通過雷達(dá)氣象方程推導(dǎo)C波段天氣雷達(dá)回波衰減率k與雷達(dá)反射率因子Z之間的指數(shù)關(guān)系。聯(lián)合利用激光雨滴譜儀、雨量計(jì)和天氣雷達(dá)實(shí)況數(shù)據(jù),反演不同季節(jié)、溫度和雨滴譜類型條件下k～Z關(guān)系的a,b系數(shù)。根據(jù)不同降水類型選擇合適的k～Z關(guān)系進(jìn)行自適應(yīng)的C波段天雷達(dá)回波逐庫累積衰減訂正。使用2017～2018年內(nèi)蒙古自治區(qū)呼和浩特市C波段天氣雷達(dá)實(shí)況探測(cè)數(shù)據(jù)和土默特左旗、托克托縣、和林格爾縣以及武川縣4站激光雨滴譜儀觀測(cè)數(shù)據(jù)深入分析該地區(qū)不同降水類型條件下的k～Z關(guān)系。選取發(fā)生在呼和浩特的一次典型強(qiáng)對(duì)流降水過程C波段天氣雷達(dá)探測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行雷達(dá)回波衰減訂正,并與地面雨量站數(shù)據(jù)進(jìn)行誤差對(duì)比實(shí)驗(yàn)分析。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:使用所提的衰減訂正方法獲取的雷達(dá)反射率因子值,無論在徑向距離方向上還是在垂直高度方向上,其均方根誤差遠(yuǎn)小于傳統(tǒng)衰減訂正方法。綜上所述,基于激光雨滴譜儀的C波段天氣雷達(dá)回波衰減訂正方法總體訂正效果優(yōu)于傳統(tǒng)衰減訂正方法,該方法可以進(jìn)一步推廣應(yīng)用到其他地區(qū)。 

【文章來源】：電子測(cè)量技術(shù). 2020,43(14)

【文章頁數(shù)】：9 頁

【部分圖文】：

內(nèi)蒙古呼和浩特地區(qū)C波段天氣雷達(dá)衰減訂正流程

表1 新型激光雨滴譜儀分布情況 站名 季節(jié) 地理位置 相對(duì)于雷達(dá)測(cè)站徑向距離/km 相對(duì)于雷達(dá)測(cè)站方位(以正北為0°) 樣本數(shù) 土默特左旗 夏 北緯:40.7167東經(jīng):111.1667 54.11 237.00 層狀云:500 對(duì)流云:200 托克托縣 夏 北緯:40.2514東經(jīng):111.2514 89.47 205.10 層狀云:500 對(duì)流云:200 和林格爾縣 春 北緯:40.3997東經(jīng):111.8167 65.47 171.26 層狀云:500 對(duì)流云:200 武川縣 春 北緯:40.8563東經(jīng):110.4224 109.00 262.60 層狀云:500 對(duì)流云:200將兩種降水類型的雨滴譜數(shù)據(jù)代入式(10)計(jì)算出的反射率因子值都是21.38 dBZ。但同時(shí)刻對(duì)應(yīng)的C波段雷達(dá)實(shí)測(cè)值層狀云降水為21.332 dBZ,對(duì)流云降水為21.248 dBZ。由此可見,不同降水類型的雨滴譜分布是不同的,對(duì)C波段天氣雷達(dá)回波造成的衰減也是不同的,對(duì)流云降水衰減值要大于層狀云降水。

選取夏季呼和浩特地區(qū)2017年7月5日的一次由低空急流和垂直風(fēng)切變引起的強(qiáng)對(duì)流降水過程,如圖4所示,橫坐標(biāo)表示單位體積內(nèi)雨滴等效直徑,縱坐標(biāo)表示不同雨滴等效直徑對(duì)應(yīng)的雨滴個(gè)數(shù)。圖4(a)是北京時(shí)間17:08托克托縣雨滴譜儀測(cè)量的滴譜分布曲線,同時(shí)刻的本站點(diǎn)天氣現(xiàn)象儀測(cè)定的降水類型為對(duì)流云降水;圖4(b)是北京時(shí)間17:34托克托縣雨滴譜儀測(cè)量的滴譜分布曲線,同時(shí)刻的本站點(diǎn)天氣現(xiàn)象儀測(cè)定的降水類型為對(duì)流云降水。從圖4(a)可以看出,托克托縣強(qiáng)對(duì)流降水在此時(shí)刻的雨滴譜型類似于圖3(b)土默特左旗對(duì)流云雨滴譜的多峰值非正態(tài)分布。然而,無論是雨滴數(shù)濃度還是雨滴等效直徑,圖4(a)遠(yuǎn)高于圖3(b)。在1～2.5 mm之間的雨滴數(shù)最多,雨滴數(shù)最大值出現(xiàn)在雨滴等效直徑約1.625 mm處,2.7 mm以上的大雨滴數(shù)量急劇下降,超過3.5 mm等效直徑的超大雨滴數(shù)量幾乎為0。從圖4(b)可以看出,托克托縣對(duì)流云降水在此時(shí)刻的雨滴譜型近似正態(tài)分布,雨滴數(shù)峰值出現(xiàn)在2.75 mm的雨滴等效直徑處,小于2 mm和大于4 mm等效直徑的雨滴數(shù)量相對(duì)較少。對(duì)比圖4(a)和(b)可以看出,雖然圖4(b)對(duì)流云雨滴譜的雨滴總數(shù)量遠(yuǎn)低于圖4(a),但圖4(b)仍保持一定數(shù)量的3.5～6 mm超大雨滴,而圖4(a)在這個(gè)尺寸量級(jí)上的雨滴數(shù)幾乎為0。

【參考文獻(xiàn)】：
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