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毫米波云雷达功率谱密度数据的检验和在弱降水滴谱反演中的应用研究
  • ISSN号:1006-9895
  • 期刊名称:大气科学
  • 时间:2014.3.15
  • 页码:223-236
  • 分类:P412[天文地球—大气科学及气象学]
  • 作者机构:[1]中国气象科学研究院灾害天气国家重点实验室,北京100081, [2]南京信息工程大学气象灾害预报预警与评估协同创新中心,南京210044
  • 相关基金:国家重点基础研究发展计划项目(973计划)2012CB417202,国家自然科学基金项目41175038,中国气象科学研究院科研团队项目
  • 相关项目:强对流过程中小尺度系统的相控阵天气雷达观测和分析
中文摘要:

本文首先利用数值模拟的方法,分析了利用毫米波云雷达功率谱密度反演雨滴谱时,降水粒子米散射效应、空气湍流、空气上升速度等对雨滴谱和液态水含量等参数反演的影响;建立了功率谱密度处理及其直接反演雨滴谱、液态水含量、降水强度和空气上升速度的方法;并利用2012年7月在云南腾冲观测的二次弱降水数据,采用毫米波雷达和Ku波段微降水雷达观测的回波强度、径向速度垂直廓线以及780m高度上的功率谱密度对比的方法,以及毫米波云雷达观测的780m高度上功率谱密度、回波强度与地面雨滴谱计算得到的这些量的对比方法,分析了毫米波雷达数据的可靠性;并将780m高度上毫米波雷达反演的雨滴谱与地面雨滴谱数据进行了对比,分析了毫米波雷达反演的雨滴谱的准确性:分析了毫米波雷达回波强度偏弱的原因,讨论了该高度以下降水对毫米波雷达衰减的影响。结果表明:空气湍流对弱降水微物理参数反演影响不大,而空气上升速度和米散射效应均对反演结果有一定影响;毫米波雷达观测到的径向速度和功率谱密度与微降水雷达比较一致,回波强度的垂直廓线的形状与微降水雷达也比较一致,但毫米波雷达观测的回波强度偏弱;与雨滴谱计算值相比,毫米波雷达观测的低层的回波强度也偏弱,天线上的积水是造成毫米波雷达回波强度变弱的主要原因。毫米波雷达观测的低层的功率谱密度与地面雨滴谱观测的数据形状比较一致,但有一定的位移。毫米波雷达反演的雨滴谱与地面观测的谱型和粒子大小也比较一致。这些结果初步验证了毫米波雷达观测的功率谱密度及其反演方法的可靠性。

英文摘要:

The effects of Mie Scattering, air turbulence, and air vertical speed on drop size distribution (DSD) retrieval from Doppler spectral density data observed by cloud radar are discussed in this study. The processing algorithm for the Doppler spectral density data and retrieval algorithm for DSD, liquid water content (LWC), rain rate, and air vertical speed with Doppler spectral density data are presented. The two weak precipitation cases observed by vertical-pointingKa-band cloud radar, Ku-band micro-rain radar, and disdrometer in July 2012 at Tengchong, Yunnan Province, are used to examine the cloud radar data quality and retrieval algorithm. The vertical profiles of reflectivity and velocity observed by cloud radar and micro-rain radar are compared. The Doppler spectral density data at an altitude of 780 m observed by cloud radar, micro-rain radar, and disdrometer calculation are compared. In addition, the DSD and rain rate are retrieved by Doppler spectral density data and compared with disdrometer data. The effect of water over the cloud radar antenna on reflectivity measurement is also discussed. The results indicate that although the effects of air turbulence on precipitation microphysical parameters are negligible, those of air vertical speed and Mie scattering are obvious. The velocity, Doppler spectral density data, and variational pattern of reflectivity with altitude observed by cloud radar and micro-rain radar show good agreement; however, the reflectivity measured by the cloud radar was weaker than that observed by the other methods. The water over the cloud radar antenna significantly reduced the reflectivity. The Doppler spectral density data and DSD observed by the cloud radar were similar with that observed by disdrometer. Therefore, this study has verified the effectiveness of Doppler spectral density data measurement by cloud radar and retrieval parameters.

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期刊信息
  • 《大气科学》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国科学院大气物理研究所
  • 主编:陆日宇
  • 地址:北京德胜门外祁家豁子 北京9804信箱
  • 邮编:100029
  • 邮箱:dqkx@mail.iap.ac.cn
  • 电话:010-82995051 82995052
  • 国际标准刊号:ISSN:1006-9895
  • 国内统一刊号:ISSN:11-1768/O4
  • 邮发代号:2-823
  • 获奖情况:
  • 2000年中国科学院优秀期刊二等奖,中国科技论文统计分析数据库来源期刊,中国科学引文数据库收录,中国期刊方阵“双效”期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:22063