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。     

立体雷达方法在星载测雨雷达上的应用

星载测雨雷达的应用,必须满足一些主要条件：高的空间分辨率、宽阔的覆盖范围、大的动态降雨测量范围以及精确的点测量等。由于技术条件的限制,满足这些条件的雷达工作在被雨衰减的频率段,因此必须修正由于衰减所导致的误差。立体雷达方法利用雷达从两个不同角度对雨团的观测来进行衰减效应的订正并实现整个观察区域的雷达反射率因子和比衰减因子场的反演。通过数值实验研究了星载特性的引入造成的不均匀性束内填充效应对立体雷达方法的影响     

不均匀性束内充塞效应对星载测雨雷达 反演算法的影响

星载雷达在地面的足印可达数公里,强降雨团的特征尺度也仅为几公里,加上波束内各部分对回波的贡献是非线性的,研究不均匀性束内充塞效应（Non Uniform Beam Filling,或简称NUBF）对星载测雨雷达反演雨强算法的影响就显得非常重要。利用TOGA/COARE期间Ku波段机载雷达实测资料提供的不同的降雨结构进行不均匀性束内充塞效应的研究。     

热带测雨卫星的星载雷达和地基雷达探测云回波强度及结构误差的模拟分析

为了揭示热带测雨卫星上的测雨雷达热带测雨卫星的星载雷达与X波段多普勒雷达在探测云的反射率因子的大小和结构方面的差异 ,用散射模式和数值模拟的方法讨论了这两种雷达的波长、雷达波入射方向、波瓣宽度等参量对反射率因子的大小和结构的影响 ,并利用所得结果讨论了两种雷达实际观测的差异。结果表明 :雷达波长和入射方向的不同引起的两种雷达测量的反射率因子的差异在 2 .0dBz以内 ,TRMMPR可在强回波中心探测到更大的反射率因子 ,并在很大程度上平滑了回波的结构 ,在强回波和弱回波区分别低估和高估 3～ 5dBz,造成了观测的云的面积增大、平均回波强度减小、面积积分降水量增大。这些理论结果还不能完全揭示两种雷达实际观测结果的差异 ,看来星载雷达和地基雷达探测结果的对比问题很复杂 ,其中雷达波的衰减问题是必须考虑的。     

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.     

机载雷达定量测雨中衰减效应的订正研究

星载测雨雷达的应用,必须满足一些主要条件:高的空间分辨率、宽阔的覆盖范围、大的动态降雨测量范围以及精确的点测量等。由于技术条件的限制,满足这些条件的雷达工作在被雨衰减的频率段,因此必须修正由于衰减所导致的误差。对于单波束单频雷达,kZS（衰减系数-雷达反射因子-海表反射率）算法在一个较大的雨强范围内对衰减效应的订正效果较好。本文将kZS应用到在西太平洋进行的国际大型科学考察实验TOGA/COARE中1993年1月和2月间取得机载雷达（和星载雷达频率相近）实测数据,进行雨空间分布的研究,取得了和模拟研究预期相吻合的结果。     

分组Z—I关系及其在淮河流域雷达测雨中应用

本文使用713雷达及其数字化终端,对淮河正阳关以上流域进行了定量测量降雨的试验。用最优化处理方法,按DBZ值大小分组统计,得到了这一地区Z-I关系的序列。然后,用这组关系得到降雨的雷达估算值。试验结果表明,距雷达50－100km之间的区域雷达定量测雨的精度较好。和雨量计测值比较,雷达估算的单站一小时雨量的平均相对误差为46％,单站过程雨量的平均相对误差为30％。雷达定量测雨可以作为常规雨量站网的补充,准实时地提供多种雨情信息。     

微波主被动联合测雨的应用研究

通过雷达-辐射计联合测雨的野外试验,本文用较多的实例对比表明,该方法的精度相对单部雷达测雨方法有明显改善.文章同时分析了联合测雨法的主要误差来源,还指出需要对无雨背景亮温T_(bs)的确定作恰当的选择,以及需对雷达回波垂直结构的不均匀性予以重视,并作适当订正等.本工作对主被动联合遥感降水分布的实际应用将提供有价值的参考.     

雨区衰减对双线偏振雷达测雨的影响研究

以滴谱理论为基础，给出了双线偏振雷达各测雨式的雨区衰减订正公式和方法，并利用模拟的滴谱分布资料，分析了各波段双线偏振雷达各测雨式受雨区衰减的影响情况以及做衰减订正后的改进情况，提出了双线偏振雷达各测雨式在估测降雨中使用的建议。     

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.     

PCT-SI综合指数法反演陆面雨强

利用TRMM微波成像仪(TMI)数据,采用极化订正温度及散射指数综合指数法(PCT-SI),反演赣州及周边地区2011年11月9日雨强,与同时期的PR星载雷达测雨资料进行对比分析,并用赣州地区47个地面站点的小时降雨对反演结果进行了验证。结果表明:采用K-均值法分类并判别降雨区,可以较好地确定降雨区的范围;TMI各通道亮温与对应时空匹配PR雨强的相关系数不同,利用低频组合拟合85 Hz通道亮温来求得大气散射指数,散射指数越大,雨强越大;PCT-SI综合指数法反演的降水中心的降水强度明显偏小,降水范围扩大,但其反演的雨强与PR反演的雨强基本一致,与地面实际雨量站点雨强相关系数为0.784,表明采用PCT-SI综合指数法反演陆面雨强是合理可信的。     

