C波段双线偏振雷达数据处理及其在粒子分类和降水估测中的应用

发布时间：2020-10-24 13:25

　　 随着双线偏振雷达的快速发展,其优势越来越明显,主要体现在降雨估测、冰雹识别、降水粒子相态识别和滴谱参数的确定等方面。然而,在双线偏振雷达探测过程中,它的数据容易受到雷达系统本身、信号衰减、地物回波等因素的影响。本文利用南京信息工程大学(NUIST) C波段双线偏振雷达数据,开展了数据处理、降水粒子分类和定量估测降水的研究,主要内容和结论如下:(1)用小波分析法对ΦDP数据进行预处理,并且讨论了 KDP的三种估测方法,然后选择最小二乘法拟合得到KDP,用于反射率因子ZH和差分反射率因子ZDR的衰减订正。为了验证衰减订正的效果,利用临近的S波段雷达反射率因子作为参考,分析了衰减订正前后C波段双线偏振雷达反射率因子的变化,结果表明:经过衰减订正后的ZH更接近于S波段雷达的反射率因子,偏振参数ZH～KDP、ZH～ZDR的分布更接近理论曲线,说明衰减订正效果较好。(2)地物回波对雷达估测降雨产生干扰,应该将其从雷达资料中识别出来。利用反射率因子ZH和差分反射率因子ZDR能够准确识别出C波段双线偏振雷达在低仰角扫描时探测到的地物回波。(3)采用模糊逻辑算法对层状云降水粒子类型进行识别,将4个偏振参数输入算法后计算得到7种降水粒子类型。个例结果表明:识别算法能准确判断出层状云降水中的粒子类型,识别结果与云中微物理结构的相关理论相符。(4)在进行降雨估测时,不同方案估测降雨的差异较大,当C波段双线偏振雷达与S波段雷达均采用Z-R关系估测降雨时,S波段雷达的效果更好。当对C波段双线偏振雷达数据先进行衰减订正、再利用R(ZH,KDP)关系估测降雨时,效果优于S波段雷达的R(Z)方案。当降雨强度大于10mm/h时,雷达估测的雨量普遍低于地面雨量计的雨量,经过雨量计校准后,提高了测雨精度。
【学位单位】：南京信息工程大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2017
【中图分类】：P412.25
【部分图文】：

２．１双线偏振雷达识别回波的理论基础??２．１．１双线偏振雷达探测的原理??雷达在一定的时间间隔内连续发射电磁波，电磁波在空气中传播时，在其??传播路径上会遇到云滴、雨滴、冰雹颗粒等悬浮粒子。由于上述悬浮粒子具有??散射作用，导致电磁波在遇到这些粒子时会向四面八方传输，部分信号沿着雷??达所在的方向返回，并被接收机接收，这样气象目标物散射回来的回波信息就??出现在雷达接收机信号显示平台上。对于多普勒雷达而言，根据气象目标物的??后向散射回波就可以得到其空间位置、移动速度等信息。双线偏振雷达能够发??射两种不同偏振状态的电磁波，不仅＾能获得多普勒信号，还能获取粒子不同的??偏振参量信息，下文将重点介绍。??

以完成一次体扫。整个体扫包含１４个仰角上的圆锥扫描。每一个锥形扫描的每??根径向上有若干个库，每一个库都包含反射率因子、径向速度、速度谱宽以及??偏振参数等信息，体扫的示意图如图２．２：??８??

层细节信号来重新构建经过小波分析后的？ＤＰ数据。??２０１５年６月２６日２３：４６：３１秒（世界时，下同）Ｃ波段双线线偏振雷达在扫??描仰角为１．５度时探测到大面积的降水云系。图３．１ａ为实测的差分传播相移，??从图中可以看出，随着雨区的增长，Ｏｄｐ值也越来越大；图３．１ｂ是利用小波分??析法得到的差分传播相移（对应图３．１ａ中红色线段，方位角２８０．１７°）的距离廓??线图。黑线为１５？１２０ｋｍ距离内测量的差分传播相移（中ＤＰ），红线为利用小波??分析法滤波后的效果。在１５？４０ｋｍ距离内，Ｙｄｐ变化增长比较缓慢，滤波后的??〇ＤＰ比较平缓，滤波效果较好；在４０￣８０ｋｍ范围内，Ｖｄｐ变化增长比较快，起??１８??
【参考文献】

相关期刊论文 前10条

1 孙赫敏;张沛源;蒋志;李海燕;;雷达定量估测降水的亮带自动消除改进方法[J];大气科学学报;2015年04期

2 陈聪;银燕;陈宝君;;黄山不同高度雨滴谱的演变特征[J];大气科学学报;2015年03期

3 范江琳;青泉;马力;;基于不同海拔高度的雷达降水估测试验[J];气象科学;2014年01期

4 刘亚男;肖辉;姚振东;冯亮;;X波段双极化雷达对云中水凝物粒子的相态识别[J];气候与环境研究;2012年06期

5 杜牧云;刘黎平;胡志群;余蓉;;双线偏振雷达差分传播相移的小波滤波初探[J];暴雨灾害;2012年03期

6 张乐坚;储凌;叶芳;李雁;;使用雷达回波三维信息自动识别降水类型的方法[J];大气科学学报;2012年01期

7 曹俊武;胡志群;陈晓辉;方文贵;屈凯峰;;影响双线偏振雷达相位探测精度的分析[J];高原气象;2011年03期

8 陈晓辉;曹俊武;胡志群;肖艳娇;汪旭东;;车载X波段双线偏振多普勒天气雷达及其数据处理系统[J];气象;2010年08期

9 张杰;田密;朱克云;任景轩;刘媛媛;;双偏振雷达基本产品和回波分析[J];高原山地气象研究;2010年02期

10 何宇翔;肖辉;吕达仁;;利用极化雷达分析层状云中水凝物粒子性状分布[J];大气科学;2010年01期

相关博士学位论文 前1条

1 吴林林;利用雨滴谱对移动双偏振雷达进行质量控制及降水估测[D];南京信息工程大学;2014年

本文编号：2854522