我國東南沿海地區(qū)常出現(xiàn)冰雹、臺風等災害性強對流天氣,雙偏振多普勒天氣雷達具有探測強對流天氣的強度和風場結(jié)構(gòu)以及降水相態(tài)分布的優(yōu)勢,在監(jiān)測和預警災害性天氣中發(fā)揮了重要作用。本文使用廈門S波段雙偏振多普勒天氣雷達,研究強對流特征及風場分析。首先對偏振參量的數(shù)據(jù)進行分析和質(zhì)量控制,根據(jù)歷史數(shù)據(jù)對廈門偏振雷達地物回波進行統(tǒng)計,對地物雜波及受地物影響的區(qū)域進行填充。為了研究雙偏振雷達在強對流中的應用,本文對不同季節(jié)的多個超級單體、普通降雹單體、非降雹單體的發(fā)展和成熟階段的觀測特征進行對比分析。主要研究內(nèi)容和結(jié)論包括:（1）本文使用經(jīng)過硬件標定的廈門雙偏振雷達資料,發(fā)現(xiàn)廈門雙偏振雷達受信噪比SNR（Signal-to-noise ratio）影響明顯,當SNR小于22.0d B時,偏振量穩(wěn)定性變差,數(shù)據(jù)質(zhì)量不可信。數(shù)據(jù)訂正后,可用的SNR閾值為17.0d B。廈門雷達天線的旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)對偏振參量的影響有限,Z_DR、Φ_DP的系統(tǒng)誤差隨方位角波動明顯。通過廈門雙偏振雷達統(tǒng)計的地物位置,剔除層狀云和對流云的回波,根據(jù)雷達回波在垂直方向上的連續(xù)性,對地物位置以及在地... 

【文章來源】：南京信息工程大學江蘇省

【文章頁數(shù)】：77 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

噪聲訂正前（灰、藍色）后（黃、紅色）ρhv(a)、ZDR(b)平均值和標準差隨SNR

第二章廈門S波段雙偏振雷達數(shù)據(jù)質(zhì)量分析13定，說明各個方位角上ZDR的系統(tǒng)誤差波動較小，而ZDR平均值（藍線）隨方位角呈現(xiàn)出周期性的變化趨勢，振幅在-0.11~0.27dB范圍內(nèi)波動，說明廈門雷達ZDR系統(tǒng)誤差受旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的影響隨方位角呈規(guī)律變化。圖2.3（b）為ΦDP平均值（紅線）和標準差（藍線）隨方位角的變化情況，從圖中可以看出廈門雷達的初始相位隨方位角在39~43°（圖上為顯示方便減去35°）范圍變化，ΦDP標準差的振幅小于2°。由此得到ZDR隨天線轉(zhuǎn)動造成的平均系統(tǒng)誤差為0.02dB，說明系統(tǒng)誤差對ZDR的實際值影響有限。圖2.3微雨滴條件下ZDR(a)和ΦDP(b)的平均值和標準差隨方位角變化2.5廈門雷達地物特征及訂正新一代偏振雷達探測氣象目標的同時，不可避免也會探測到非氣象回波。非氣象回波主要包含地物、海浪及各種鳥和昆蟲等生物[49]，這些非氣象目標所形成的回波可能會影響業(yè)務(wù)人員對于偏振特征的識別和判斷，特別是地物回波不僅影響雷達數(shù)據(jù)質(zhì)量，同時遮擋遠離雷達徑向的信號，造成數(shù)據(jù)的缺失。雖然低仰角的區(qū)域地物雜波影響嚴重，但是地物位置固定，狀態(tài)靜止，并且雷達圖上看到的反射率因子偏高值。故取2017年12月到2018年02月三個月的廈門雷達數(shù)據(jù)，統(tǒng)計廈門地物位置。通過標記出廈門雷達地物位置（小橢圓），根據(jù)雷達回波垂直方向的連續(xù)性，用其對應的上層仰角的反射率因子填充，對地物位置及受地物遮擋影響的區(qū)域進行數(shù)據(jù)填充（大橢圓），最后再做平滑處理。分別利用層狀云個例（圖2.4（a）（b））和對流云個例（圖2.4（c）（d））檢驗。特別說明的是，本節(jié)給出的示例是最基本、最簡單的回波填充方法。近年來國內(nèi)外的研究中已經(jīng)提出了更多、更復雜的方法，這些方法在國內(nèi)應用效果還需進一步研究。

南京信息工程大學碩士學位論文14圖2.4(a)層狀云降水原始數(shù)據(jù)，(b)層狀云降水處理結(jié)果，(c)對流云降水原始數(shù)據(jù)，(d)對流云降水處理結(jié)果2.6本章小結(jié)本文使用經(jīng)過硬件標定的廈門雙偏振雷達資料，分析了噪聲對ρhv、ZDR的影響和訂正效果，基于微雨滴法分析廈門雙偏振雷達ZDR和ΦDP系統(tǒng)誤差隨方位角演變特征，最后訂正地物，對受地物影響的區(qū)域進行填充，得到以下初步結(jié)論。1）廈門偏振雷達受噪聲影響明顯，當SNR小于22.0dB時，偏振量穩(wěn)定性變差，數(shù)據(jù)資料不可信，當SNR大于22.0dB時數(shù)據(jù)可信度較高；對數(shù)據(jù)進行噪聲訂正后發(fā)現(xiàn)，噪聲訂正可以改善低SNR數(shù)據(jù)質(zhì)量，訂正后數(shù)據(jù)可用的SNR閾值為17.0dB。2）廈門偏振雷達硬件標定后天線的旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)對偏振量影響明顯，ZDR、ΦDP的系統(tǒng)誤差隨方位角波動明顯，且在2017年9-11月雷達穩(wěn)定運行期間，ZDR、ΦDP的系統(tǒng)誤差隨時間也存在波動現(xiàn)象。3）根據(jù)廈門偏振雷達統(tǒng)計的地物位置，分別對層狀云和對流云進行標記，根據(jù)雷達回波垂直方向連續(xù)性對該位置的回波進行訂正，并且在地物徑向沿遠離雷達方向，用上層仰角不受遮擋的回波值填充受地物遮擋區(qū)域以及受地物衰減區(qū)域，使得反射率因子更完整，更連續(xù)。

【參考文獻】：
期刊論文
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博士論文
[1]業(yè)務(wù)雙偏振雷達網(wǎng)與自動站聯(lián)合定量降水估測方法及效果分析研究[D]. 張揚.中國氣象科學研究院 2019



本文編號：3285944