毫米波測云雷達系統(tǒng)的定標和探測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)部較為精細的水平和垂直結(jié)構(gòu)，中國氣象科學研究院研發(fā)了一部具有偏振和多普勒功能的波長為8mm的測云雷達——HMBQ。本文首先對該雷達進行了系統(tǒng)定標和探測能力分析，保證探測數(shù)據(jù)質(zhì)量的情況下，對不同類型的云進行觀測，同時對云的微物理參數(shù)以及臺風外圍云系的微物理和動力過程進行了初步的研究。論文的主要研究內(nèi)容和初步結(jié)果如下： 1)著重介紹了該雷達系統(tǒng)的參數(shù)、技術(shù)特點以及定標方法和結(jié)果，用外接儀器測試法與內(nèi)部信號源相結(jié)合的方法對

2、雷達各項參數(shù)進行了定標，尤其是發(fā)射機系統(tǒng)和接收機系統(tǒng)。經(jīng)過測試，發(fā)射機峰值功率為600w，水平、垂直兩個通道的噪聲系數(shù)分別為5.6dB和4.9dB，雙通道的動態(tài)范圍均達到70dB以上，這滿足了雷達對弱高云、較強中低云以及部分弱降水的觀測需要，相應的系統(tǒng)最小可測功率為-128dBm，雷達在距離10公里處可以探測到的最小回波強度達到-40dBz；定標結(jié)果表明：該毫米波雷達具有較強的探測能力，其測量精度能滿足使用要求。 2)通過200

3、8年中國南方暴雨野外科學試驗(Southeast China Heavy RainfallExperiment-SCHeREX)外場探測試驗和氣象行業(yè)專項“熱帶西太平洋觀測試驗與我國高影響天氣可預報性研究”，進一步對毫米波雷達的定標和探測能力進行檢驗：探測試驗于當年5-9月在東莞進行，探測試驗中除配合地面、高空觀測外，還與近處的布網(wǎng)天氣雷達觀測數(shù)據(jù)進行了對比，得出結(jié)論：HMBQ測云雷達回波信號強度的定標與天氣雷達回波強度的定標基本一致，

4、并且HMBQ測云雷達具有較高的時空分辨率，能獲得其內(nèi)部清晰的水平和垂直結(jié)構(gòu)它可以觀測到碎積云、淡積云、濃積云、層積云、雨層云等多類云以及這些云之間的相互演變過程。 3)在對數(shù)據(jù)進行預處理(如去除背景噪音、雜波)的基礎(chǔ)上，采用逐庫訂正法，選取2008年探測到的臺風“鸚鵡”外圍云系個例進行衰減訂正試驗，且將訂正前后的回波強度與廣州新一代天氣SA雷達探測結(jié)果進行對比，得到了衰減訂正的初步結(jié)果。 4)首次利用毫米波雷達研究臺風外

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