降水条件下的云雷达与微波辐射计反演液态水含量对比分析

为了发展云雷达与微波辐射计联合反演液态水含量的方法, 利用2019年4—9月中国气象科学研究院在广东龙门开展的综合观测试验中的双波段云雷达和微波辐射计数据, 首先检验了在降水条件下微波辐射计天顶观测和斜路径观测两种探测模式反演温度(T)、相对湿度(RH)、液态水含量(LWC)和液态水路径(LWP)的合理性, 然后分析了两种探测设备反演LWC和LWP的差别。得到以下结论: (1)微波辐射计在斜路径观测模式下反演的产品受降水影响较小, 其反演结果明显优于天顶观测模式; (2)两种探测设备反演的LWP相关性较好且随时间变化较为一致, 但云雷达反演LWP与平均回波强度有明显相关, 随着雷达回波强度的增大, 云雷达与微波辐射计反演的LWP之比越大; (3)两种探测设备反演的LWC相关性较差且存在明显偏差, 在不考虑融化层的情况下单波段云雷达反演LWC与微波辐射计随高度变化趋势相近, 双波段云雷达反演LWC与微波辐射计反演结果在1 km及其以上区间存在明显差异。      

用C波段双线偏振雷达研究冰雹云

本文计算了不同相态、不同形状的降水粒子对5.6cm,10.7cm雷达波的散射特性,并利用降水粒子散射特性及云雨雷达回波的Z_(DR)特征并结合地面降雹情况,分析并解释了1990年8月9日和8月30日甘肃省平凉两次雹暴过程的雷达RHI资料.我们推测:Z_(DR)值为负值的区域相应于降雹区,ZDR负值与大扁冰雹和小锥状冰雹关系密切;而雨区Z_(DR)具有较大正值,雨区大于5dB的Z_(DR)由直径D>0.5cm的雨滴所致.利用冰雹区和雨区Z_(DR)信息的不同可能识别降水粒子的相态.C波段双线偏振雷达和10cm波长雷达相比有独到之处:雨区Z_(DR)值较大,而冰雹区Z_(DR)值又较小,这更有利于研究云雨相态和空间结构.可以预期双线偏振雷达对防雹工作及云物理研究工作是有很大帮助的.     

基于雷达组网拼图的定量降水估测算法业务应用及效果评估

基于雷达组网实时的定量降水估测(QPE)及实时评估系统在浙江省杭州市气象局成功实现了业务应用,在评估雷达定量降水估测业务应用效果的同时,根据雷达反射率因子垂直廓线(VPR)特征,探讨分析了不同类型降水过程中雷达定量降水估测的误差源。系统联合杭州、宁波、舟山、温州、金华及衢州6部新一代天气雷达的基数据资料,以及覆盖浙江省且经反距离加权(Inverse Distance Weights,IDW)法实时质量控制的雨量计观测资料,采用先雷达组网拼图再降水估测的方案,集成Z-R关系法和最优插值法反演与校准雷达定量降水估测数据场。4次不同类型降水过程的评估结果表明:(1)在地物遮挡严重的浙江西北部和雷达覆盖较差的浙江南部,降水估测的雷达反射率因子如果源于0℃层亮带,会导致雷达定量降水估测严重高估;如果源于浅薄层云云系的云顶,会造成雷达定量降水估测严重低估。(2)多种降水类型云系并存,但使用相对单一的Z-R关系,会导致梅雨和台风期间雷达定量降水估测的局部高估或低估。(3)伴随飑线系统的强对流以及台风系统的非对称性也是导致雷达定量降水估测误差的重要原因。(4)联合Z-R关系和最优插值法,有效地降低了雷达定量降水估测的系统误差,但仍然存在大量的局部误差。     

双线偏振雷达差分反射率因子系统误差订正

差分反射率因子ZDR易受雷达系统自身的影响而产生明显偏差,这种偏差是不随空间积累而改变的.为了保证雷达资料及其产品的质量,根据中国气象科学研究院灾害天气国家重点实验室车载C波段双线偏振多普勒雷达(C-band Polarimetric Doppler Radar on Wheel,CPDRW)的外场试验,对观测的ZDR进行了分析,并以垂直扫描数据的订正结果为参考,重点讨论了以体扫模式最高仰角下的小雨和干雪这两种自然目标物为订正对象得到的订正结果.结果表明,高仰角体扫资料的这两种自然目标物都能较好地订正ZDR的系统误差.但相较于小雨,干雪的订正效果更加稳定,是进行ZDR系统误差订正的最优气象目标物,而利用高仰角体扫资料的干雪粒子进行ZDR系统误差订正也就成为垂直扫描订正法的最佳替代方法.     

