毫米波測(cè)云雷達(dá)系統(tǒng)的定標(biāo)和探測(cè)能力分析及其在反演云微物理參數(shù)中的初步研究.pdf

1、為了研究云內(nèi)部較為精細(xì)的水平和垂直結(jié)構(gòu)，中國(guó)氣象科學(xué)研究院研發(fā)了一部具有偏振和多普勒功能的波長(zhǎng)為8mm的測(cè)云雷達(dá)——HMBQ。本文首先對(duì)該雷達(dá)進(jìn)行了系統(tǒng)定標(biāo)和探測(cè)能力分析，保證探測(cè)數(shù)據(jù)質(zhì)量的情況下，對(duì)不同類(lèi)型的云進(jìn)行觀(guān)測(cè)，同時(shí)對(duì)云的微物理參數(shù)以及臺(tái)風(fēng)外圍云系的微物理和動(dòng)力過(guò)程進(jìn)行了初步的研究。論文的主要研究?jī)?nèi)容和初步結(jié)果如下： 1)著重介紹了該雷達(dá)系統(tǒng)的參數(shù)、技術(shù)特點(diǎn)以及定標(biāo)方法和結(jié)果，用外接儀器測(cè)試法與內(nèi)部信號(hào)源相結(jié)合的方法對(duì)

2、雷達(dá)各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行了定標(biāo)，尤其是發(fā)射機(jī)系統(tǒng)和接收機(jī)系統(tǒng)。經(jīng)過(guò)測(cè)試，發(fā)射機(jī)峰值功率為600w，水平、垂直兩個(gè)通道的噪聲系數(shù)分別為5.6dB和4.9dB，雙通道的動(dòng)態(tài)范圍均達(dá)到70dB以上，這滿(mǎn)足了雷達(dá)對(duì)弱高云、較強(qiáng)中低云以及部分弱降水的觀(guān)測(cè)需要，相應(yīng)的系統(tǒng)最小可測(cè)功率為-128dBm，雷達(dá)在距離10公里處可以探測(cè)到的最小回波強(qiáng)度達(dá)到-40dBz；定標(biāo)結(jié)果表明：該毫米波雷達(dá)具有較強(qiáng)的探測(cè)能力，其測(cè)量精度能滿(mǎn)足使用要求。 2)通過(guò)200

3、8年中國(guó)南方暴雨野外科學(xué)試驗(yàn)(Southeast China Heavy RainfallExperiment-SCHeREX)外場(chǎng)探測(cè)試驗(yàn)和氣象行業(yè)專(zhuān)項(xiàng)“熱帶西太平洋觀(guān)測(cè)試驗(yàn)與我國(guó)高影響天氣可預(yù)報(bào)性研究”，進(jìn)一步對(duì)毫米波雷達(dá)的定標(biāo)和探測(cè)能力進(jìn)行檢驗(yàn)：探測(cè)試驗(yàn)于當(dāng)年5-9月在東莞進(jìn)行，探測(cè)試驗(yàn)中除配合地面、高空觀(guān)測(cè)外，還與近處的布網(wǎng)天氣雷達(dá)觀(guān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行了對(duì)比，得出結(jié)論：HMBQ測(cè)云雷達(dá)回波信號(hào)強(qiáng)度的定標(biāo)與天氣雷達(dá)回波強(qiáng)度的定標(biāo)基本一致，

4、并且HMBQ測(cè)云雷達(dá)具有較高的時(shí)空分辨率，能獲得其內(nèi)部清晰的水平和垂直結(jié)構(gòu)它可以觀(guān)測(cè)到碎積云、淡積云、濃積云、層積云、雨層云等多類(lèi)云以及這些云之間的相互演變過(guò)程。 3)在對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理(如去除背景噪音、雜波)的基礎(chǔ)上，采用逐庫(kù)訂正法，選取2008年探測(cè)到的臺(tái)風(fēng)“鸚鵡”外圍云系個(gè)例進(jìn)行衰減訂正試驗(yàn)，且將訂正前后的回波強(qiáng)度與廣州新一代天氣SA雷達(dá)探測(cè)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，得到了衰減訂正的初步結(jié)果。 4)首次利用毫米波雷達(dá)研究臺(tái)風(fēng)外

5、圍云系微物理及動(dòng)力特性，主要用來(lái)研究降水前云內(nèi)部結(jié)構(gòu)的演變以及粒子的微物理和動(dòng)力過(guò)程：該雷達(dá)探測(cè)的回波強(qiáng)度、退偏振因子的垂直廓線(xiàn)明顯分辨出了臺(tái)風(fēng)外圍云系的相態(tài)結(jié)構(gòu)、冰相向液態(tài)轉(zhuǎn)化過(guò)程和垂直速度的微小變化等云微物理和動(dòng)力特征；從垂直速度和速度譜寬廓線(xiàn)資料的分析表明：毫米波雷達(dá)探測(cè)到的云微物理結(jié)構(gòu)變化和降水粒子下落速度的變化對(duì)應(yīng)的很好。 5)在分別假設(shè)云滴譜符合伽馬分布和對(duì)數(shù)正態(tài)分布形式的基礎(chǔ)上，參考國(guó)外單雷達(dá)反演與飛機(jī)試驗(yàn)得到的經(jīng)