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     

利用雨滴谱资料估算郑州地区雨强

应用染色泸纸法,采集不同降水类型雨滴谱资料,经统计,得出３种不同雨型下的Ｚ－Ｉ关系式,经检验,３种Ｚ－Ｉ关系式估算的郑州地区的雨强与实测雨量接近。     

宁夏一次暴雨的地面雨滴谱和雷达反射因子的对比分析

日降雨量超过50mm的暴雨,在地处西北内陆的宁夏平原平均3至10年出现1次;宁夏中部6月份一日内出现50mm以上降水是几十年一遇的少见过程。1983年6月18日08时左右,宁夏平原各站先后开始降水,到当日21时至22时降水先后结束。过程雨量有两个站超过50mm,其中降雨中心中宁站达59.9mm;5个站超过30mm;12个站超过20mm,都达到了大雨和暴雨,其雨量分布如图1所示。经分析,这次暴雨是由于青藏高原东北缘的低涡沿黄河北上并与西北方向下来的冷空气配合,造成地面图上河套锢囚锋在中宁附近发展而形成的,属于层云和积云的混合云降水。 在如图1标出的7个站采用滤纸色斑法进行了雨滴谱观测,共取到地面雨滴谱475张,取样时间间隔5至10分钟。     

基于雨强分级的乌鲁木齐雨滴谱特征研究

本文利用乌鲁木齐PARSIVAL激光雨滴谱仪2012-2013年观测资料,对春、夏、秋季不同雨强降雨的雨滴谱微物理特征参量及其随时间演变特征、Gamma函数拟合、 关系等进行研究。结果表明：（1）乌鲁木齐降雨以小粒子为主,大雨强降雨的6种特征直径最大,中雨强降雨次之,小雨强降雨最小。雨滴数密度主要来自于小雨滴（直径<1 mm）,大雨滴（直径>3mm）是雨强的主要贡献者,中雨滴（直径1-3 mm）是含水量和雷达反射率因子的主要贡献者,雷达反射率因子受雨滴尺寸影响很大。（2）小雨强降雨各微物理参量比较稳定,变化幅度不大,大雨强降雨则变化剧烈,出现多峰型,中雨强降雨介于二者之间。大雨强降雨的谱宽和峰值浓度最大,小雨强降雨最小,中雨强降雨介于二者之间,小雨强降雨的拟合谱具有明显的季节差异性;秋季峰值浓度最大,这与秋季多大风天气有关。（3）Gamma拟合参数 关系与粒子尺寸有关,可以用二项式进行描述。拟合出的 关系系数均小于目前常用的 关系,因此,利用 关系在乌鲁木齐进行降雨定量估测研究时会造成对降雨强度的高估,回波强度越大,高估越明显。夏季大雨强降雨无法拟合出相关系数比较高的 关系,这与乌鲁木齐大雨强降雨具有强度大、时间短、随时间变化迅速的特点有关。     

用雨滴谱资料校验XDR雷达回波强度

XDR雷达在成都市人工影响天气的应用过程中，由于雷达回波衰减，经常发现在强降水天气情况下其提供的回波强度dbz与实际情况不同，如炮点出现强降水而雷达在炮点位置的回波很小甚至没有。而利用雨滴谱可计算出近地面气象目标的dbz值，该值可比较客观地反映近地面的降水情况。本文讨论了利用雨谪谱计算近地面气象目标dbz值的方法。以及比较该值与XDR雷达提供的dbz值的差异，并从中找出这些差异的规律，以利用雨谪谱资料校验XDR雷达回波强度。     

用雨滴谱资料校验XDR雷达回波强度

XDR雷达在成都市人工影响天气的应用过程中,由于雷达回波衰减,经常发现在强降水天气情况下其提供的回波强度dbz与实际情况不同,如炮点出现强降水而雷达在炮点位置的回波很小甚至没有.而利用雨滴谱可计算出近地面气象目标的dbz值,该值可比较客观地反映近地面的降水情况.本文讨论了利用雨谪谱计算近地面气象目标dbz值的方法,以及比较该值与XDR雷达提供的dbz值的差异,并从中找出这些差异的规律,以利用雨谪谱资料校验XDR雷达回波强度.     

