零度层亮带的理论模拟与分析研究
发布时间：2021-11-15 22:09
零度层亮带,是雷暴云即将消散的重要标志,又是识别冻雨的主要判据之一,而且“零度层亮带”会引起雷达对降水量的过高估计；目前,对零度层亮带的性质特征和发生机制方面的定量研究较为罕见。因此,零度层亮带的成因理论模拟与分析研究具有重要的理论意义和应用价值。本文从融化粒子的散射特征出发,讨论了粒子结构、融化程度、粒子大小以及雷达尺度参数对融化粒子散射特征的影响,得到：随着粒子直径的增加,冰水混合粒子的标准化后向散射截面会变大。当粒子的尺度参数小于0.5时,冰水混合粒子的标准化后向散射截面随着融化体积比的增加而变大,直至全部融化；但由于不同复折射指数算法所假设的冰水混合体的结构不一样,致使标准化后向散射截面的变化路径存在很大差异。当粒子的尺度参数大于0.5时,随着融化程度的增加,冰水混合粒子的标准化后向散射截面出现振荡现象；不同复折射指数算法条件下的标准化后向散射截面曲线的振荡峰值对应着不同的融化体积比,另外,随着粒子直径的增加,振荡峰值会向融化体积变小的方向移动。将冰水混合粒子的散射计算程序链接到SimRAD软件中,完善其对含有融化层的层状云回波的模拟能力。利用该软件平台通过变动融化粒子类型对不...
【文章来源】：南京信息工程大学江苏省
【文章页数】：61 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
波长为3.2cm时冰水混合粒子的标准化后向散射截面
通过对水成物粒子进行散射特性计算，得到雷达反射率因子垂直廓线。本节的模拟分析中，雷达电磁波频率为9.4GHz，大气状态信息采用中韩度夏季标准大气，如图3.1所示，可以看出零度等温线高度约在4km处。由于水成物粒子各参数设置较为复杂，下面具体给出参数设置的情况，解释设置依据。在此基础上，模拟在不同结构融化粒子情况下的雷达反射率因子廓线，分析比较零度层亮带特征差异。10|~\ . ‘ ■ ? 10! 「 ‘ ‘ ‘― -19^ \, 1 9「I ■\ 1 i16 \ I |6'、 ’.2> \ .25 I \主4 \ 1主4丨 \ -丨丨 \' ]0 ‘ ‘ ‘ ‘ ‘ 」 o' ^ ‘ ‘ ‘ 1230 240 250 260 270 280 290 300 20 30 40 50 60 70 80Temperature(K} Raletive Humidity(%)图3.1中绅度夏季标准大气的温度和相对湿度垂直廓线3.1.1水成物粒子的参数设置顾震潮提出三层概念模型来模拟层状云的结构特征，即第一层为冰晶区域，无过冷水，冰晶主要通过凝华和碰并增长，形成雪花；第二层为过冷水滴层，在这一层中，冰晶21
基于上述设置，将融化粒子分别设为外包水膜粒子，Bruggeman算法、MG(wi)算法、MGGw)算法和Debye算法情况下的冰水混合粒子，模拟得到的雷达反射率因子廓线如图3.4所示，可以看出融化粒子的结构差异对亮带的厚度和峰值大小有较大影响，峰值高度也会稍有变化，与单个粒子的散射特性有一定的对应关系。其中，外包水膜粒子和MG(\vi)算法情况下的冰水混合粒子的亮带结构较为相似，亮带厚度为1.3km，峰值为38.78dBZ，所在高度为3.48km，此高度处主要分布的是融化体积比为0.3的融化粒子；MG(iw)算法和Debye算法情况下的冰水混合粒子，形成的零度层亮带的结构也比较接近，不过，亮带没有其他结构的融化粒子明显
【参考文献】：
期刊论文
[1]青藏高原零度层亮带的识别订正方法及在雷达估测降水中的应用[J]. 庄薇,刘黎平,胡志群. 气象. 2013(08)
[2]2010年夏季北京零度层亮带特征统计[J]. 黄钰,阮征,葛润生,马建立,嵇磊. 气象. 2013(06)
[3]基于SimRAD平台的零度层亮带特征模拟试验[J]. 董慧杰,王振会,纪雷,郭丽君,张培昌. 热带气象学报. 2013(01)
[4]X波段双极化雷达对云中水凝物粒子的相态识别[J]. 刘亚男,肖辉,姚振东,冯亮. 气候与环境研究. 2012(06)
[5]地基微波辐射计对咸宁一次冰雹天气过程的监测分析[J]. 唐仁茂,李德俊,向玉春,徐桂荣,李跃清,陈英英. 气象学报. 2012(04)
[6]机载雷达探测数据仿真平台设计与实现[J]. 纪雷,王振会,黄兴友,滕煦,赵凤环,吴彬,张培昌. 热带气象学报. 2012(04)
