雙偏振氣象雷達(dá)資料處理和應(yīng)用201404

1、雙偏振多普勒氣象雷達(dá)資料處理和應(yīng)用,１　偏振資料預(yù)處理２　降雨估算３　降水粒子相態(tài)的識(shí)別,為提高雷達(dá)數(shù)據(jù)產(chǎn)品的質(zhì)量，除對(duì)雷達(dá)嚴(yán)格定標(biāo)外，還要對(duì)雷達(dá)雷達(dá)基數(shù)據(jù)進(jìn)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(hào)的處理以及壞資料的取代等。,１　偏振資料預(yù)處理,,對(duì)雷達(dá)資料沿徑向的平滑是一個(gè)最基本也是最重要的一個(gè)步驟，合適距離上的平滑對(duì)于有效消除雷達(dá)資料的脈動(dòng)、消除回波信號(hào)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(dá)到很好的效果，平滑的距離太長(zhǎng)，又會(huì)損失實(shí)際回波的信號(hào)。,1、平滑,對(duì)于ZH和ZDR來(lái)說(shuō)，可以采用3個(gè)連續(xù)徑向庫(kù)上的平滑(平滑距離約800m)就可以比較有效地消除資料脈動(dòng)而又不失其回波信號(hào)的特性，平滑效果比較明顯。,對(duì)于ΦDP和ρHV(0)來(lái)說(shuō)，可以采用5個(gè)連續(xù)徑向庫(kù)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(dòng)而又不失其回波信號(hào)的特性，平滑效果明顯。,,定義了一個(gè)參數(shù)SE用來(lái)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(gè)非雜波點(diǎn)的ΦDP差值大于一個(gè)給定門(mén)限， ΦDP next+180°的值替換原來(lái)的值。3)、濾波。,,,,,對(duì)于X和C波段的偏振雷達(dá)，要充分考慮后向散射的影響(FIR迭代濾波)：,參數(shù)來(lái)源于J Hubberet(1995),20080822“鸚鵡”臺(tái)風(fēng)觀測(cè)資料統(tǒng)計(jì)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(tái)風(fēng)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(jìn)。,ZH,ΦDP,KDP,KDP,３、衰減訂正,,,參數(shù)來(lái)源于Ryzhkov(2003),利用KDP進(jìn)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(guò)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(dá)在廣東珠海觀測(cè)到的臺(tái)風(fēng)巨爵1.40PPI訂正前后的水平反射率因子（ZH），強(qiáng)度明顯加強(qiáng)。差分反射率因子（ZDR），大片的負(fù)值區(qū)訂正為正值區(qū)。,訂正前后的ZH,ZDR,１　偏振資料預(yù)處理２　降雨估算３　降水粒子相態(tài)的識(shí)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(gè)R(Z)關(guān)系 (Battan 1973),,實(shí)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(hào)：59673，21.73N，112.77E）降水實(shí)測(cè)資料及利用廣州SA雷達(dá)強(qiáng)度、C波段偏振雷達(dá)偏振量等資料降水估測(cè)連線對(duì)比圖。臺(tái)風(fēng)“鸚鵡”,20080822,14:00—20080823日18:00胡志群(2010),利用X波段雙偏振雷達(dá)強(qiáng)度進(jìn)行降水估測(cè)結(jié)果與實(shí)際雨量計(jì)測(cè)量結(jié)果的比較。廣州珠海,2008,１　偏振資料預(yù)處理

7、２　降雨估算３　降水粒子相態(tài)的識(shí)別,模糊邏輯法,模糊邏輯法的設(shè)計(jì)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(yù)處理ZH：1) 對(duì)梯度>18 dBZ/Km的數(shù)據(jù)予以剔除，用徑向上周?chē)?個(gè)距離庫(kù)的平均值代替； 2) 對(duì)徑向數(shù)據(jù)進(jìn)行5

8、點(diǎn)平滑(平滑距離為750 m)。ZDR：沿徑向?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行7點(diǎn)平滑(平滑距離為1050 m)；KDP: 1) 沿徑向先對(duì)ΦDP進(jìn)行資料預(yù)處理； 2) 進(jìn)行擬合。當(dāng)對(duì)應(yīng)距離庫(kù)上的ZH >40 dBZ時(shí)，KDP的值是由15個(gè)庫(kù)）的ΦDP資料擬合得到（長(zhǎng)度約為2.3 km）；當(dāng)對(duì)應(yīng)點(diǎn)ZH <40 dBZ時(shí)，KDP的值是由25個(gè)庫(kù)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(kù)上的數(shù)據(jù)； 2) 對(duì)徑向數(shù)據(jù)進(jìn)行11點(diǎn)平滑(平滑距離為1650 m)。,亮帶識(shí)別,自動(dòng)識(shí)別的零度層亮帶最大高度：2.6 Km,探空資料測(cè)量的零度層高度：2.75 Km,降水粒子相態(tài)識(shí)別,?。篈zh = 1 ; Azdr = 0.8 ; Akdp =0.6 ; ARhv = 0.6 ;,ZH,ZDR,KDP,RHV,識(shí)別結(jié)果,X波段偏振雷達(dá)：雷達(dá)探測(cè)參數(shù)與實(shí)際的識(shí)別結(jié)果對(duì)比廣東珠海(2008),