CHILL、NEXRAD雷达测瞬时暴雨数据的质量评估

雷达可以获取较高时空分辨率的瞬时降水信息,这对河流流量、洪水预报等至关重要.但由于雷达测雨本身的复杂性,使得测雨结果仍存在误差.本文针对美国丹佛机场附近范围内2008年8月9日的一场降雨,对CHILL及NEXRAD雷达获取的降雨数据,利用METv3.0软件,采用l km×1 km网格及UW-MEAN插值方法,对测雨数据质量进行评估.结果表明:利用METv3.0软件可以进行雷达测雨数据质量评估,能得到测雨可靠的统计分析结果,CHILL雷达的RZK反演模式中研究区的测雨效果最好,降雨强度高估或低估的趋势减弱.所给出的结果对雷达测雨效果的进一步研究及METv3.0在雷达测雨数据分析中的应用研究有重要参考价值.     

雷达和微波辐射计测雨特性比较及其联合应用

分析了雷达测雨和微波辐射计测雨两种方法的原理特点。根据Mie散射公式计算所得模式雨滴谱和实际雨滴谱的各种微波辐射特性,定量分析了两种方法各自的可靠性和测雨能力。在此基础上,提出了一个雷达-辐射计联合测雨的求解方法,证明可较好地改进现有遥感测雨能力。     

双线偏振雷达测雨公式的对比分析

以滴谱理论为基础,用模拟雨滴谱分布的方法,讨论了雨滴主普变化以及降水强度变化对双线偏振雷达测雨式的影响,分析了双线偏振雷达测雨式优于普通雷达的原因,进而对回归所得双线偏振雷达各测雨式的测雨精度进行了对比分析,提出子双线偏振雷达各测雨式中的最佳测雨式。     

双基雷达联合探测降水廓线的研究

利用1998年淮河流域能量和水循环试验(HUBEX)中的一次地面雷达与星载雷达(简称为双基雷达)联合探测雨强的资料,比较了现有的几种测雨雷达回波衰减订正方法.选取了一条比较有代表性的降水廓线,利用地基雷达数据对其进行衰减订正.结果表明,在雨区的中上部,星载雷达探测效果优于地基雷达;从"零度层亮带”往下至近地面,地基雷达探测效果优于星载雷达.     

雷达在水文预报应用中的研究进展

雷达可随时跟踪雨区范围、暴雨走向和降雨量的变化,而降雨是水文预报最重要的输入信息,对于水文预报、水库蓄放及江河流域水量的短时洪水预报都是很重要的.本文在介绍雷达测雨及国内外雷达测雨业务系统的基础上,重点总结了国内雷达测雨在水文预报中的研究进展,并提出了雷达在水文预报中的应用思路,探讨了雷达测雨在我国水文应用中的前景及其发展方向.数字化雷达测雨、地理信息系统以及数字高程图等系列新信息,将进一步推动新一代分布式降雨-径流模型的开发,并将极大地拓宽水文预报研究的思路和方法,从而提高预报精度.     

雷达在水文预报应用中的研究进展

雷达可随时跟踪雨区范围、暴雨走向和降雨量的变化,而降雨是水文预报最重要的输入信息,对于水文预报、水库蓄放及江河流域水量的短时洪水预报都是很重要的。本文在介绍雷达测雨及国内外雷达测雨业务系统的基础上,重点总结了国内雷达测雨在水文预报中的研究进展,并提出了雷达在水文预报中的应用思路,探讨了雷达测雨在我国水文应用中的前景及其发展方向。数字化雷达测雨、地理信息系统以及数字高程图等系列新信息,将进一步推动新一代分布式降雨—径流模型的开发,并将极大地拓宽水文预报研究的思路和方法,从而提高预报精度。     

X波段双偏振多普勒天气雷达降雨估算试验

用X波段双偏振多普勒天气雷达和RG3-M型自动采集翻斗式雨量计,经过严格科学设计,在平凉野外布置试验场,采用与天气系统移动方向一致的两次层积云资料,验证X波段双偏振多普勒天气雷达的测雨能力。试验表明:雷达原始数据滤波处理的好坏直接影响降雨估算精度的高低,特别是对R(Kdp)和R(Kdp,Zdr)影响明显,滤波后数据点的空间平滑是必要的;发展了用雨量计反演雷达测雨参数方法,此方法改进了不同地区、不同雨滴谱分布情况下雷达定量测雨能力;同时表明X波段雷达受降雨衰减的影响比较严重,这些试验结果可作为下一代测雨天气雷达的重要参考依据。     

雨区衰减及谱变化影响雷达测雨精度的数值模拟

用随机函数的方法，并假定雨滴谱为Ｇａｍｍａ分布，模拟并讨论了雨滴谱变化及雨区衰减对雷达和双线偏振雷达测雨误差的影响。结果表明：双线偏振雷达测雨精度受雨区衰减及滴谱变化的影响均小于普通雷达。雨区衰减使双线偏振雷达测雨产生小雨高估，大雨影响不大的现象，其主要原因可能是差反射率因子ＺＤＲ的测量误差。     

