雙偏振氣象雷達資料處理和應用201404

1、雙偏振多普勒氣象雷達資料處理和應用,１　偏振資料預處理２　降雨估算３　降水粒子相態(tài)的識別,為提高雷達數(shù)據(jù)產(chǎn)品的質(zhì)量，除對雷達嚴格定標外，還要對雷達雷達基數(shù)據(jù)進行處理，這些處理包括：資料的平滑、插值、衰減訂正、偏振參數(shù)信號的處理以及壞資料的取代等。,１　偏振資料預處理,,對雷達資料沿徑向的平滑是一個最基本也是最重要的一個步驟，合適距離上的平滑對于有效消除雷達資料的脈動、消除回波信號的漲落都有很好的作用。但是如果徑向平滑的距離太短，就

2、不能達到很好的效果，平滑的距離太長，又會損失實際回波的信號。,1、平滑,對于ZH和ZDR來說，可以采用3個連續(xù)徑向庫上的平滑(平滑距離約800m)就可以比較有效地消除資料脈動而又不失其回波信號的特性，平滑效果比較明顯。,對于ΦDP和ρHV(0)來說，可以采用5個連續(xù)徑向庫上的平滑（平滑距離約1335 m）就可以比較有效地消除資料脈動而又不失其回波信號的特性，平滑效果明顯。,,定義了一個參數(shù)SE用來描述每次平滑后的平滑效果：,,,2、KD

3、P提取,ΦDP質(zhì)量控制:1)、平滑 ；2)、退模糊：徑向上相鄰2個非雜波點的ΦDP差值大于一個給定門限， ΦDP next+180°的值替換原來的值。3)、濾波。,,,,,對于X和C波段的偏振雷達，要充分考慮后向散射的影響(FIR迭代濾波)：,參數(shù)來源于J Hubberet(1995),20080822“鸚鵡”臺風觀測資料統(tǒng)計的ΦDP分布概率，主要集中在1°-4°之間，平均值為2.2°。,,

4、KDP的估算：,2009年9月15日04：43巨爵臺風訂正前后的差傳播相移率（KDP），層次感及數(shù)據(jù)質(zhì)量有明顯改進。,ZH,ΦDP,KDP,KDP,３、衰減訂正,,,參數(shù)來源于Ryzhkov(2003),利用KDP進行衰減訂正，考慮的是在由非球形粒子組成的雨區(qū)中，衰減率AH,差分衰減率ADP能夠線性地表示為:,系數(shù)a1, a2的值，可以通過假設(shè)DSD為Gamma分布，用數(shù)值模擬分別求得為系數(shù)a1和a2，從而ZH,ZDR的訂正值可由下式

5、得到：,2009年9月15日04:38分C波段偏振雷達在廣東珠海觀測到的臺風巨爵1.40PPI訂正前后的水平反射率因子（ZH），強度明顯加強。差分反射率因子（ZDR），大片的負值區(qū)訂正為正值區(qū)。,訂正前后的ZH,ZDR,１　偏振資料預處理２　降雨估算３　降水粒子相態(tài)的識別,Z : 反射率因子 D :雨滴直徑N(D) : 雨滴譜分布 wt : 雨滴下落末速度,,69個R(Z)關(guān)系 (Battan 1973),,實際

6、中，取P1=20 dBZ , P2= 0.3°/Km ，P3 = 1dB。,R-Z算法,上川島站（區(qū)站號：59673，21.73N，112.77E）降水實測資料及利用廣州SA雷達強度、C波段偏振雷達偏振量等資料降水估測連線對比圖。臺風“鸚鵡”,20080822,14:00—20080823日18:00胡志群(2010),利用X波段雙偏振雷達強度進行降水估測結(jié)果與實際雨量計測量結(jié)果的比較。廣州珠海,2008,１　偏振資料預處理

7、２　降雨估算３　降水粒子相態(tài)的識別,模糊邏輯法,模糊邏輯法的設(shè)計原理,T型隸屬函數(shù)的構(gòu)建,Z = 47 dBZZDR = 1.2 dBKDP=2 °km -1,RainHailS=0.80.2S=1 0S=1 1Sum=2.80.3,,資料的預處理ZH：1) 對梯度>18 dBZ/Km的數(shù)據(jù)予以剔除，用徑向上周圍5個距離庫的平均值代替； 2) 對徑向數(shù)據(jù)進行5

8、點平滑(平滑距離為750 m)。ZDR：沿徑向?qū)?shù)據(jù)進行7點平滑(平滑距離為1050 m)；KDP: 1) 沿徑向先對ΦDP進行資料預處理； 2) 進行擬合。當對應距離庫上的ZH >40 dBZ時，KDP的值是由15個庫）的ΦDP資料擬合得到（長度約為2.3 km）；當對應點ZH <40 dBZ時，KDP的值是由25個庫的ΦDP資料擬合得到（擬合距離約為3.75 km）。ρHV(0)：1) 剔除徑向上所有ρHV

9、(0)<0.5的距離庫上的數(shù)據(jù)； 2) 對徑向數(shù)據(jù)進行11點平滑(平滑距離為1650 m)。,亮帶識別,自動識別的零度層亮帶最大高度：2.6 Km,探空資料測量的零度層高度：2.75 Km,降水粒子相態(tài)識別,取：Azh = 1 ; Azdr = 0.8 ; Akdp =0.6 ; ARhv = 0.6 ;,ZH,ZDR,KDP,RHV,識別結(jié)果,X波段偏振雷達：雷達探測參數(shù)與實際的識別結(jié)果對比廣東珠海(2008),