利用雷达反射率因子垂直廓线改进层状云降水估计的研究

论文摘要

在利用雷达估测远距离地面降水时,雷达波束采样随距离的抬升和展宽、以及降水强度在垂直方向自然分布的不均匀性,正是雷达测雨产生误差的重要因素之一。雷达反射率因子的垂直变率减少了雷达资料对降水量估计的可靠性,在复杂地形中情况更是如此。如果已知雷达反射率因子垂直廓线（VPR）,这一主要的误差源可以、至少可以部分的被订正。本文重点研究雷达回波垂直廓线VPR的两个重要方面：一是VPR的生成方法,二是评估VPR订正雷达估算降水的效果。本文实现了雷达反射率因子垂直廓线的生成的两种生成方法,平均VPR与识别VPR算法。平均垂直廓线MVPR具有简便、实用的优点。而利用Menky反算理论的逆算法,求出消除了雷达波束平滑作用的识别廓线,更接近真实情况。试验数据取上海、合肥、宁波雷达观测到的2009年4月4日层状云降水过程的三维数据,利用平均VPR对雷达PPI、RHI进行订正,结果表明,平均VPR对雷达PPI中的亮带具有明显的抑制作用；对雷达PHI订正使雷达反射率因子在竖直高度上分布更加均匀。对合肥雷达0.5°仰角上的地形阻挡区域应用平均VPR进行拟合,阻挡区域拟合的反射率因子与周围区域的反射率因子吻合的很好。匹配雷达1-150km覆盖范围内的雨量计雨量,对VPR订正效果进行定量分析,结果表明：VPR与雨量计站点附近的降水空间分布特征的匹配程度对VPR的订正降水效果有直接的影响,基于VPR具有两种基本廓线特征的特征VPR比单一的平均VPR的订正效果更好,在VPR均一区域,识别廓线具有更优的订正效果,其对局地廓线有更佳的代表意义。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 第一章 雷达定量测量降水
• 1.1 雷达测量降水基本原理
• 1.2 雷达测量降水的误差来源
• 1.3 雷达测量降水国内外技术进展
• 1.3.1 调整Z-R关系法
• 1.3.2 雷达联合雨量计估测降水强度国内外进展
• 1.3.3 VPR订正降水技术国内外进展
• 1.4 本文组成结构
• 第二章 VPR生成算法介绍
• 2.1 VPR的定义
• 2.1.1 表面VPR的引出
• 2.1.2 表面VPR离散化计算
• 2.1.3 层状云降水过程中VPR的形式
• 2.2 平均VPR的生成
• 2.2.1 平均VPR的生成方法
• 2.2.2 雷达数据的质量控制
• 2.2.3 廓线个例分析
• 2.3 识别廓线的计算方法
• 2.3.1 识别廓线计算公式
• 2.3.2 识别廓线个例分析
• 2.4 本章小结
• 第三章 VPR订正层状云降水技术研究
• 3.1 层状云降水回波强度的雷达特征
• 3.2 VPR订正雷达回波效果分析
• 3.2.1 VPR订正PPI效果分析
• 3.2.2 VPR订正RHI效果分析
• 3.2.3 VPR订正阻挡区域雷达回波
• 3.3 VPR订正地面降水试验
• 3.3.1 平均VPR订正效果分析
• 3.3.2 特征VPR生成及其订正降水试验
• 3.3.3 识别VPR订正效果分析
• 3.4 本章小结
• 第四章 结论与展望
• 4.1 结论
• 4.2 展望
• 参考文献
• 致谢