论文部分内容阅读
随着双线偏振天气雷达技术的发展,观测的双线偏振参数能提供降水粒子相态、尺寸、介电常数和方向等信息,在数据质量控制、降水粒子相态识别和定量估测降水(QPE)方面具有一定优势。近几年,国内许多单位对已有多普勒雷达进行双线偏振升级改造,或者增设双线偏振雷达。这些雷达分别工作在S、C和X波段,发展和验证类同的资料质量控制方法有助于保证多种波段雷达资料的“一致性”(可比性)和资料的融合与应用。多种波段双线偏振雷达资料与其他资料的综合分析将提供更多更好的气象信息。这是本论文研究工作的出发点。 本文工作利用厦门市气象局S波段、北京市气象局C波段和大气物理研究所X波段双线偏振天气雷达资料,结合探空资料、自动气象站资料及ERA-Interim再分析资料,从地物回波识别、差分相位质量控制及KDP计算、零度层亮带识别与订正以及反射率因子和差分反射率衰减订正这几个方面开展研究,获得的主要结果如下: 1.北京市局C波段雷达最低两层仰角(0.5°和1.5°)易受地物回波影响,使用模糊逻辑方法能有效识别并去除地物回波,较好地保留降水回波信息。 2.北京市局C波段和大气所X波段雷达的差分相位经常存在折叠,采用径向连续性检查方法进行退折叠处理;采用有限冲击响应(FIR)迭代滤波方法能较好地去除原始差分相位数据中的波动;利用退折叠和滤波处理后的差分相位,采用变距离法估算KDP,在雨区随回波强度增大而增大,与反射率因子的对应性更好。差分相位预处理和计算KDP的方法适用于三个波段的雷达,退折叠过程中参数的选择与雷达工作模式有关。 3.对比探空资料和ERA-Interim再分析资料获得的0℃层高度及地面气温的一致性,两种资料的一致性较好。根据两种资料建立的0℃层高度与地面气温线性关系式计算的0℃层高度与观测值比较接近,且观测资料建立的线性关系计算值更靠近实测值。因此,在缺少探空资料的地区,可以通过再分析资料获得0℃层高度,或者利用地面气温数据和相应的线性关系估算0℃层高度,为气象雷达识别零度层亮带和预报降水等应用提供辅助信息。 4.利用层状云降水的平均反射率因子距离(高度)廓线(VPR)和0℃层高度识别的亮带顶靠近0℃等温线。对零度层亮带区域的反射率因子,采用平均反射率因子距离(高度)廓线(MVPR)、单独的亮带影响区的显著反射率因子距离(高度)廓线(AVPR)和组合显著反射率因子距离(高度)廓线及显著相关系数距离(高度)廓线(AVPCC)三种方法进行订正,明显减弱了亮带区域的回波强度,与周围回波强度更一致;利用地面雨量站实测降雨数据对雷达反演QPE进行验证表明,亮带订正减小了基于传统Z-R关系的QPE的明显高估,与地面实测值更接近,AVPR法和AVPCC法的订正效果较好。分不同降雨强度进行分析发现,AVPCC法在小时降雨量<5mm时效果最好,三个波段雷达具有相似的结果。 5.采用KDp订正法和自适应约束法,对北京市局C波段和大气所X波段雷达的反射率因子和差分反射率进行衰减订正。结果表明:X波段雷达,监测大雨和中雨时,订正前后反射率因子和差分反射率相差较大,采用自适应约束法订正后的Zh-ZDR散点分布更靠近理论关系线,监测小雨时,两种方法相差不大;C波段雷达,对同等强度降雨的衰减程度小于X波段雷达,大雨和中雨需要考虑衰减,监测大雨时,KDP订正法订正后Zh-ZDR散点分布更靠近理论线,监测中雨时,两种方法相差不大。