利用雨滴谱信息提高雷达定量降水估测精度
文献类型：学位论文
| 作者 | 张哲 |
| 答辩日期 | 2022-04 |
| 文献子类 | 博士后出站报告 |
| 授予单位 | 中国科学院地理科学与资源研究所 |
| 授予地点 | 中国科学院地理科学与资源研究所 |
| 关键词 | 强降水 雨滴谱 天气雷达 定量降水估测 |
| 学位名称 | 博士后 |
| 英文摘要 | 获得准确的降水信息一直是气象和水文的业务和科研部门关注的重点，准确的降水信息有利于帮助我们提高对降水及其引发的水文地质灾害预报预警能力。天气雷达可以获得高时空分辨率的降水信息，基于雷达进行定量降水估测（QPE）具有得天独厚的优势。雨滴谱的差异影响雷达定量降水估测精度的重要因素之一。因此，本文的研究以利用雨滴谱信息提高雷达定量降水估测能力为主线，分析了城市复杂下垫面下的雨滴谱差异性和一次强降水过程的雨滴谱特征，并利用雨滴谱信息，构建了双偏振和单偏振雷达定量降水估测系统。主要工作及结论如下： （1）分析了北京地区不同区域的雨滴谱特征。城区的雨滴谱质量加权平均直径最小，郊区平原最大，郊区山区次之；城区和郊区平原的平均降水率基本一致，大于郊区山区，城区粒子数浓度最高，郊区平原次之，郊区山区最低。分析了北京这样的雨滴谱特征对雷达定量降水估测的影响，对R(ZH)而言，ZH观测的准确性对其精度影响十分显著；对R(Kdp)而言，雨滴谱的差异会导致如果使用代表性不足的参数，R(Kdp)会存在系统性偏差，这样的偏差主要存在于对强降水的估测；对R(Kdp, ZDR)而言，雨滴谱的差异性和ZDR观测的准确程度均会对降水估测算子的性能产生较大影响。 （2）分析了郑州“7·20”极端强降水过程的雨滴谱特征。在7月20日08-09时这一最强的小时降水时段，其雨滴谱特征表现为持续稳定的极高的粒子数以及较大的粒子平均直径，从而导致了超过200mm 的小时降水量。在强降水发生前，雨滴谱特征发现显著变化，首先是质量加权平均直径迅速上升，随后数浓度也迅速上升，导致降水强度的突然增加。分析了这样的雨滴谱特征对雷达QPE的影响。结果表明，使用08-09时统计得到的QPE参数进行雷达QPE结果表现最优，说明使用能较好代表降水过程雨滴谱特征的QPE参数可以提高雷达QPE的精度；基于R（ZH）的方法，雨滴谱差异性对其性能影响较大；而基于R(Kdp)的方法，Kdp的观测准确性是影响其性能的主要因素。 （3）构建了双偏振雷达定量降水估测系统。在利用雨滴谱数据统计适用于当地的双偏振QPE算子参数、使用地形数据和人工调整方法形成复合平面扫描仰角信息的基础上，基于混合QPE方法设计了双偏振雷达定量降水估测系统。对该系统进行测试表明，QPE产品对降水的落区、强度、形态把握准确，性能要优于现有业务QPE产品。 （4）构建了单偏振雷达定量降水估测系统。在利用雨滴谱数据统计适用于当地的QPE算子参数、使用地形数据和人工调整方法形成复合平面扫描仰角信息的基础上，根据对流性降水和层状云降水的垂直结构特征差异，设计了降水类型分类方法，并基于降水类型分类结果，设计了单偏振雷达定量降水估测系统。对QPE产品在华北和华南地区进行了评估，结果表明，使用该方法产生的QPE产品对降水的落区、强度、形态把握准确，性能要优于现有业务QPE产品。 |
| 语种 | 中文 |
| 页码 | 114 |
| 源URL | [http://ir.igsnrr.ac.cn/handle/311030/194294]  |
| 专题 | 地理科学与资源研究所_研究生部 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 张哲. 利用雨滴谱信息提高雷达定量降水估测精度[D]. 中国科学院地理科学与资源研究所. 中国科学院地理科学与资源研究所. 2022. |
入库方式： OAI收割
来源：地理科学与资源研究所
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