【摘要】：華南地區(qū)雨量充沛、降水云體結(jié)構(gòu)多樣、地面降水時(shí)空分布復(fù)雜。華南降水狀況往往對(duì)我國(guó)雨帶的移動(dòng)的各地雨季發(fā)生情況具有影響,對(duì)中國(guó)夏季旱澇災(zāi)害有重要的預(yù)測(cè)價(jià)值。因此華南地區(qū)降水的研究不只是單個(gè)區(qū)域降水規(guī)律性的解讀,更對(duì)氣候、云霧降水等方面研究具有重要作用。文章基于PARSIVEL激光雨滴譜儀、C波段調(diào)頻連續(xù)波雷達(dá)(VPR-CFMCW)。利用災(zāi)害天氣國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(LaSW)于2016-2017年在廣東龍門(mén)建立的云降水微物理研究超級(jí)觀測(cè)站獲取的高時(shí)空分辨率探測(cè)數(shù)據(jù),開(kāi)展了華南夏季降水云精細(xì)結(jié)構(gòu)、降水微物理參數(shù)反演、華南夏季降水特征分析等研究。具體工作包括:(1)C波段調(diào)頻連續(xù)波雷達(dá)譜數(shù)據(jù)處理;(2)PARSIVEL雨滴譜儀的數(shù)據(jù)質(zhì)控及降水參量反演;(3)雨滴譜gamma模型函數(shù)擬合方法的比較與評(píng)估;(4)基于降水云體垂直結(jié)構(gòu)的降水分類(lèi);(5)不同降水類(lèi)型的降水微物理特征分析;(6)華南夏季降水估測(cè)的改進(jìn);7利用雷達(dá)功率譜密度分布提取垂直大氣速度;8垂直路徑上的DSD參數(shù)及降水參量的反演。在確定雨滴數(shù)濃度平均值曲線具有良好的DSD分布代表性后,開(kāi)展降水雨滴譜gamma模型函數(shù)擬合方法的評(píng)估實(shí)驗(yàn),并選擇非線性最小二乘法來(lái)進(jìn)行雨滴譜gamma擬合。根據(jù)VPR-CFMCW獲得的雷達(dá)反射率,將華南夏季降水季節(jié)的降水云分為四種類(lèi)型(即對(duì)流、層狀、混合和淺層),并比較了不同降水云類(lèi)型的gamma參數(shù)與降水微物理參數(shù),新的分類(lèi)方法克服了基于地面數(shù)據(jù)進(jìn)行降水分類(lèi)的局限性。結(jié)果表明,層狀降水占到華南夏季降水過(guò)程的43.1%,對(duì)流降水對(duì)總降水量的貢獻(xiàn)為62.7%。四類(lèi)降水類(lèi)型的降水量(R)、質(zhì)量加權(quán)中值粒徑(Dm)、雷達(dá)反射率(Z)、液態(tài)水含量(LWC)均遵循對(duì)流混合層云淺層的模式。研究了四類(lèi)降水的DSD特征,對(duì)于對(duì)流和混合降水DSD,二者譜寬相似,但混合降水的雨滴數(shù)濃度較小,層狀和淺層降水的DSD雨滴數(shù)濃度相近,但淺層降水的譜寬更小。此外,研究得出了新的μ-Λ、Dm-Nw、Dm-R、Z-R等關(guān)系(其中,μ為形狀因子,Λ為斜率參數(shù),Nw為廣義截距參數(shù)),這些新的關(guān)系有利于深化華南地區(qū)不同性質(zhì)降水云的地面降水微物理參數(shù)特征認(rèn)識(shí)并改進(jìn)降水估測(cè)精度。利用VPR-CFMCW獲取的雷達(dá)功率譜密度分布對(duì)垂直大氣速度Wair、質(zhì)量加權(quán)中值粒徑Dm、液態(tài)含水量LWC、DSD形狀因子μ、斜率參數(shù)L、數(shù)濃度參量N0、廣義截距參量Nw等參量進(jìn)行垂直路徑上的反演,經(jīng)過(guò)與地面資料的相關(guān)性對(duì)比證明此方法合理。反演的層云降水過(guò)程中,大氣速度呈現(xiàn)微弱的上升,其他降水參量根據(jù)高度的不同也呈現(xiàn)不同的變化。
【學(xué)位授予單位】：南京信息工程大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類(lèi)號(hào)】：P426.6
【圖文】：

