用天气雷达资料鉴别降雨型

1.引言使用雷达能估算降水量,雨滴反射一定比例的雷达能量,而雷达反射率能用量值 Z 表示,通常 Z 与降雨率 R 间的关系使用如下经验相关:Z=AR~BA 和 B 的值是随雨滴大小的分布和降雨型而定,在 UK 雷达系统中,虽然可采用各种值,但一般取 A=200,B=1.6。B 值不如 A 值那样多变,所以因子 A 因实时使用不同的遥测雨量计资料而会有所改变。     

雷达常数C的实用计算法及误差分析

目前,天气雷达的观测工作,逐步由定性描述趋向定量测量,如何正确测定雷达有关参数并进而计算雷达常数C,是这个问题的关键之一。 (一)雷达常数C的含意。 降水回波强度的大小,可由反射因子Z(Ze)来表征。根据雷达气象方程,Z(Ze)可由下列公式计算:     

天气雷达参数变化后反射因子(Z)值的订正方法

雷达常数(C)是由天气雷达本身的参数所决定的。雷达使用一段时间以后,有关参数的变化能够使雷达常数产生波动,造成反射因子(Z)值的变化。当发现天气雷达参数有变化后,台站就必须按照公式重新计算、点绘“距离-Z值图”和“回波强度分档图”。这无疑是很麻烦的。本文介绍一种在天气雷达参数发生变化后,对反射因子(Z)值进行订正的简便方法,供天气雷达台站参考。     

利用PMS的 GBPP-100型雨滴谱仪观测资料确定Z-R关系

根据地面雨滴谱确立雷达反射率因子Z和雨强R之间的关系需要大量的观测资料.本文利用GBPP-100型地面雨滴谱仪在沈阳、哈尔滨和河南观测的雨滴谱资料做形变误差订正后,用最小二乘法拟合三地的Z-R关系,并按照层状云、积层混合云和积雨云降水分类,确定了三种降水类型的Z-R关系.结果表明,Z=ARb形式能够很好地描述以上的Z-R关系,对降水类型分类得到的Z-R关系代表性更好.系数A、b以层状云最小,积层混合云次之,积雨云最大.A值随着雨滴尺度的增大而增大,随数密度增大而减小,b值则随着数密度和雨滴尺度的共同增大而增大.     

球形粒子毫米波k-Z关系研究

由于毫米波更接近云粒子尺度,毫米波雷达越来越多地被用来探测云粒子及尺度较小的降水粒子.但是,在使用毫米波雷达探测时,要考虑云和降水粒子散射和吸收以及大气气体吸收所造成的衰减.结合毫米波测云雷达数据处理的实际需要,研究云中衰减系数k与雷达反射率因子Z的关系.假设粒子为小球形,云、雨滴谱分别服从K-M分布和Γ分布,通过模拟...     

S波段与X波段天气雷达探测参量差异及组网融合处理研究

随着X波段双偏振雷达探测网的增多,与S波段双偏振雷达开展组网观测愈发具有必要性。利用北京地区2021年7月27日的一次强对流天气过程的观测资料,对X波段双偏振雷达组网观测值和S波段双偏振雷达观测值进行一致性定量分析,结果表明：两者观测的反射率因子（Z）一致性好,差分反射率（ZDR）差异集中在0dB值附近,Z≥30dBz时,差分相移率（KDP）差异显著。根据观测值差异特征,比较了探测参量直接融合和距离指数权重融合两种数据融合方式,通过分析偏振参量垂直剖面图发现,融合后可以相互弥补探测盲区,KDP通过距离指数权重融合的方式过渡更加自然。本文融合效果可供不同波段雷达融合组网提供参考。     

雨滴谱仪和天气雷达观测的反射率因子对比分析

利用Parsivel雨滴谱仪和新一代天气雷达对2012年沈阳地区一次短时暴雨过程进行了对比观测,对雨滴谱仪观测资料计算的反射率因子ZP进行分档统计,并与雷达RHI扫描资料计算的反射率因子Z进行对比分析。结果表明:对于2012年沈阳地区此次暴雨过程,雷达观测的回波强度存在低估现象,雨滴谱仪计算的各档反射率因子ZP均大于雷达观测的反射率因子Z;应用雷达单点和3点平均值进行统计,雷达观测的反射率因子分别平均偏低约8.30 dBz和8.64 dBz;观测仪器取样范围、资料时空匹配及谱宽变化是造成雨滴谱仪和天气雷达观测的反射率因子不一致的主要原因。     

