双偏振雷达和双频测雨雷达反射率因子对比
发布时间：2021-06-21 12:32
为了研究星载测雨雷达和地基雷达探测数据存在差异的本质原因,将GPM（Global Precipitation Measurement Mission）星载双频测雨雷达（dual-frequency precipitation radar,DPR）和南京信息工程大学C波段双偏振雷达（CDP）的反射率因子进行时空匹配,并基于水凝物分类定量分析两者探测的相似性和差异性。结果表明:GPM DPR与CDP探测的反射率因子整体一致性较好,经过衰减订正和波段修正,两者的相关系数约为0.86,达到0.001显著性水平,均方根误差约为3.33 dB。基于T-矩阵法拟合C和Ku波段探测不同水凝物等效反射率因子的波段修正公式,在衰减订正基础上针对不同水凝物类型的回波进行波段修正,二者探测湿雪、霰、大滴和中雨回波的相关性较好;受干雪几何形状影响,探测干雪回波的相关性较低;探测大雨和冰晶回波的相关性较差。DPR中NS和HS模式探测存在差异,DPR NS模式对强回波敏感,而DPR HS模式对弱回波敏感。
【文章来源】：应用气象学报. 2020,31(05)北大核心CSCD
【文章页数】：12 页
【部分图文】：
图１?ＤＰＲ和ＧＲ反射率因子对比散点及差异散点??Ｆｉｇ．?１?Ｓｃａｔｔｅｒ?ｐｌｏｔ?ａｎｄ?ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ?ｓｃａｔｔｅｒ?ｐｌｏｔ?ｏｆ?ｒｅｆｌｅｃｔｉｖｉｔｙ?ｆａｃｔｏｒ?
第５期??蒋银丰等：双偏振雷达和双频测雨雷达反射率因子对比??６１３??０．９??０．８??０．４??００??协相关系数??１５０?－１００??５０?０?５０??ｘ／ｋｍ??ｄＢＺ??－５０?０?５０?１００??Ｖｋｍ??－１００??－１５０??反射率因子??－１５０?－１００??－１５０??水凝物识别??－１５０??－１００??－５０??－１００??－５０?０?５０?１００?１５０??ｘ／ｋｍ??雨雹混合物??大雨??中雨??大滴??Ｉ霰??冰晶??湿雪??干雪??生物杂波??地物杂波??３．４。??差分反射率??１５０?－１００??－１００??ｘ／ｋｍ??３．４??００??协相关系数??－１５０?－１００??－５０?０?５０??Ｖｋｍ??－０．９??－０．８??１０．７??０．６??０．５??０．４??０．３??０．２??０．１??■〇?＿１５〇＾Ｍ??－５０??３．４??－１５０?－１００??－５０?０?５０??ｘ／ｋｍ??雨雹混合物??大雨??中雨??大滴??霰??冰晶??湿雪??干雪??生物杂波??地物杂波??续图２??吻合，表明水凝物识别情况较好。??２波段修Ｅ??對ＤＰＲ?ＮＳ．模式和衰减订正廢ＣＤＰ探测本词??水凝物回彼的差＃进行波段修正。莫中，干雪的狡??段修芷公式适ＪＳ于干雪和霰涵雪的波段修Ｅ？公式??适用于湿雪和雨審混合物，水的彼段修正公式适用??
