雷达测雨及其在土壤侵蚀中的应用研究进展
发布时间：2021-07-10 02:58
高时空分辨率天气雷达测雨对于监测中小尺度降雨系统的演变及定量估测降雨分布有重要意义。将雷达降雨资料用于土壤侵蚀的相关研究在世界各地陆续开展。综述了雷达反射率因子反演降雨方法的国内外研究进展,对比了我国不同地区雷达反射率因子（Z）反演降雨强度（I）的转换关系（Z=aIb）,梳理了雷达降雨场应用于土壤侵蚀经验和机理模型进行土壤侵蚀监测与评估的相关进展。结果表明:a值变化于10～400,b值变化于1.2～3.8,且a和b之间存在显著的负相关关系;西南地区a值是所有地区中最大的,华东和华北地区b值较其他区域大;积状云降雨与层状云和混合型降雨相比,a值较大,b值较小;各地研究表明雷达数据的即时性和高时空分辨率能提高土壤侵蚀监测与评估的时效性和精度。最后,对雷达降雨资料应用于土壤侵蚀模型的研究趋势进行了展望。
【文章来源】：水土保持学报. 2019,33(06)北大核心CSCD
【文章页数】：9 页
【部分图文】：
各区域a、b值散点图
a、b的取值与雨滴谱分布有关,统一的a、b值不能精确估计所有场次的降雨。因此,在Z—I转换关系的基础上,有些学者采用雨量计资料校正雷达初始降雨场,以提高其精度。利用雨量计资料校正雷达初始降雨场的基本思路是:先基于某种Z—I关系计算雷达初始降雨场,比较雷达初始降雨场与雨量计观测值的差别,用统计学或插值方法计算得到校正权重或者偏差场,校正初始降雨场,使其更接近实际降雨场。图3 各区域反演雨强随反射率值变化
图2 各地区a、b值箱线图1970年,Wilson[49]的研究表明,雨量计密度小于1站/3 400 km2时,用雨量计校准雷达能提高雷达降雨场的精度,并提出了将雨量计总雨量与雷达总雨量的比值作为校准因子的方法。该方法能简单有效地减少雷达降雨场整体高估或低估的系统偏差,Thorndahl等[50]使用平均场偏差法来校正雷达数据。他们发现,与冬季相比,夏季存在较大偏差。这种季节性的误差变化主要由降雨类型导致,对流性降雨系统会引起较大偏差。基于该方法,Seo等[51]发展了局部偏差校正法,考虑了偏差的空间分布;Sokol[52]采用分步校正的局部线性回归方法,结果发现与校正前相比,当雨量计站点密度为1站/1 000 km2和1站/4 000 km2时,精度可分别提高15%和10%;Collier等[53]提出分区域校正方法,引入与降雨类型有关的校正因子。近年来,雷达降雨场的校正常借助地统计学方法,结合空间特征,插值地面雨量计降雨量或者偏差场,并进行比较。Goudenhoofdt等[54]的研究表明,结合地统计学的校正方法能减少40%的误差;Sideris等[55]在瑞士山区,采用协同克里金方法,使用前一段时间降雨数据作为协变量,结合时空信息,校正雷达降雨场;Berndt等[56]比较了不同插值技术的精度,结果表明采用普通克里金插值方法,用条件合并技术模拟降雨场的精度最好;Schiemann等[57]用雷达数据确定半变异函数模型,直接插值雨量计数据,获得降雨场。一些学者还提出了许多更复杂的校正方法,例如,概率分布匹配法[58-60]、变分法[61]、随机模型误差法[62-63]等。
【参考文献】：
期刊论文
[1]Statistics of the Z–R Relationship for Strong Convective Weather over the Yangtze–Huaihe River Basin and Its Application to Radar Reflectivity Data Assimilation for a Heavy Rain Event[J]. Xue FANG,Aimei SHAO,Xinjian YUE,Weicheng LIU. Journal of Meteorological Research. 2018(04)
[2]多源降水信息在秦淮河流域洪水模拟中的应用[J]. 滑申冰,宋宗朋,胡菊,靳双龙,张周祥,朱德华,王新涛. 人民长江. 2018(12)