713雷达估算降水量方法探讨

现用的713雷达基本上只能起到强降雨的预警作用,而无法直接实现降雨的定量预测,对气象防灾减灾工作很难给出量化的降雨预警信息。在雷达气象方程中,平均接收功率Pr与反射因子Z成正比;而根据理论和实际观测,Z和降水强度存在着一定的关系,因此可以考虑用雷达直接测量降水。本文详细介绍了713雷达定量定点预测降雨量的技术和系统开发时可能用到的一些算法。     

任意基线雷达反射率因子垂直剖面生成算法

该文提出了一种基于雷达体扫资料的任意基线雷达反射率因子垂直剖面的生成算法。在计算雷达反射率因子垂直剖面上的格点在雷达极坐标中的仰角、方位和斜距位置后, 采用径向、方位上的最近邻居和垂直方向的线性内插相结合的客观分析方法得到格点上的反射率因子分析值。在垂直线性内插时分别用dBZ值和Z值 (单位: mm6/m3) 进行插值。结果表明:用该方法得到的雷达反射率因子垂直剖面从回波强度和空间位置来看都是合理的; 当采用垂直线性内插时, 用dBZ值插值比用Z值插值得到的雷达反射率因子垂直剖面在空间分布上更连续, 反射率因子分析值总体上更接近观测值; 低仰角的插值效果比高仰角的好。     

星载雷达在订正地基天气雷达标定误差中的应用

在雷达反射率数据定量应用中,标定误差是导致结果产生偏差的重要原因之一。星载雷达（TRMM PR）长期工作的稳定性和连续性已被验证,本文将星载雷达数据转换到S波段,通过对比星载雷达和南京雷达同时段不同高度（相对于融化层的位置）不同降水类型（层云降水或对流降水）的数据,得到两部雷达对融化层以下层云降水的观测相关性高,差异稳定。通过对比分析星载雷达和南京雷达同时段零度层以下层状云降水的观测数据,得出两部雷达反射率因子值的回归关系式。以星载雷达观测数据为基准,使用该关系式对南京雷达反射率数据进行订正,并通过雨量计数据对订正结果进行验证,结果显示使用本文订正关系式订正后雷达估计的降雨量更接近雨量计的观测值。     

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。     

梅雨锋暴雨的雨滴谱分析

本文根据1983年6月29—30日梅雨锋暴雨过程的雨滴谱观测资料,分析了这次梅雨锋暴雨的雨滴谱特征,着重分析了雨团内外的雨滴谱特征及其演变情况,并用雷达回波资料进行了解释。此外,还分析了雨强I与雷达反射因子Z等各参量之间的关系。     

Ka波段毫米波云雷达对青藏高原东南缘降水回波的分析

利用丽江站新建的Ka波段毫米波云雷达获得的高时间分辨率的垂直观测资料,结合同址的地面自动气象站和雨滴谱的分钟数据、常规探空数据和附近C波段天气雷达的强度回波,分析了两次降水过程前后云雷达反射率因子Z、径向速度Vr、速度谱宽Sw的垂直变化规律。分析表明：在发生弱降水时,云雷达Z在垂直方向的变化不明显;但Vr、Sw值在0℃层稍低位置有一个明显的分界层（融化层）,粒子通过融化层后Vr、Sw都是快速变大,这个变化主要是粒子的相态由固态变成液态引发的,可以通过Vr、Sw突变值的位置来识别0℃层亮带的高度。从C波段天气雷达回波强度、剖面图及云雷达位置的时间-高度图看,对毛毛雨和小雨的回波,强度和高度差异比较明显,毛毛雨比小雨回波高度低、强度弱,与云雷达相比C波段雷达对高一些的云观测不到,对距离较远的弱降水回波无法观测到;由于相同粒子对不同波长电磁波的散射不一样,造成两种雷达垂直方向观测到的Z变化不同。对比弱降水回波,云雷达在强降水时：Z出现缺口;Vr在0℃层以上有较大的正值（弱降水的Vr都是负值）;在0℃层以上Sw变得更大（弱降水时Sw在0℃层以上值较小,在0℃层以下较大）。在强降水时,从C波段雷达回波强度时间-高度图看,垂直方向回波强度变化明显,在同一时刻回波强度由地面向空中的变化是逐渐减小的;不同时间同一高度层强度也有变化,云雷达雨衰缺口时段回波明显强于其他时段。在个例分析中,发生分钟降水量在0.3mm以下强度的降水,云雷达可以观测到完整的云信息;发生分钟降水量在0.5mm以上强度的降水,云雷达会有严重的雨衰,无法观测到完整的云信息。     

