探测区域降水量的精度

本文分析5次降水天气过程的数字化天气雷达资料和16个雨量计资料表明:用天气雷达—雨量计网联合探测区域降水量的精度比单独使用雷达或常规雨量计网的探测精度高。文中还讨论了联合探测方案其它一些优点。     

Z-I关系最优化在海口雷达估测热带气旋降水中的应用

利用海口新一代天气雷达2008—2013年观测数据和地面观测的逐时雨量资料,得到分区域最优化Z-I关系,在海南岛全省范围内进行降水估测。结果表明:优化Z-I关系后得到的雷达与雨量计平均比值基本接近1,同时平均绝对误差和均方根误差也明显偏小,说明雷达测量值接近于雨量计,明显优于雷达默认的Z-I关系值,可见,优化Z—I关系后雷达反演值更接近于雨量观测值,同时雷达定量估测各区域雨量的精度得到很大提高。     

第九讲 雷达定量测量降水

天气雷达除了具有探测降水和警戒灾害性天气的能力以外,还具有定量测量降水的能力。它能够较迅速地获得大范围内的降水量分布。应用回波功率(P_r)—降水强度(Ⅰ)统计关系式,可以定量地估算出降水强度的分布情况,这对于水文部门的洪水预报、水库的蓄放及江河流域水量的短时预报都是很重要的。六十年代以来,国外在雷达定量测量降水方面有许多研究,1966年美国国家强风暴实验室曾利用雷达测得的降水资料,经数字化处理后供业务上试用。七十年代初,我国也开始了这方面的工作。本文简要介绍如何利用天气雷达测量降水回波功率。并由此估算降水强度和降水量,以及雷达回波资料的数字处理等几个方面的问题。