一次吉林强降雨的X波段双线偏振多普勒天气雷达资料分析

本文利用714XD P-A型X波段双线偏振多普勒雷达的回波信息及地面雨量站资料,对2007年5月吉林省伊通地区一次带状对流性降水进行了研究。本文首先采用卡尔曼滤波对ФDP进行处理,并利用滤波后的ФDP对ZH和ZDR进行衰减订正,然后通过多元线性回归拟合出3种雷达测雨公式。最后通过3个相对雷达不同距离的雨量站对测雨公式的测雨效果进行检验。结果表明3种测雨公式中R(KDP)对不同距离的降水反演效果均较好。     

下落过程中雨滴谱和雨的雷达反射率的变化

一、前言 在雨滴下落的过程中,雨滴与云滴之间的冲并,大雨滴与小雨滴间的冲并,雨滴的破碎和雨滴的蒸发等效应要引起雨滴谱的变化,这是云雾物理学需要解决的问题之一。 雨滴谱随高度变化的问题对雷达气象学也有意义。用雷达测雨是一种比较好的遥测方法,它能给出雷达站四周雨强的分布以及它们随时间的变化。从服务的观点来看,我们当然希望雷达测出的雨强分布就能代表实际上降落到测站四周地面上的雨强。但是,由     

积层混合云降水雨滴谱特征分析

研究了雷州半岛积层混合云雨滴的微结构参量特征,用2007年8月8日至11日在广东湛江和遂溪观测获取的295个降水雨滴谱样本.根据雨滴瞬时谱和有关物理量的演变特征,分别得到了数浓度、雷达反射率因子和雨水含量与雨强的变化关系,给出了雨滴谱的Γ分布拟合和参数随时间的变化特征,得出三次积层混合云降水的平均谱Γ分布,可以描述为N=58 859.634 29D~(7.403 805) exp(-4.816 26D).这些结果可作为检验标准与雷达回波资料进行比较,确定降水的性质和定量估量降水;还可以通过地面连续雨滴谱数据推测空中雨滴谱的基本特征,从而完整地认识整个降水过程.     

激光衰减随降雨率的变化关系

根据Mie理论,利用4种常用雨滴谱分布,分析了激光信号在雨中的传输,得到了激光衰减随降雨率的变化关系.结果表明,单位体积内雨滴数量和雨滴尺寸分布对雨的衰减有很大的影响;M-P和广州雨滴尺寸分布适用于小雨范围;Joss的广布雨分布和广州雨滴尺寸分布适用于广延雨范围;由于雷暴雨发生的离散性较大,衰减偏差很大,M-P和广州雨滴尺寸分布适用于雨滴粒子数量较多的雷暴雨情况,Joss的雷暴雨分布和weibull分布适用于小粒子数相对较少的雷暴雨情况.     

雨滴的衰减截面模型及特性分析

对多组数据进行分析后,发现散射截面的规律,以雨衰公式和M-P,J-T雨滴谱为基础,进行多组数据拟和,得出了HPM雨滴衰减截面的经验模型,利用经验模型,得出衰减率随频率和降雨量变化的规律.模型具有简单实用的特点,并且由模型所得结果、结论与有关文献完全一致.     

中国首批双偏振天气雷达标定试验分析

中国很多新一代天气雷达正在或已经进行了双偏振升级改造,双偏振雷达将在未来业务应用中发挥极大的作用,而雷达标定的可靠性直接影响其应用效益。以中国首批业务化双偏振天气雷达(广州、阳江、韶关、梅州、厦门)开展双偏振技术试验的标定数据为研究对象,从机内标定、接收链路标定、全链路标定及旋转关节标定共4方面展开分析。结果表明:机内标定和接收链路标定基本满足技术要求,但部分雷达受到不定期的外界电磁干扰,影响了噪声系数的标定,需进一步净化电磁环境;全链路标定结果表明,5部雷达系统Z_(DR)误差分别为:-0.38、0、0.38、0.44、-1.38 dB,系统误差整体偏大,这与基层雷达台站缺乏实时有效的监测方法有关;旋转关节标定表明,由旋转关节引入的一致性偏差是动态变化的,具有不确定性,对差分反射率和差分传播相移的测量结果会造成一定程度的影响,随着旋转关节的磨损,需要对其影响进行长期跟踪检测。这些结果可为后续双偏振雷达升级改造、运行评估及制定双偏振雷达业务化标定流程提供科学依据。     

高层钢框架预应力索支撑结构脉动风模拟AR模型参数分析

 以高层钢框架预应力索支撑结构为例,研究了应用AR 模型进行脉动风模拟时,模型的2 个关键参数--时间步长、时域点数的取值对模拟结果的影响。在讨论基于AR 模型的脉动风模拟方法的基础上,利用有限元软件Sap2000 建立结构模型,利用Matlab 编制AR 算法程序,分别选用不同的时间步长、时域点数对结构进行脉动风速时程分析,将生成的脉动风速功率谱曲线与目标谱进行对比,根据曲线吻合情况确定参数的合理取值范围。结果表明,时间步长的取值对AR 模型模拟结果有较大影响,其最优值域为0.10~0.18 s,超出这一范围均会导致功率谱曲线与目标谱偏离,降低模拟精度;时域点数对AR 模型模拟精度的影响较小,可根据工程需要选择时域点数。     