[3]多普勒天气雷达在不同降水类型中Z-R关系及检验——以宝鸡市为例[J]. 韩洁,李恩莉,冯富强. 绿色科技. 2018(08)
[4]土壤侵蚀模型在水土保持实践中的应用[J]. 谢云,岳天雨. 中国水土保持科学. 2018(01)
[5]几个常用土壤侵蚀术语辨析及其生产实践意义[J]. 刘宝元,杨扬,陆绍娟. 中国水土保持科学. 2018(01)
[6]多元信息耦合的致灾山洪降雨预报方法[J]. 熊明,杨文发,李俊,周北平,訾丽. 水资源研究. 2017(02)
[7]雷达雨量计联合估算降水在城市内涝模型中的应用[J]. 陈靖,解以扬,东高红,李培彦,邱晓滨,李英华. 气象科技. 2015(05)
[8]基于动态Z-I关系雷达回波定量估测降水方法研究[J]. 陈静,钤伟妙,韩军彩,连志鸾. 气象. 2015(03)
[9]基于雷达组网拼图的定量降水估测算法业务应用及效果评估[J]. 勾亚彬,刘黎平,杨杰,吴翀. 气象学报. 2014(04)
[10]陇东南地区短时强降水的雷达回波特征及其降水反演[J]. 张之贤,张强,赵庆云,孙芸,张立阳. 高原气象. 2014(02)
博士论文
[1]利用新一代天气雷达观测资料制作流域径流预报的研究[D]. 张亚萍.南京信息工程大学 2007
硕士论文
[1]江淮流域强对流天气的Z-R关系统计及其在雷达资料同化中的应用[D]. 方雪.兰州大学 2018
[2]基于最优Z-I关系雷达定量估测降水动态订正方法研究[D]. 康磊.兰州大学 2017
[3]多普勒天气雷达定量估测降水方案改进[D]. 张岳.南京信息工程大学 2015
[4]雷达定量降水估测自适应优化算法研究[D]. 韦翔鸿.南京信息工程大学 2015
[5]人工神经网络在雷达定量测量降水中的研究与实现[D]. 肖晨.南京信息工程大学 2014
[6]山洪早期预警中雷达降水估算探索[D]. 谭盛杰.南京信息工程大学 2014
[7]HEC-HMS水文模型结合雷达测雨在西苕溪流域径流模拟中的应用[D]. 李晶.南京信息工程大学 2014
[8]多普勒天气雷达在定量测量降水及短时强降水预报中的应用[D]. 范江琳.成都信息工程学院 2013
[9]Z-I关系对雷达测量流域面雨量和径流模拟影响的研究[D]. 姚燕飞.中国气象科学研究院 2007
本文编号：3275045
【文章来源】：水土保持学报. 2019,33(06)北大核心CSCD
【文章页数】：9 页
【部分图文】：
各区域a、b值散点图
a、b的取值与雨滴谱分布有关,统一的a、b值不能精确估计所有场次的降雨。因此,在Z—I转换关系的基础上,有些学者采用雨量计资料校正雷达初始降雨场,以提高其精度。利用雨量计资料校正雷达初始降雨场的基本思路是:先基于某种Z—I关系计算雷达初始降雨场,比较雷达初始降雨场与雨量计观测值的差别,用统计学或插值方法计算得到校正权重或者偏差场,校正初始降雨场,使其更接近实际降雨场。图3 各区域反演雨强随反射率值变化
图2 各地区a、b值箱线图1970年,Wilson[49]的研究表明,雨量计密度小于1站/3 400 km2时,用雨量计校准雷达能提高雷达降雨场的精度,并提出了将雨量计总雨量与雷达总雨量的比值作为校准因子的方法。该方法能简单有效地减少雷达降雨场整体高估或低估的系统偏差,Thorndahl等[50]使用平均场偏差法来校正雷达数据。他们发现,与冬季相比,夏季存在较大偏差。这种季节性的误差变化主要由降雨类型导致,对流性降雨系统会引起较大偏差。基于该方法,Seo等[51]发展了局部偏差校正法,考虑了偏差的空间分布;Sokol[52]采用分步校正的局部线性回归方法,结果发现与校正前相比,当雨量计站点密度为1站/1 000 km2和1站/4 000 km2时,精度可分别提高15%和10%;Collier等[53]提出分区域校正方法,引入与降雨类型有关的校正因子。近年来,雷达降雨场的校正常借助地统计学方法,结合空间特征,插值地面雨量计降雨量或者偏差场,并进行比较。