TRMM卫星测雨雷达及其应用研究综述

热带降水测量卫星测雨雷达（TRMM－PR）是第一部星载测雨雷达。卫星于1997年11月28日成功发射，其测雨雷达经过在轨测试定标之后，已向地面发回大量的雷达观测信息。本文主要根据1999年7月如开的第29届雷达气象国际会议的文集和作者所看到的其它文献资料，简要介绍该卫星、星载测雨雷达及其测信息处理和应用的一些研究成果。     

雷达方程在雨强不均匀雨区中的应用

由于目前雷达方程不能用于雨区边界,通过对有一定宽度的均匀雨强雨区的雷达测雨试验,得知引起雷达测雨误差在雨区离边界一定距离的范围内为负误差,最大值为－65％;在雨区外为正误差,误差的大小取决于边界上雨强的大小。通过对模式不均匀雨强分布雨区和由实际降水资料转化成的不均匀雨强雨区的模拟试验,得到在雨强极大值处引起雷达雨强偏小,雨强极小值处和在”强”雨区旁的“弱”雨区引起雷达雨强偏大。     

不同雨量计测值误差分析

目前气象部门使用的雨量计,基本上为自动气象站遥测雨量传感器、双翻斗遥测雨量计、虹吸式雨量计和雨量器等几种类型。根据北京朝阳气象站近几年的雨量测量数据,分析了各种雨量计在不同降水情况下所产生误差的原因,分析发现相同工作原理的仪器由于仪器本身的性能差异和不可预见的故障会造成较大测量误差,由于降雨强度突然变化的影响,雨量计产生的测量误差是不可避免的。并提出增加备份仪器、随时仔细观察每一种仪器的变化从而减小误差的建议,为以后降水测量数据的分析提供参考和帮助。     

Study of Different Attenuation Correction Methods in Association with Rainfall Estimation for X-Band Polarimetric Radars

Different attenuation correction methods for the X-band dual linear polarimetric radar are analyzed in this paper.The specific differential phase shift K DP is always considered as an effective factor in radar signal attenuation correction.However,the values of K DP for light rains are too small,which results in unstable quality and large errors of rainfall estimation.Therefore,radar horizontal reflectivity Z H and specific differential phase shift are combined together in the Z H –K DP method to correct th...     

三波段地基微波辐射计联合遥感云雨大气参数的方法

本文提出了一种用三波段（0.86，1.35，3.2 cm）地基微波辐射计联合反演雨天大气的水汽总量Q，云路径积分液水含量L和雨的垂直路径参数的物理迭代方法。134份样本数值检验结果表明:当雨强小于20 mm／h时，反演的Q，L及雨参数值与模拟真值的相对误差分别在4％，18％，13％以内；当雨强超过20 mm／h时，相对误差分别是25％，57％和3％。文中还特别指出，单独用3.2 cm辐射计测小雨雨强时，相对误差很大，而联合反演能大大提高测雨精度。最后，讨论了该方法的实际应用可能性，表明三波段联合，为全天候监测大气中的水，提供了实际可行的途径。     

主特征提取法在天气雷达降水估测集成分析中的应用

提出使用主特征提取法对天气雷达定量估测降水的几种模式结果进行集成分析，获得降水分布的共同特征，并参照雨量计资料确定雷达探测范围内的降水强度分布，实例分析表明效果较好。     

利用雷达回波与GIS技术反演面雨量研究

自动气象站可以直接测量单点或较小范围的降水量,测量精度较高,但自动气象站的分布密度不够,往往漏掉强降水、暴雨中心。雷达能实时探测云和降水结构及系统发生、发展演变情况,能迅速提供一定区域的实时降水情况,但雷达测量误差较大,测定局地降水量精度不高,因此,将自动气象站与雷达进行点面结合,采用一定的数学方法和GIS技术,可以得到能够代表某特定区域平均降水情况的面雨量。以深圳市行政区域面雨量反演为例,建立区域内所有测站的6 min累积降雨资料与雷达回波数据之间的回归关系,借助GIS技术和包括对经度、纬度、海拔高度3个因子的地理订正,构建雷达图上特定行政区域的面雨量计算模型,并对格点拟合雨量进行空间分辨率的精细化反演,得到雷达图上的特定行政区域的面雨量图。     

Improving the accuracy of tipping-bucket rain records using disaggregation techniques

We present a methodology able to infer the influence of rainfall measurement errors on the reliability of extreme rainfall statistics. We especially focus on systematic mechanical errors affecting the most popular rain intensity measurement instrument, namely the tipping-bucket rain-gauge (TBR). Such uncertainty strongly depends on the measured rainfall intensity (RI) with systematic underestimation of high RIs, leading to a biased estimation of extreme rain rates statistics. Furthermore, since intense rain-rates are usually recorded over short intervals in time, any possible correction strongly depends on the time resolution of the recorded data sets. We propose a simple procedure for the correction of low resolution data series after disaggregation at a suitable scale, so that the assessment of the influence of systematic errors on rainfall statistics become possible. The disaggregation procedure is applied to a 40-year long rain-depth dataset recorded at hourly resolution by using the IRP (Iterated Random Pulse) algorithm. A set of extreme statistics, commonly used in urban hydrology practice, have been extracted from simulated data and compared with the ones obtained after direct correction of a 12-year high resolution (1 min) RI series. In particular, the depth–duration–frequency curves derived from the original and corrected data sets have been compared in order to quantify the impact of non-corrected rain intensity measurements on design rainfall and the related statistical parameters. Preliminary results suggest that the IRP model, due to its skill in reproducing extreme rainfall intensities at fine resolution in time, is well suited in supporting rainfall intensity correction techniques.     