北京低边界层雨滴谱的垂直分布特征

基于安装在气象铁塔不同高度的3台Parsivel激光雨滴谱仪, 研究2020年6—8月北京地区31次降雨过程低边界层的雨滴谱垂直分布特征及其对雷达测量降雨的影响。结果表明, 在雨滴从280 m下落到140 m的过程中, 雨滴破碎占据主导地位, 大尺度雨滴减少, 小尺度雨滴大量增加; 从140 m下落到地面的过程中, 雨滴合并占据主导地位, 大尺度和小尺度雨滴均减少, 中等尺度雨滴增加; 对流型降雨中, 随着高度降低, 大尺度雨滴迅速减少, 雨滴破碎对雨滴谱分布的影响较大。北京地区对流型降雨的雨滴谱特征介于海洋型与大陆型之间。由于雨滴谱的分布随高度变化, 不同降雨特征量也随高度发生非线性变化, 因此使用地面的降雨测量结果对气象雷达进行校准以及联合反演降雨会产生Z-R错配误差, 这种误差在稳定型降雨和弱降雨中更显著。     

滇中一次强雨雪过程粒子谱特征分析

为了研究低纬高原地区雨(雪)过程粒子微物理特征,利用布设在云南中部的一台Parsivel~2雨滴谱探测仪探测到的2015年12月16—17日雨(雪)过程粒子谱资料,对雨(雪)过程粒子微物理参量的演变特征、粒子数浓度、粒子谱及速度谱分布特征进行了分析.结果表明:此次降雨(雪)过程以降雪占主导地位.纯雨阶段粒子加权平均直径D_m为0.82 mm,纯雪阶段D_m仅为0.79 mm,雪粒子平均直径小于雨粒子平均直径;降水强度与粒子数浓度、雷达反射率之间具有较好的正相关性,粒子数浓度越大,雷达反射率越大,雨强越大,粒子直径与降雨强度没有明显的正相关特征;不同相态的粒子在同一直径档的下落速度差异较大,雨粒子下落速度与直径呈线性相关关系,下落速度靠近结霜一侧且在D_m1.6 mm范围内,雪粒子则靠近未结霜一侧,粒子速度与粒子直径无明显线性相关关系;雨粒子直径较大、下落速度较快,表现出冻滴附着的显著特征,而雪粒子则以冰晶的单一增长为主要特征.     

降雨对云下污染气体SO_2清除的研究

利用文献 [4 ]的模式 ,参照我国西南地区的观测资料 ,论文研究了降雨对SO2 气体清除 .计算分析了雨强、雨滴谱、气溶胶粒子PH值 ,以及SO2 、NH3气体浓度等因子对清除系数的影响 .     

清远连州CINRAD/SA-D型业务试验双偏振天气雷达技术评估

以北京敏视达雷达有限公司生产的国内首部S波段业务试验双偏振雷达（清远连州CINRAD/SA-D型）为研究对象,从硬件升级、在线/离线标定方法、信号处理及软件技术等方面与美国WSR-88D双偏振天气雷达进行比对分析,重点对采用机内信号源法的长期标定结果和小雨数据全链路标定结果进行统计分析.研究结果表明:机内长期标定情况下,差分反射率因子ZDR和差分传播相位φDP的统计方差分别为0.205 3 dB和1.135 8°;通过关键参数筛选出的业务观测小雨数据,ZDR的标准差值控制在了0.5 dB以内,这些结果与美国天气雷达标定指标相当.      

基于微多普勒的雷达目标特征参数提取方法比较

从雷达探测到的众多目标中识别出真目标,进而进行有效的拦截是导弹防御系统中的关键技术。利用雷达获得的微多普勒效应进行真伪目标判定是目前较为先进的目标识别方法之一。选择弹道导弹的弹头目标建立其运动模型,通过对基于微多普勒的时频分析法、频谱与倒谱法、延时共轭法等三种常用方法对弹头目标的微多普勒特征参数提取的计算、仿真和分析,给出了各种方法的优缺点和适用范围。仿真结果表明:在散射点数目较少时,延时共轭法可以快速准确地估计目标的微动特性。     

基于BP神经网络对黄河源区降水的降尺度模拟研究

利用黄河源区实测的水文气象资料、NCEP再分析数据及HadCM3情景模式,通过研究气象因子与降雨之间的非线性关系,基于BP神经网络模型采用3种不同时段(即全年S1、枯水期和丰水期S2及四季S4)对黄河源区建立3种降雨的统计降尺度模式,分析评价不同模式对降雨指标的模拟能力.结果表明:3个模型的模拟效果的优劣随着研究的时间尺度变化,对多数降雨指标的变化趋势能成功捕捉,但对量的模拟效果会随着指标和季节而变化,对极端指标的模拟效果均较差.     