[7]毫米波雷达资料融化层亮带特征的分析及识别[J]. 王德旺,刘黎平,仲凌志,魏艳强,汪晓滨. 气象. 2012(06)
[8]地基微波辐射计对乌鲁木齐暴雨天气过程的观测分析[J]. 王健,吕新生,赵克明,崔彩霞,刘惠云. 沙漠与绿洲气象. 2012(03)
[9]风廓线雷达探测零度层亮带的试验研究[J]. 黄钰,阮征,葛润生,陈钟荣. 高原气象. 2011(05)
[10]毫米波测云雷达融化层自动识别技术[J]. 孙晓光,刘宪勋,贺宏兵,程周杰. 气象. 2011(06)
本文编号：3497589
【文章来源】：南京信息工程大学江苏省
【文章页数】：61 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
波长为3.2cm时冰水混合粒子的标准化后向散射截面
通过对水成物粒子进行散射特性计算，得到雷达反射率因子垂直廓线。本节的模拟分析中，雷达电磁波频率为9.4GHz，大气状态信息采用中韩度夏季标准大气，如图3.1所示，可以看出零度等温线高度约在4km处。由于水成物粒子各参数设置较为复杂，下面具体给出参数设置的情况，解释设置依据。在此基础上，模拟在不同结构融化粒子情况下的雷达反射率因子廓线，分析比较零度层亮带特征差异。10|~\ . ‘ ■ ? 10! 「 ‘ ‘ ‘― -19^ \, 1 9「I ■\ 1 i16 \ I |6'、 ’.2> \ .25 I \主4 \ 1主4丨 \ -丨丨 \' ]0 ‘ ‘ ‘ ‘ ‘ 」 o' ^ ‘ ‘ ‘ 1230 240 250 260 270 280 290 300 20 30 40 50 60 70 80Temperature(K} Raletive Humidity(%)图3.1中绅度夏季标准大气的温度和相对湿度垂直廓线3.1.1水成物粒子的参数设置顾震潮提出三层概念模型来模拟层状云的结构特征，即第一层为冰晶区域，无过冷水，冰晶主要通过凝华和碰并增长，形成雪花；第二层为过冷水滴层，在这一层中，冰晶21
基于上述设置，将融化粒子分别设为外包水膜粒子，Bruggeman算法、MG(wi)算法、MGGw)算法和Debye算法情况下的冰水混合粒子，模拟得到的雷达反射率因子廓线如图3.4所示，可以看出融化粒子的结构差异对亮带的厚度和峰值大小有较大影响，峰值高度也会稍有变化，与单个粒子的散射特性有一定的对应关系。其中，外包水膜粒子和MG(\vi)算法情况下的冰水混合粒子的亮带结构较为相似，亮带厚度为1.3km，峰值为38.78dBZ，所在高度为3.48km，此高度处主要分布的是融化体积比为0.3的融化粒子；MG(iw)算法和Debye算法情况下的冰水混合粒子，形成的零度层亮带的结构也比较接近，不过，亮带没有其他结构的融化粒子明显
【参考文献】：
期刊论文
[1]青藏高原零度层亮带的识别订正方法及在雷达估测降水中的应用[J]. 庄薇,刘黎平,胡志群. 气象. 2013(08)
[2]2010年夏季北京零度层亮带特征统计[J]. 黄钰,阮征,葛润生,马建立,嵇磊. 气象. 2013(06)
[3]基于SimRAD平台的零度层亮带特征模拟试验[J]. 董慧杰,王振会,纪雷,郭丽君,张培昌. 热带气象学报. 2013(01)
[4]X波段双极化雷达对云中水凝物粒子的相态识别[J]. 刘亚男,肖辉,姚振东,冯亮. 气候与环境研究. 2012(06)
[5]地基微波辐射计对咸宁一次冰雹天气过程的监测分析[J]. 唐仁茂,李德俊,向玉春,徐桂荣,李跃清,陈英英. 气象学报. 2012(04)
[6]机载雷达探测数据仿真平台设计与实现[J]. 纪雷,王振会,黄兴友,滕煦,赵凤环,吴彬,张培昌. 热带气象学报. 2012(04)
[7]毫米波雷达资料融化层亮带特征的分析及识别[J]. 王德旺,刘黎平,仲凌志,魏艳强,汪晓滨. 气象. 2012(06)
[8]地基微波辐射计对乌鲁木齐暴雨天气过程的观测分析[J]. 王健,吕新生,赵克明,崔彩霞,刘惠云. 沙漠与绿洲气象. 2012(03)
[9]风廓线雷达探测零度层亮带的试验研究[J]. 黄钰,阮征,葛润生,陈钟荣. 高原气象. 2011(05)
[10]毫米波测云雷达融化层自动识别技术[J]. 孙晓光,刘宪勋,贺宏兵,程周杰. 气象. 2011(06)
本文编号：3497589
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