Goudenhoofdt等[54]的研究表明,结合地统计学的校正方法能减少40%的误差;Sideris等[55]在瑞士山区,采用协同克里金方法,使用前一段时间降雨数据作为协变量,结合时空信息,校正雷达降雨场;Berndt等[56]比较了不同插值技术的精度,结果表明采用普通克里金插值方法,用条件合并技术模拟降雨场的精度最好;Schiemann等[57]用雷达数据确定半变异函数模型,直接插值雨量计数据,获得降雨场。一些学者还提出了许多更复杂的校正方法,例如,概率分布匹配法[58-60]、变分法[61]、随机模型误差法[62-63]等。
【参考文献】：
期刊论文
[1]Statistics of the Z–R Relationship for Strong Convective Weather over the Yangtze–Huaihe River Basin and Its Application to Radar Reflectivity Data Assimilation for a Heavy Rain Event[J]. Xue FANG,Aimei SHAO,Xinjian YUE,Weicheng LIU. Journal of Meteorological Research. 2018(04)
[2]多源降水信息在秦淮河流域洪水模拟中的应用[J]. 滑申冰,宋宗朋,胡菊,靳双龙,张周祥,朱德华,王新涛. 人民长江. 2018(12)
[3]多普勒天气雷达在不同降水类型中Z-R关系及检验——以宝鸡市为例[J]. 韩洁,李恩莉,冯富强. 绿色科技. 2018(08)
[4]土壤侵蚀模型在水土保持实践中的应用[J]. 谢云,岳天雨. 中国水土保持科学. 2018(01)
[5]几个常用土壤侵蚀术语辨析及其生产实践意义[J]. 刘宝元,杨扬,陆绍娟. 中国水土保持科学. 2018(01)
[6]多元信息耦合的致灾山洪降雨预报方法[J]. 熊明,杨文发,李俊,周北平,訾丽. 水资源研究. 2017(02)
[7]雷达雨量计联合估算降水在城市内涝模型中的应用[J]. 陈靖,解以扬,东高红,李培彦,邱晓滨,李英华. 气象科技. 2015(05)
[8]基于动态Z-I关系雷达回波定量估测降水方法研究[J]. 陈静,钤伟妙,韩军彩,连志鸾. 气象. 2015(03)
[9]基于雷达组网拼图的定量降水估测算法业务应用及效果评估[J]. 勾亚彬,刘黎平,杨杰,吴翀. 气象学报. 2014(04)
[10]陇东南地区短时强降水的雷达回波特征及其降水反演[J]. 张之贤,张强,赵庆云,孙芸,张立阳. 高原气象. 2014(02)
博士论文
[1]利用新一代天气雷达观测资料制作流域径流预报的研究[D]. 张亚萍.南京信息工程大学 2007
硕士论文
[1]江淮流域强对流天气的Z-R关系统计及其在雷达资料同化中的应用[D]. 方雪.兰州大学 2018
[2]基于最优Z-I关系雷达定量估测降水动态订正方法研究[D]. 康磊.兰州大学 2017
[3]多普勒天气雷达定量估测降水方案改进[D]. 张岳.南京信息工程大学 2015
[4]雷达定量降水估测自适应优化算法研究[D]. 韦翔鸿.南京信息工程大学 2015
[5]人工神经网络在雷达定量测量降水中的研究与实现[D]. 肖晨.南京信息工程大学 2014
[6]山洪早期预警中雷达降水估算探索[D]. 谭盛杰.南京信息工程大学 2014
[7]HEC-HMS水文模型结合雷达测雨在西苕溪流域径流模拟中的应用[D]. 李晶.南京信息工程大学 2014
[8]多普勒天气雷达在定量测量降水及短时强降水预报中的应用[D]. 范江琳.成都信息工程学院 2013
[9]Z-I关系对雷达测量流域面雨量和径流模拟影响的研究[D]. 姚燕飞.中国气象科学研究院 2007
本文编号：3275045
本文链接：https://www.wllwen.com/nykjlw/nyxlw/3275045.html