龍門(mén)縣屬于南亞熱帶季風(fēng)氣候，地形條件復(fù)雜，坡度較大，境內(nèi)植被覆蓋率高，降水量充沛。每年的 4-9 月為汛期，汛期期間降水量可達(dá)全年降水的 80%。降水主要來(lái)源于臺(tái)風(fēng)雨帶和鋒面影響，其次還有地形雨和熱雷雨的影響。圖1為龍門(mén)測(cè)站觀測(cè)現(xiàn)場(chǎng)，VPR-CFMCW 垂直探測(cè)雷達(dá)與 PARSIVEL 粒子譜儀兩者分布相距 10m。本文使用了 2016年與 2017 年 6 月至 7 月的降水觀測(cè)資料進(jìn)行分析。圖 1 廣東龍門(mén)夏季降水觀測(cè)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)Figure 1. View of summer precipitation observation experiment at Longmen station.

IVEL(Particle Size and Velocity)激光雨滴譜儀由德國(guó) OTT 公司設(shè)計(jì)生產(chǎn)，設(shè)高度距地 1.4m，取樣面積 54cm2(18×3.0 cm)，采樣間隔為 1 min，可子的粒子直徑和落速，粒子直徑和下落速度數(shù)據(jù)以 32 檔量化輸出。粒間為 0 至 25 mm，粒徑檔位寬度隨著粒子直徑的增大從 0.125 mm 增小于 0.2 mm 的 1、2 檔由于信噪比低，可信度低，誤差較大，測(cè)量數(shù)據(jù)用于液態(tài)降水的粒徑測(cè)量通道為 3~21(0.312~6mm)。自然界中雨滴的下 15 ms-1，對(duì)應(yīng)的測(cè)速通道為 3~30(0.25~15.2 m s-1)。IVEL 雨滴譜儀主要由水平光束發(fā)射器、接收器組成，水平光束厚度 1mm射器和接收器之間距離 180mm。對(duì)下降粒子的采樣面積為 180mm * 30m過(guò)激光束時(shí)，接收器的輸出電壓為 5V，有粒子穿過(guò)激光束時(shí)，接收器與粒子遮擋光束的多少對(duì)應(yīng)。圖 2 為 PARSIVEL 測(cè)量原理[48]。small dropablarge drop

南京信息工程大學(xué)碩士學(xué)位論文第三章 數(shù)據(jù)處理及降水參量反演3.1 連續(xù)波雷達(dá)譜參數(shù)計(jì)算垂直探測(cè)雷達(dá)通常采用 FFT 譜變換技術(shù)，對(duì)垂直探測(cè)雷達(dá)進(jìn)行定量標(biāo)校后，雷達(dá)系統(tǒng)輸出的頻域信號(hào)功率譜密度分布是雷達(dá)系統(tǒng)噪聲信號(hào)和探測(cè)目標(biāo)物信號(hào)能量的疊加貢獻(xiàn)。如圖 3 所示，對(duì)噪聲功率進(jìn)行剔除后，才能從回波強(qiáng)度功率譜密度分布中計(jì)算雷達(dá)譜參數(shù)并進(jìn)行大氣速度和雨滴譜的反演。本文定義雷達(dá)探測(cè)徑向速度朝向地面為正。

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 阮征;金龍;葛潤(rùn)生;李豐;吳俊;;C波段調(diào)頻連續(xù)波天氣雷達(dá)探測(cè)系統(tǒng)及觀測(cè)試驗(yàn)[J];氣象學(xué)報(bào);2015年03期

2 柳臣中;周筠s

本文編號(hào)：2771842