微波多普勒雷达海浪参数提取算法

根据海浪混合表面散射理论和线性波理论,利用3种规模波对微波多普勒谱的不同贡献,推导出海浪谱与径向速度转换函数,得到了一种适用于多普勒雷达的海浪谱以及海浪参数提取算法．该算法从海洋回波的多普勒谱中获取径向速度序列,根据海浪速度谱与海浪谱之间的转换关系推导海浪谱,再用谱矩法计算相应的海浪参数．运用该算法分别对微波多普勒谱雷达的模拟与实测数据进行处理,实现了有效浪高和平均海浪周期的高精度提取,证实了该算法在微波段多普勒雷达的海浪参数反演中的准确性．     

垂直分辨率对全球降水模拟的影响

利用中国科学院大气物理研究所(IAP／CAS)的全球大气环流模式(AGCM)的两个不同版本(9层模式和21层模式),对冬、夏季全球降水分布进行模拟。并将模拟的结果与美国国家环境预测中心和中国国家大气研究中心(NCEP／NCAR)的再分析资料(NCEP—RE)进行对比。数值试验的结果表明：细垂直分辨率模式(21层)模拟的全球降水分布从总体效果上优于粗垂直分辨率模式(9层),并且对夏季全球降水分布的模拟优于对冬季降水的模拟。细垂直分辨率改善了积云对流参数化,能更好地模拟对流性降水,但它对大尺度降水的模拟不如粗垂直分辨率。     

含Nb钢应变诱导析出过程的动力学模拟

以热力学和动力学为基础,对Fe Nb C N系统在奥氏体中的析出行为进行模拟,预测了奥氏体在等温和冷却过程中的析出动力学,分析了变形工艺和冷却制度对碳氮化物析出体积分数、析出开始和结束时间等动力学参数的影响·结果表明,在900℃左右的鼻子区,析出动力学过程明显加速;变形大大促进了碳氮化物的析出,缩短了析出的开始时间;随着冷却速率的增大,连续冷却析出的开始温度和结束温度均有所降低,并且析出变得越来越不充分·用该方法进行的计算机模拟结果和实验结果吻合良好·     

GPM DPR雷达联合地面S波段雷达反演雨滴谱

针对GPM-CO DPR观测数据反演雨滴谱算法中存在的双值问题, 提出通过匹配地面S波段天气雷达与GPM-CO DPR观测数据, 为双值问题提供判断依据的方法。在建立反演查算方法的基础上, 利用雷达仿真程序Quickbeam进行算法的理论验证, 并使用观测数据进行实例验证。理论验证的结果表明, 反演结果数据和输入数据的相关系数达到0.99以上; 实例验证的结果显示, 利用此反演算法得到的雨滴谱可以反映降水过程中雨滴粒径的分布情况, 在一定程度上解决双值问题。     

双偏振多普勒天气雷达监测雷电的分析

为了更有效开展雷电的实时监测和预警,利用S波段双线偏振多普勒天气雷达回波资料和闪电定位仪数据,对2009年7月初发生在江苏的一次雷暴天气过程进行了分析。在有闪电的回波区,闪电频次峰值出现在水平反射率因子42dBZ处,集中在34~46dBZ之间;闪电频次峰值出现在差分反射率因子ZDR的0.4dB处,主要集中在-0.4~1.4dB;闪电频次峰值出现在差分传播相位常数KDP的1°/km处,集中在0~2°/km附近;闪电频次峰值出现在相关系数ρhv的0.98处,集中在0.96以上。而无闪电回波的偏振参量都明显小于发生闪电回波的值。通过对雷暴回波单体偏振参量随时间变化的分析,发现偏振参量和闪电频次之间有较好的一致性。随着闪电的发生和频次的增加,回波单体的反射率因子ZH、差分反射率因子ZDR、差分传播相位常数KDP都有不同程度的逐步增加。最大时ZH达47dBZ、ZDR达到2dB以上、KDP达到2.5°/km。     

一种LFMCW雷达目标距离范围的划分方法

在采用对称三角波作为调制信号的线性调频连续波(Linear Frequency Modulated Continuous Wave,LFMCW)雷达系统中,雷达传感器前端产生的三角调制波泄漏信号严重影响远距离目标的测量结果。因此有必要对待测目标进行范围划分。传统的距离划分是在对回波信号进行频谱分析之后进行的。提出的基于相似度匹配法能够在未对信号进行频谱分析之前,根据与标定目标预先计算的阈值作比较,得出目标所在距离范围,并针对实际系统设计实验方案,验证该方法的可行性。