雨滴尺度谱谱参数和形状因子的分析

作者计算了３次降不过程的雨滴尺度谱参数，并进行Ｍ－Ｐ分布拟合和Г分布拟合。同时还计算了雨滴谱形状因子Ｓ（Ｚ，Ｒ），分析了形状因子与雨强之间的关系。     

用Z和I确定雨滴在静止大气中的多卜勒速度标准差

本文提出了一种使用常规测雨雷达测定的雷达反射因子Z及雨量计测定的雨强I,在一定的假设条件下确定静止大气中降水粒子的多卜勒速度标准差σ_v的方案。用此方案对各类降水的雨滴谱进行了计算,并与在雷莱散射条件下按σ_v定义式计算的结果相比较,其平均相对误差在15—30%以内。     

X波段双偏振雷达反演雨滴谱方法研究

X波段双偏振雷达观测参数能够完成雨滴谱反演,但是由于X波段雷达波长较短,降水观测时存在较大的衰减,本文采用自适应约束算法进行反射率和差分反射的衰减订正。通过对雨滴模型的散射模拟以及对雨滴谱进行Gamma谱拟合,建立了雨滴谱参数与双偏振雷达目标参数之间的函数关系和雨滴谱参数相互之间的关系,用于进行雨滴谱反演。将雨衰减订正前后的雷达目标参数进行雨滴谱反演并与实测雨滴谱进行对比,结果表明,所建立的X波段双偏振雷达反演雨滴谱方法能够较好地反演雨滴谱,并且经过订正后反演得到的雨滴谱在浓度、尺度和谱形上都优于订正前的反演结果,通过对距离高度扫描和平面位置扫描数据进行雨滴谱反演,可以得到雨滴谱参数的垂直结构和水平分布,可用以进行降水分析。     

利用雨滴谱检验毫米波雷达速度数据方法研究

中国气象局气象科学研究院灾害天气国家重点实验室的毫米波雷达未对其观测的弱降水数据进行定量对比研究,为此通过分析2013年在广东三水使用毫米波雷达观测的速度数据,确定该雷达观测速度数据的可靠性。在研究了雷达在一定有效高度上的观测量和地面雨滴谱计算量的联系和差别基础上,提出了利用雨滴谱反演雷达观测径向速度和速度谱宽,来对比毫米波雷达在一定有效观测高度处探测降水粒子速度数据的方法,分析毫米波雷达观测速度数据差异的来源,并且对速度数据进行分析,确定速度数据的质量。结果表明:径向速度受空气的上升速度影响使得两者数值有一定差异,但变化趋势却十分接近,由空气上升速度导致的平均差别为0.89 m·s-1;速度谱宽两者演变趋势和变化范围均非常接近,速度谱宽平均差别为0.15 m·s-1。     

用雷达反射率因子估算大气垂直速度

本文利用实测雨滴谱资料,统计出雨滴在静止大气中的平均多普勒下落速度V_T与雷达反射率因子Ze(dB)的线性关系,计算结果表明,用此统计关系估算V_T的精度比文献1中“M3-方法”估算V_T的精度有明显提高,而且实用性较强。     

碎雨云与雨滴、雨强的关系

碎雨云是降雨云层下不断滋生的云物理现象。多年的观测发现,碎雨云的生命过程除了与降雨持续时间有关外,还与雨滴、雨强大小有密切关系。当降雨持续越长,雨滴和雨强越小,越利于碎雨云生成和增多,当降雨持续越短或雨滴和雨强越大,碎雨云越不易生成增多。在较长时间的降雨过程中,碎雨云的生成量,决定于雨滴和雨强的大小。     

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。     

利用2004年北京雨滴谱资料分析降水强度和雷达反射率因子的关系

在北京2004年的45次降水过程中,基于DISDROMETER仪器测量的雨滴谱资料计算每次降水的强度R和雷达反射率因子Z.结果表明,不同降水过程中,雷达反射率因子Z与降水强度R的幂指数关系中的指数b和系数a是不同的,这与不同降水过程的雨滴谱分布不同密切相关.综合分析这45次降水过程中的指数b和系数a,得到指数b和系数a呈正相关.接着,分别就指数b和系数a与平均降水强度、平均雷达反射率因子、平均特征直径和雨滴平均数密度之间关系做了详细的讨论.另外,基于这一年的降水雨滴谱资料,讨论了Z-R幂指数关系中指数b和系数a的月变化特征.分析结果表明,从4月到12月系数a和指数b呈现逐月递减的年变化特征.最后,文章就12个个例的特征直径Dm的特征进行了分析.结果显示,当特征直径Dm随时间保持不变时,降水强度R和雷达反射率因子Z之间存在线性相关的关系,即当特征直径Dm为常数时,Z-R关系的指数b为1.     

