雷达气象学（doc）.doc

雷达气象学(doc)双线偏振多普勒雷达测量降水分析摘要:文章介绍了双线偏振多普勒雷达相对于常规多普勒雷达的一些技术特点、常用偏振,数的含义以及这些偏振参数间的联系、偏振参数与降水粒子物理性质和降水强度间的关系,进而进行对降水的观测。关键字:,当时雷达主要用于监视敌方的飞[1][2]机,后来雷达操作人员发现天空中的云及降水也能产生回波。例如ByersHR研究了气象[3]回波,并用雷达探测了一个小区域的降水量;ByersHR和BrahamRR用雷达探测了雷暴;[4]MarshallJS和PalmerW用雷达研究降水,首次推得了Z-I关系,并拟合获得了雨滴谱M-P[5]分布;RydeJW研究了各种气象现象对厘米波长雷达回波的衰减。随着科学技术的发展,特别是高性能计算机的出现,天气雷达的数字化及利用Doppler原理测量风速均成为了现实。雷达气象学家们在天气雷达测量降水方面做了大量的探索研究。例如ThomasAS、Bringi[6][7]VN等研究了用差分反射率测量降水;RyzhkovAV和ZrnicDS研究了S波段雷达的降水[8]和衰减测量;DelrieuG、SerrarS等分析了用X波段天气雷达系统在丘陵地带的降水测量;[9]DelrieuG、AndkieuH等分析了X和C波段天气雷达在大雨中衰减的定量测量;Thomas[10][11]TW、EdwardAB等及DavidNY等研究了雷达测量降水在复杂地形中对洪水预报的应用。用雷达测量降水的方法多种多样,总的来说,其技术主要有三种:(1)传统方法,仅用反射率因子Z和降水强度I间的关系直接测量降水,如:Dmax66(1-1)Z,D,N(D)D,D,,jjjD0,jDmax(1-2)I,N(D)M(D)v(D),D,jjjDjDN(D)上述公式中为雨滴直径,D为雨滴的最大直径,为雨滴的数密度,V(D)jjmaxjD为雨滴的下落末速度。Z和I都是的函数,因而总可以拟合出Z-I关系,由雷达探测到Zj值,求出I。(2)衰减法,其基本思想是在晴朗天气下,测得某些固定目标物(如地物或其他)的回波P波率,在雨天在测量这些固定目标物的回波功率,则有:Prr0,,RP,,rKdR101g=-2(1-3)t,0,,Pr0,,,,式中R是雷达到目标物之间的距离,KK是这一距离内的衰减系数,如果取为这一距离内tt的平均衰减系数,则有Pt0101g()Pt(1-4)K,t2R这时雷达给出的测量值为平均衰减系数。Kt根据衰减系数的定义:,b(1-5)K,0.(D)D,Dt,0其中c,b是给定系数。同第一种方法,由式(1-5)和式(1-2)之间也可以拟合处关K-It系,利用测出的,计算降水强度I。Kt第一种方法的测量精度受雷达所在地的气候环境及地形影响很大,同时雷达本身标定误差对[12]降水的测量精度也有相当大的影响。一般而言,其降水测量误差达到50%以上,对于大雨[13][14]或夹杂有冰雹的降水更为突出。Battan(1973)列出了69种Z-I关系,可见这种方法的局限性。第2种方法,通常仅能探测近距离几十公里。在地基雷达中投入业务运行的很少,但在卫星气象雷达中得到了较好的应用,如美国TRMM卫星就是利用此方法来探测降水。(3)多参数法,利用偏振参数和降水