TRMM星载测雨雷达和地基雷达反射率因子数据的三维融合

TRMM卫星上的测雨雷达(TRMMPR)探测资料分布均匀且具有很高的垂直分辨率,但灵敏度较低;地基雷达(GR)水平分辨率较高且具有较高的灵敏度,但其垂直分辨率低。通过将TRMM PR与GR反射率因子数据的三维数据融合,得到了更优的反射率因子图像。测雨雷达与地基雷达三维数据融合主要分为以下几步:测雨雷达与地基雷达数据预处理——如去杂波、衰减校正;测雨雷达与地基雷达时空匹配;选取和应用合适的三维图像融合算法;对融合后的图像进行效果评估。试验结果表明:融合后的图像不仅增大了信息量,更好地检测弱降水,还提高了空间三维(3D)分辨率,能更好地反映降水区域细节,且使得数据总体上具有更高的完整性和可靠性。此外,还将基于雷达资料估测的降水数据与地面雨量计数据进行对比,估计反射率因子数据融合在降水测量上的有效性。      

用华南暴雨试验雨量资料对TRMM/TMI-85.5GHz测雨能力的考察

利用华南暴雨试验期间稠密的雨量资料对热带测雨卫星（TRMM）微波成像仪（TMI）频率为85．5GHz（波长0．35cm）的测雨能力进行了考察。通过TMI－85．5GHz亮温分布和一小时雨量分布的对比发现，对流性降水的强雨量中心与TMI－85．5GHz亮温的低值区有很的对应关系，雨带分布和低亮温分布的位置及形状都很相似，雨强的大小和亮温的关系也相当密切：雨强越大，亮温值越低。亮温数值和雨强（指每小时雨量，下同）的相关统计进一步表明：雨强的大小与亮温呈明显的负相关，特别是当雨强达到或超达7mm/h时的相关程度非常显著，从而确认了TMI－85．5GHz的微波遥感对对流性强降水有较好的测雨能力。     

星载双频测雨雷达航空校飞试验降水反演分析

2010年9月6日到10月20日,在江苏东台黄海附近进行了中国首次星载双频(Ku和Ka波段)测雨雷达的外场校飞试验,获得了宝贵的机载雷达数据。利用所探测的有效降水资料,对机载雷达的降水探测能力进行了性能分析。对比机载测雨雷达和同步星载测雨雷达(Precipation Radar,PR)探测的反射率因子廓线可以发现,机载雷达反射率因子廓线在1.55 km高度的探测结果和PR较为一致,尤其是融化层一致性更好,表明机载雷达有探测降水垂直结构的能力。为了进行Ka波段机载雷达的降水反演,利用卫星数据模拟器(Satellite Data Simulator Unit,SDSU)计算了k-Z_e和R-Z_e关系的系数,并在此基础上进行了衰减订正以及雨强的反演。结果表明,Ku和Ka波段反演的雨强廓线基本一致,证实了反演系数的合理性。     

河南雨团特征和作用

分析了河南省雨团的雨强、生命史、日变化和地理分布特征以及雨团对特大暴雨的增强、雨区的扩大所起的重要作用。     

微型智能气象站降雨观测对比试验北大核心CSCD

为了增强对微型(一体式)智能气象站(简称微智站)测雨性能的认识,2021年6—11月河北雄安新区气象局开展了不同测雨原理微智站的对比试验。分析表明:过程雨量不低于10 mm时,翻斗式微智站相对于标准站能够满足观测误差的控制要求,雷达式微智站测值偏大,光电式和压电式微智站测值偏小;过程雨量小于10 mm时,翻斗式微智站和压电式微智站相对于标准站能够满足观测误差的控制要求,雷达式微智站测值偏大,光电式微智站测值偏小。在雨强方面,双翻斗式微智站适合降雨极大值观测,光电式微智站和压电式微智站降雨极大值测值偏小;微智站雨强累积占比大于95%的雨强为[0.3 mm·min^(-1),0.6 mm·min^(-1)],雨量累积占比大于50%的雨强为[0.1 mm·min^(-1),0.4 mm·min^(-1)]。雷达式微智站对降雨响应比较快。微智站雨量传感器的分辨力越精细,对细微降雨观测越有效,有效降雨率也越大。     

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。     

可用于雨区边界的雷达方程和有意义的波束范围

目前使用的天气雷达方程不能用于雨区边界附近。为了研究数字雷达平均回波强度的分布、畸变和探测分辨率等规律的需要,本文发展出了可用于雨区边界的天气雷达方程。新建立的方程和已有的把波束限制在半功率点范围内,並假设半功率点范围内天线增益为常数的同类方程不同,它既考虑了半功率点以外的波束能量,也考虑了波束内天线增益的不均匀分布。本文以713天气雷达为例,从保证波束在降水区内时雷达方程能给出一定精度的回波强度和波束边缘进入降水区时能产生可探测回波这两个方面,利用新得到的方程,计算了有意义的波束范围,得到了一些在分析、使用雷达观测资料时值得注意的结果。     

雷达和卫星资料对江淮暴雨数值模拟的影响

将"713”测雨雷达和GMS卫星云图资料引入PSU/NCAR中尺度模式,以改变初始湿度场,对两个不同类型的江淮暴雨过程进行了数值模拟敏感试验,并与控制试验作了比较分析.结果表明加入雷达和卫星资料,能通过水汽和辐合上升运动的调整有效地提高24h降水预报的模拟效果雨区范围和雨量更接近实况;对于不同类型的降水过程,引入雷达和(或)卫星资料所产生的影响有所不同.     

客户端联网故障分析与解决

我国新一代天气雷达网建设即将成功,天气雷达在估测降水、人工影响天气方面会起到越来越重要的作用。本文介绍了天气雷达测量降水的基本原理并对其误差来源进行了分析,讨论了雷达估计降水的研究现状以及雷达测雨在水文中应用的前景及发展方向。