雪和冰粒的等效雷达反射因子

雷达观测中常常提出这样的问题:如何把雪和冰粒的雷达观测值与这些质粒尺度资料作比较,即根据雷达观测值来估计降雪量.由于天气雷达通常测量的是等效雷达反射因子Z_e,所以任何涉及降水质粒尺度的计算最后都得用Z_e来表示. 一、Z-Z_e关系由于物理因子和公认的常规方法使得上述问题复杂化,所以最好从Z的基本定义着手加以讨论.雨滴的雷达反射因子Z可以用     

银川平原一次中雨过程的雨滴谱及Z—I关系的个例分析

文献（＊1－6）中，大多从宏观及天气尺度的方面讨论了云带、雨带及降水的整个体系过程。而本文利用银川平原一次中雨过程的雨滴谱及Z－1关系的个例分析，从微观结构演变过程的角度，分析和探讨了雨滴谱的特征量与各种云类型下降水之间的关系。     

对流性降水雨滴谱特征及其与雷达反射率因子的对比分析

利用OTT Parsivel激光降水粒子谱仪观测的南京地区梅雨季节对流性降水过程的雨滴谱资料和江苏省气象台龙王山雷达观测资料,结合天气形势,对梅雨季节对流性降水过程的微物理参量、平均雨滴谱和速度谱分布特征进行分析;在对平均谱拟合时发现,Gamma分布对小滴数目的估计和大滴端形状的符合程度效果好于M-P分布和对数正态分布,并且拟合了Gamma分布参数μ和λ的二次项关系;建立了雷达反射率因子与雨强的相关关系,并将Parsive激光降水粒子谱仪观测计算的回波强度与雷达观测的回波强度作以比较,结果表明:对于此次暴雨过程,雷达观测到的回波强度有低估的现象,并且Parsivel粒子激光探测仪观测计算的回波强度越大,雷达低估的现象越为明显。回波修正后,用统计的Z-I关系式估算的降水量与Parsivel测得的降水量更为接近。     

由雨滴谱型订正雷达测量降水的一种方法

人们在用雷达测雨的近半个世纪中,发现单参量雷达测量降水是有限制的。因为反射率因子Z和降水率R至少取决于雨滴谱分布的两个参量,即雨滴谱的谱宽和浓度。它们与不同类型降水物理过程(雨滴大小分选、破碎、蒸发、凝结和碰并)的巨大时空变化以及局地地形特点有密切关系。致使历来用指数分布: N(D)=N_0exp(-D) (1)拟合得到的Z-R经验关系测雨产生较大误差。最近,Ulbrich(1983),Atlas和Ulbrich(1984)对大量雨滴谱观测结果表明:用gamma谱分布比用指数谱分布表征雨滴谱分布要好,使雷达测量降水的精度可提高22％,并且指数谱只是gamma谱的一个特例(μ=0)。他们认为:gamma谱分布参数μ值取-2≤μ≤3可以代表所有降水谱分布的形状。     

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。     

基于雷达反射率因子的降水性层状云中雨滴谱参数的反演方法与检验研究

对基于雷达反射率因子观测数据的层状云降水粒子谱参数反演算法进行研究。（1）给出层状云降水粒子谱参数的反演理论和反演算法流程;（2）选取吉林省伊通县的一次降水层状云过程进行反演试验和验证分析,利用雷达反射率因子观测数据反演得到雨滴平均直径和数浓度参数,并用放置在伊通县气象局观测场中的Parsivel激光雨滴谱仪的实测数据与近地层反演结果进行对比。结果发现,通过反演算法计算得到的滴谱与实测滴谱的变化趋势基本相同,而且反演的雨滴平均直径和数浓度在量级和数值上的大小与实测数据具有良好的一致性,说明该反演方法用于从现有天气雷达回波强度数据中挖掘出降水性层状云的微物理参数是可行的。