STUDY ON APPLICATIONS OF C-BAND DUAL LINEAR POLARIZATION RADAR IN METEOROLOGY

Theoretical study and development of a dual linear polarization weather radar in China are briefly presented.Also discussed are the potential uses of the new radar system in improving the accuracy of areal rainfall measure-ments and analysing the spacial structure of storms and distribution of hydrometecrs in clouds based on theradar observational data from the field experimcnts during the summers of 1987—1989. The results indicatethat a C-band dual polarization weather radar, after considering the microwave attenuation correction, may beemployed to quantitatively measure rainfall and to monitor heavy rain and flood events and becomes an impor-rant means to study storm structure.     

C波段车载双偏振雷达Z_(DR)资料处理方法研究

本文介绍了车载双偏振雷达参数ZDR的处理方法,首先分析了信噪比SNR对ZDR参数的影响,得出信噪比SNR至少要18 d B,ZDR数据才可信;其次分析了雷达附近的不同类型遮挡物对ZDR参数的影响,结果表明,尖状的遮挡物容易造成ZDR正的偏差,房屋等遮挡物容易造成负偏差,而对树林等遮挡物,偏差的正负变化很大。随着遮挡程度的减小,ZDR的变化幅度变小;针对ZDR的系统误差,使用反射率因子结合ΦDP增量可以很好的进行计算,ZDR系统误差在短时间内变化不大,但是,随时间变化而逐渐变化,需要进行实时订正;最后,使用FIR滤波方法进行KDP参数计算并用于ZDR衰减订正,取得了不错的效果。针对业务应用,给出了实时处理ZDR参数的业务流程图。     

毫米波雷达资料融化层亮带特征的分析及识别

云的融化层亮带位置、厚度及其回波强度的垂直结构变化信息对于云和降水物理研究、人工影响天气指挥和效果评估,数值模拟云参数化均有非常重要的意义。为了了解云层融化层高度的精确位置,根据云雷达在广东、河北、吉林等不同云过程总计456个例分析(其中确认融化层明显个例34次),系统分析云雷达探测到融化层亮带宏观参量的统计情况,包括融化层厚度、反射率因子在融化层强度变化、退偏振因子在融化层的强度变化,并提出了一种结合垂直探测的云雷达探测到的雷达反射率因子(R)和退偏振因子(Ldr)垂直廓线数据,根据参量在融化层附近显著变化特性,识别零度层亮带高度和厚度的算法。同时选取个例对应观测时刻探空资料观测的0°层高度进行对比,反演的融化层高度等参数同实际情况比较接近,位于探空资料观测的0°层下方,而且退偏振因子对融化层的敏感程度大于反射率因子。     

新一代天气雷达及其遥感新技术应用研究

围绕气象业务需求和雷达气象的国际前沿,新一代天气雷达建设及雷达新技术以在灾害性天气监测和预测中的应用为主要目标,开展了新一代天气雷达资料质量控制、风场反演、三维数字组网等工作.双多普勒雷达和双多基地多普勒雷达在暴雨和对流系统三维探测、反演、中尺度动力和热力结构分析中发挥了重要作用.与业务单位和雷达生产厂家开展了广泛的合作,在暴雨和新疆对流过程风场中尺度结构分析等方面形成了有创新性的科研成果.在新一代天气雷达应用方面形成了有业务应用前景的成果.     

CINRAD/CC雷达速调管工作状态控制及维护

雷达速调管的性能直接影响到雷达探测的回波质量及操作成本,因此速调管的使用维护也日益受到人们的重视。以德宏雷达速调管使用维护为个例,分析归纳出一些速调管使用维护技巧。结合工作经验,从业务实际出发,对速调管的使用维护及工作状态提出一些新指标和建议。对其他型号CINRAD雷达也有较好的借鉴,以提高速调管使用技术和新一代天气雷达业务运行质量。     

基于区域跟踪的增雨效果分析方法新探

在高炮催化区跟踪算法基础上,探究了选取等面积同心圆环作为对比区进行人影作业效果物理评估新方案,并给出了该方案适应性判断指标。选取垂直液态含水量和面雨量作为方案检验因子,分析了不同自然降水过程中,不同时间段"催化区"和"对比区"平均物理量的双比值和相对偏差等参量的变化;并以相似离散度为指标,分析该方法的适用范围,分析何种条件下自然降水的"催化区"和"对比区"变化比较一致且小于增雨效果。实验表明:不同自然降水过程中,"催化区"和"对比区"30 min平均垂直液态含水量变化以及3 h平均相对增雨均小于增雨效果,新方案可用于人工增雨效果分析。后提出将综合相似离散度作为判据,当其值大于0.2时,则不采用该方案,判据的增加明显改善了新方案评估效果。