雷达测雨的Z-R关系、目标体积以及雨量计校正

用雷达测定雨量时,首先要建立雨云反射因子Z 和降雨强度 R 的关系。有了 Z-R 关系,就可求出R,并由 R 的时间积分推算出雨量。这里,如何具体地进行时间积分,是一个重要问题。用雷达测定雨量时还应注意的一点是,雷达测     

多因子方法在雷达降水量估测中的应用

使用合肥雷达站2007年7月和广州雷达站2008年5-10月的雷达以及雨量计资料提出了使用雷达反射率因子、水平梯度和垂直积分液态水含量测量降水量的方法(简称多因子方法).此方法在人工神经网络构架之上隐含地实现了在降水类型识别基础上的降水量测量,并与使用单一Z-R关系测量的降水量进行比较.结果表明:多因子方法和使用Z=300R1.4测量的降水量相比,前者的计算结果与雨量计观测值相比具有较高的相关系数和较低的均方根误差,即前者测量降水量的精度高于后者.     

利用雷达确定降雪强度和降雪量

水文工作者和河流预报员能通过雷达探测水域上方的降雨量确定径流量,结果比单靠雨量器的布点方法要好,尤其是当用雨量器记录检验雷达预测结果时是如此.Car/son和Marshall(1972年),Jatila(1973年),Wilson(1975年)及Collier与Larke(1978年)曾对雷达反射率因子在确定一次强降雪过程总降雪量方面的可行性作过检验.在这一研究中,雷达的等效反射因子Ze用于确定对50公里范围内目标点适时降雪率的估计.因此,这一方法,可以作为改进时间间隔在1-2小时内的短期降雪预报方法.下文把因子Ze称为Z,表示等质量水滴的反射率,其值比冰(或雪)粒子的反射率低6.7dB.     

用雷达回波的平均参量检验福建省古田溪流域人工降水效果

本文提出一种计算空间和时间平均雷达等效反射因子Z.的方法。用Z.分析福建古田1982——1984年75次随机增雨试验效果,催化37次平均相对增量20.34％,绝对增量26.50mm~6/m~3。且与降水效果比较,印证了Z.的有效性。Z.增大表明催化使云中较大水滴数浓度加大。     

利用雷达回波垂直廓线估测地物阻挡区域层状云降水的技术研究

将雷达50 km探测半径的可视范围分为4个区域,分别获取平均反射率因子垂直廓线,确定与对应区域的雨量计匹配最佳的平均反射率因子廓线上的Z值;同时获取雷达波束被阻挡地区各雨量计高空平均反射率因子垂直廓线,并寻找该廓线与可视区域内的平均反射率因子垂直廓线相关性最好的廓线,以及被阻挡区域的Z值对应的最佳匹配高度上的Z值,对其进行降水估计。采用安徽合肥雷达站和雨量计站点资料进行试验,并进行误差分析,结果表明：利用最佳匹配方法得出的平均反射率因子垂直廓线上的Z值对雷达波束被阻挡区域的降水估计效果有一定改进。     

TRMM/PR与香港雷达资料对比分析

1999年8月23日，“Sam”台风在香港及其邻近地区造成暴雨。将热带降水测量卫星（TRMM）上降水雷达（PR）测到的降水率及雷达反射因子与香港雷达测量的相应值进行了对比分析，总的来说，它们之间有很好的一致性。在对比分析过程中，采取了两种方法：平均法和最佳匹配法。用最佳匹配法所得到的相关系数明显大于平均法。另外，当所测雨区与香港雷达距离小于100km时相关系数较大。PR测量的雷达反射因子大于香港雷达的测量值，两者的差值随距离的增加而增大。在PR测量的雷达反射因子小于20dB时，香港雷达测量值较大，反之PR测量值较大，两者之间的差值随PR测量值的增加而增大。     

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。