基于天地多源观测的地基双偏振雷达降水估测误差机理及订正研究
文献类型：学位论文
| 作者 | 朱自伟 |
| 答辩日期 | 2025-09 |
| 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 |
| 导师 | 李发东 |
| 关键词 | 定量降水估测 双偏振技术 双频卫星测雨雷达 雨滴谱 天气雷达 |
| 学位名称 | 博士后 |
| 学位专业 | 水文气象学 |
| 英文摘要 | 随着我国业务S/C 波段地基天气雷达逐步升级为双偏振雷达，以及X 波段雷达的广泛布设，同一个地区可获取多波段、多变量的降水观测信息。为了充分利用这些信息，提高雷达定量降水估测（QPE）精度，本研究基于全球降水观测计划双频测雨雷达（GPM-DPR）和地面观测资料，开展地基双偏振雷达降水估测误差机理分析及订正方法研究。主要研究内容与结论如下。 （1）基于雨滴谱仪观测和电磁散射模拟，从理论上分析了不同波段雷达的降水估测性能差异及成因。C 和X 波段雷达受共振散射效应影响，导致QPE 精度降低，而S 波段雷达几乎不受该效应影响；比差分相移（KDP）能有效抵抗共振散射效应，在C 和X 波段雷达降水估测中优势显著；联合差分反射率（ZDR）的双变量降水估测可以部分抵消共振散射效应的影响；基于KDP和ZDR的双变量降水估测在不同波段下都体现出优异的性能，但需要将ZDR的观测误差控制在0.2dB 以内。 （2）针对雷达反射率因子（ZH）普遍存在的系统偏差，分析了卫星-地基雷达观测数据对比中雷达电磁波频率差异、匹配方法、降水类型、地形遮挡、衰减及样本量等多种误差源的影响。以GPM-DPR 为基准，提出一种改进的地基雷达ZH观测偏差订正方法。雨滴谱仪验证结果表明，订正后地基雷达ZH观测偏差约为±1 dB。将本方法用于订正2021 年6–8 月华中地区17 部业务雷达数据，雷达QPE 与雨量计数据的相关系数（CC）由0.62 提升至0.71，均方根误差（RMSE）由3.96 mm 降低至3.54 mm。 （3）针对对流性降水垂直变异性引起的QPE 误差，利用2014–2024 年GPM-DPR 反演的三维雨滴谱参数，计算KDP垂直廓线（VPSDP）并分析其变化特征，提出对流性降水VPSDP 订正方法。与已有的反射率垂直廓线（VPR）订正方法对比表明，VPSDP 和VPR 订正都能有效降低对流性降水雷达低估误差，订正后RMSE 分别从10.57 mm 降至9.39 mm、从11.29 mm 降至9.89 mm，VPSDP订正后雷达QPE 精度更高。此外，VPSDP 订正后的QPE 在不同降水强度下性能稳定，而VPR 订正后误差仍随降水强度增强而加剧。 |
| 语种 | 中文 |
| 页码 | 97 |
| 源URL | [http://ir.igsnrr.ac.cn/handle/311030/217398]  |
| 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 | 朱自伟. 基于天地多源观测的地基双偏振雷达降水估测误差机理及订正研究[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. 2025. |
入库方式： OAI收割
来源：地理科学与资源研究所
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