６１６??应用气象学报??第３１卷??１０??２Ｕ?３０?４０??反射率因子／ｄＢＺ??５０??６０??１０??２０?３０?４０??反射率因子／ｄＢＺ??５０??６０??２０??２０??３０?４０?５０??ＤＰＲ?ＮＳ模式反射率因子／ｄＢＺ??６０??°０??１０??２０?３０?４０??反射率因子／ｄＢＺ??５０??６０??续图４??何形状使Ｍｉｅ散射模拟结果与实际情况不同［７］，导??致波段修正的订正量偏校冰晶回波的相关系数较??低，由图４可见，ＤＰＲ?ＮＳ模式探测的冰晶回波远大??于ＣＤＰ，这是因为冰晶一般位于零度层亮带之上，??ＧＲ有效照射体积充塞不足，探测远距离处回波的??准确性难以保证，使得ＧＲ探测的反射率因子偏校??探测大雨回波的相关性较差，由大雨回波的概率密??度可见，ＣＤＰ探测的大雨回波均大于４０?ｄＢＺ，而??ＤＰＲ?ＮＳ模式探测的大雨回波中有一部分小于??４０?ｄＢＺ，表明ＤＰＲ?ＮＳ模式探测大雨回波时存在低??估，与Ｌｉａｏ等［２７］研究的结果一致；此外，大雨回波??的点数过少，数据缺少代表性，对大雨回波的差异分??析也有一定影响。总体而言，经过波段修正后二者??匹配情况进一步改善，相关系数提高至〇．?８６，均方??根误差减小至３．?３３?ｄＢ，整体回波得到较好的订正，??干雪、冰晶与大雨回波对二者匹配情况影响较大。??波段修正的订正量小于衰减订正的订正量，衰减是??影响匹配情况的主要因素，波段修正在衰减订正基??础上进一步改善匹配情况。??大雨?ｒ＝一０．３４２４??／？?＝７．８６２４??．Ｖｐｏｉｎｔｅ??３２??ｏｏ??０Ｓ??ｏ
【参考文献】：
期刊论文
[1]GPM DPR雷达联合地面S波段雷达反演雨滴谱[J]. 陈新涛,刘晓阳. 北京大学学报(自然科学版). 2019(02)
[2]GPM/DPR雷达与CINRAD雷达降水探测对比[J]. 刘晓阳,李郝,何平,李丹杨,郑媛媛. 应用气象学报. 2018(06)
[3]基于TRMM/PR的长江下游地基雷达一致性订正[J]. 楚志刚,许丹,王振会,韩静,费海燕. 应用气象学报. 2018(03)
[4]云底高度的地基毫米波云雷达观测及其对比[J]. 唐英杰,马舒庆,杨玲,陶法,李思腾,谢成华,唐凡洁. 应用气象学报. 2015(06)
[5]青藏高原地区TRMM PR地面降雨率的修正[J]. 李嘉睿,卢乃锰,谷松岩. 应用气象学报. 2015(05)
[6]星载雷达与地基雷达数据的个例对比分析[J]. 王振会,李圣殷,戴建华,李南. 高原气象. 2015(03)
[7]同化雷达估算降水率对暴雨预报的影响[J]. 高郁东,万齐林,薛纪善,丁伟钰,李昊睿,张诚忠,黄燕燕. 应用气象学报. 2015(01)
[8]中国星载降水测量雷达首次校飞试验——雷达性能指标分析[J]. 商建,杨虎,尹红刚,吴琼,郭杨. 遥感学报. 2012(03)
[9]雷达与雨量计联合估测降水的相关性分析[J]. 东高红,刘黎平. 应用气象学报. 2012(01)
[10]风廓线雷达探测降水过程的初步研究[J]. 何平,朱小燕,阮征,吴蕾,杨馨蕊,马舒庆. 应用气象学报. 2009(04)
硕士论文
[1]NUIST-C波段双线偏振多普勒雷达资料质量控制及回波特征分析[D]. 姚晓娟.南京信息工程大学 2016
本文编号：3240683
【文章来源】：应用气象学报. 2020,31(05)北大核心CSCD
【文章页数】：12 页
【部分图文】：
图１?ＤＰＲ和ＧＲ反射率因子对比散点及差异散点??Ｆｉｇ．?１?Ｓｃａｔｔｅｒ?ｐｌｏｔ?ａｎｄ?ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ?ｓｃａｔｔｅｒ?ｐｌｏｔ?ｏｆ?ｒｅｆｌｅｃｔｉｖｉｔｙ?ｆａｃｔｏｒ?
第５期??蒋银丰等：双偏振雷达和双频测雨雷达反射率因子对比??６１３??０．９??０．８??０．４??００??协相关系数??１５０?－１００??５０?０?５０??ｘ／ｋｍ??ｄＢＺ??－５０?０?５０?１００??Ｖｋｍ??－１００??－１５０??反射率因子??－１５０?－１００??－１５０??水凝物识别??－１５０??－１００??－５０??－１００??－５０?０?５０?１００?１５０??ｘ／ｋｍ??雨雹混合物??大雨??中雨??大滴??Ｉ霰??冰晶??湿雪??干雪??生物杂波??地物杂波??３．４。??差分反射率??１５０?－１００??－１００??ｘ／ｋｍ??３．４??００??协相关系数??－１５０?－１００??－５０?０?５０??Ｖｋｍ??－０．９??－０．８??１０．７??０．６??０．５??０．４??０．３??０．２??０．１??■〇?＿１５〇＾Ｍ??－５０??３．４??－１５０?－１００??－５０?０?５０??ｘ／ｋｍ??雨雹混合物??大雨??中雨??大滴??霰??冰晶??湿雪??干雪??生物杂波??地物杂波??续图２??吻合，表明水凝物识别情况较好。??２波段修Ｅ??對ＤＰＲ?ＮＳ．模式和衰减订正廢ＣＤＰ探测本词??水凝物回彼的差＃进行波段修正。莫中，干雪的狡??段修芷公式适ＪＳ于干雪和霰涵雪的波段修Ｅ？公式??适用于湿雪和雨審混合物，水的彼段修正公式适用??