Real-Time Synchronous Integration of Radar and Raingauge Measurements Based on the Quasi Same-Rain-Volume Sampling

A technique for real-time synchronous integration of radar and raingauge measurements based on the concept of the quasi same-rain-volume sampling(QSVS)is presented.Because of the temporal and spatial discrepancies and resolution differences,the integration of radar measurements with raingauge observations has long been a difficult task.Observations indicate that there exists a correlation that conforms to the power law between hourly accumulated raingauge measurement(QG)and detected radar echo(ZOH)over the raingauge.On the basis of this,a concept of the QSVS and five direct correspondent formulas of radar and raingauge samples are built up,aiming to eliminate the temporal and spatial discrepancies.A convenient and practical sampling method-the time integral vertical synchronous sampling(TIVS)is proposed and the ZOH-QG relationship is studied.It is significant that under the fixed exponent,the coefficient AB or AM varies flexibly in accordance with the temporal and spatial variability of natural precipitation,having the function of synchronously integrating the Z-R conversion and the gauge adjustment into a single equation,and thus the precipitation estimation errors caused by detecting resolution differences between radar and raingauge can be obviously mitigated.The real-time synchronous integration technique using the ZOH-QG relationship to estimate the ground hourly rainfall accumulation is called the radar-gauge synchronous integration method(RASIM).The experiments of two cases show that the accuracy of estimated surface hourly rainfall accumulation within 230 km is about 90%,and the average relative error for the point estimation over the whole process is about 20%.Through the detailed analysis of the applicability of TIVS in three environmental fields with various wind drifts,the physical essence of TIVS is explored: it is an approximate QSVS.By analyzing the data pairs of radar and raingauge,an effective quality-control procedure is established,which can greatly improve the stability and rationarity of the ZOH-QG relationship.The forecasting product of hourly rainfall accumulation derived from the RASIM has been put into operation.It is demonstrated that the RASIM plays an important role in the quantitative monitoring and forecasting of short-term torrential rainfall.     

基于GPM卫星的广东汛期降水日变化特征与评估

新一代全球降水观测计划GPM作为TRMM卫星的继承者,在物理探测和降水反演算法上具有明显进步。以广东省雨量自动站为基准,对2014—2018年间GPM的格点降水估测产品IMERG（V5B）的日变化特征和估测误差进行分析。结果表明,IMERG能清晰反映广东前、后汛期的降水双峰型特征,但对下午降水峰值明显高估,峰值出现时间滞后;而对于沿海早晨峰值降水则明显低估,对于降水极值,低估更加显著。IMERG对两个峰值的估测误差受不同因素影响,下午峰值降水的相对偏差与地形密切相关,珠江三角洲平原为稳定高估区,地形高度越高,低估幅度越大;而早晨峰值降水极值负偏差与地形高度、降水量的相关性均较小。对出现显著负偏差的早晨沿海降水样本日进行925 hPa风场合成,可知IMERG明显低估时,对应区域上游较强的超低空西南气流与风速夜间增长。IMERG对这一季风活动背景降水的低估构成了其估测早晨降水误差的主要来源。      

中国降水测量误差的研究

20世纪 ,国际上许多国家对降水测量进行了对比试验工作 ,以研究降水测量中的误差大小与分布。由于各个国家降水测量仪器的型式、尺寸以及安装高度不同 ,试验对比的降水测量误差的大小也就不同。为了弄清中国降水测量误差的大小 ,中国气象局选择了 30个基准基本站 ,建立标准雨量站网进行试验对比。本文介绍了中国标准雨量站网的设置以及对比资料的获取情况 ,对比分析了中国降水测量的随机误差、沾湿与蒸发误差、风场变形误差。经 30个标准雨量站 7a 2 90 0 0多次的 1台坑式雨量器、2台台站雨量器的对比观测 ,给出了中国降水量测量误差的大小、降水测量中的随机误差与系统误差的分布情况。经分析 ,对于收集口口径为 2 0cm ,安装高度为 70cm的台站普通雨量器 ,每次测量随机误差累计平均值为 0 .0mm ,沾湿误差为 0 .2mm ,蒸发误差为 0 .0mm ,降雨风场变形误差为 0 .19mm ,降雪为 0 .32mm。降雨测量的平均相对误差约为 4 .34%～ 15 .2 8% ,降雪测量的平均相对误差约为 6 .17%～ 39.99%。