６１６??应用气象学报??第３１卷??１０??２Ｕ?３０?４０??反射率因子／ｄＢＺ??５０??６０??１０??２０?３０?４０??反射率因子／ｄＢＺ??５０??６０??２０??２０??３０?４０?５０??ＤＰＲ?ＮＳ模式反射率因子／ｄＢＺ??６０??°０??１０??２０?３０?４０??反射率因子／ｄＢＺ??５０??６０??续图４??何形状使Ｍｉｅ散射模拟结果与实际情况不同［７］，导??致波段修正的订正量偏校冰晶回波的相关系数较??低，由图４可见，ＤＰＲ?ＮＳ模式探测的冰晶回波远大??于ＣＤＰ，这是因为冰晶一般位于零度层亮带之上，??ＧＲ有效照射体积充塞不足，探测远距离处回波的??准确性难以保证，使得ＧＲ探测的反射率因子偏校??探测大雨回波的相关性较差，由大雨回波的概率密??度可见，ＣＤＰ探测的大雨回波均大于４０?ｄＢＺ，而??ＤＰＲ?ＮＳ模式探测的大雨回波中有一部分小于??４０?ｄＢＺ，表明ＤＰＲ?ＮＳ模式探测大雨回波时存在低??估，与Ｌｉａｏ等［２７］研究的结果一致；此外，大雨回波??的点数过少，数据缺少代表性，对大雨回波的差异分??析也有一定影响。总体而言，经过波段修正后二者??匹配情况进一步改善，相关系数提高至〇．?８６，均方??根误差减小至３．?３３?ｄＢ，整体回波得到较好的订正，??干雪、冰晶与大雨回波对二者匹配情况影响较大。??波段修正的订正量小于衰减订正的订正量，衰减是??影响匹配情况的主要因素，波段修正在衰减订正基??础上进一步改善匹配情况。??大雨?ｒ＝一０．３４２４??／？?＝７．８６２４??．Ｖｐｏｉｎｔｅ??３２??ｏｏ??０Ｓ??ｏ
【参考文献】：
期刊论文
[1]GPM DPR雷达联合地面S波段雷达反演雨滴谱[J]. 陈新涛,刘晓阳. 北京大学学报(自然科学版). 2019(02)
[2]GPM/DPR雷达与CINRAD雷达降水探测对比[J]. 刘晓阳,李郝,何平,李丹杨,郑媛媛. 应用气象学报. 2018(06)
[3]基于TRMM/PR的长江下游地基雷达一致性订正[J]. 楚志刚,许丹,王振会,韩静,费海燕. 应用气象学报. 2018(03)
[4]云底高度的地基毫米波云雷达观测及其对比[J]. 唐英杰,马舒庆,杨玲,陶法,李思腾,谢成华,唐凡洁. 应用气象学报. 2015(06)
[5]青藏高原地区TRMM PR地面降雨率的修正[J]. 李嘉睿,卢乃锰,谷松岩. 应用气象学报. 2015(05)
[6]星载雷达与地基雷达数据的个例对比分析[J]. 王振会,李圣殷,戴建华,李南. 高原气象. 2015(03)
[7]同化雷达估算降水率对暴雨预报的影响[J]. 高郁东,万齐林,薛纪善,丁伟钰,李昊睿,张诚忠,黄燕燕. 应用气象学报. 2015(01)
[8]中国星载降水测量雷达首次校飞试验——雷达性能指标分析[J]. 商建,杨虎,尹红刚,吴琼,郭杨. 遥感学报. 2012(03)
[9]雷达与雨量计联合估测降水的相关性分析[J]. 东高红,刘黎平. 应用气象学报. 2012(01)
[10]风廓线雷达探测降水过程的初步研究[J]. 何平,朱小燕,阮征,吴蕾,杨馨蕊,马舒庆. 应用气象学报. 2009(04)
硕士论文
[1]NUIST-C波段双线偏振多普勒雷达资料质量控制及回波特征分析[D]. 姚晓娟.南京信息工程大学 2016
本文编号：3240683
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