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题名单多普勒天气雷达反演降水粒子垂直速度Ⅰ:算法分析
被引量：6
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作者
周生辉
魏鸣
张培昌
徐洪雄
赵畅
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机构
气象灾害预报预警与评估协同创新中心
灾害天气国家重点实验室
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出处
《气象学报》
CAS
CSCD
北大核心
2014年第4期760-771,共12页
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基金
江苏省普通高校研究生科研创新计划项目(CXZZ12_0501
CXLX12_0501)
+11 种基金
国家重点基础研究发展计划973项目(2013CB430102)
江苏省高校自然科学重大基础研究项目(10KJA170030)
国家高技术研究发展计划863项目(2007AA061901
2012AA091801)
公益性行业(气象)科研专项(GYHY201206038
GYHY201306040)
灾害天气国家重点实验室开放课题(2013LASW-B16)
北极阁基金(BJG201208)
中国气象局2014年关键技术项目(CMAGJ2014M21)
航空科学基金项目(201320R2001)
水利部公益性行业科研专项(201201063)
国家自然科学基金(41165008)
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文摘
针对多普勒雷达风场反演的体积速度处理(Volume Velocity Processing,VVP)方法中系数矩阵的病态问题,从数学上进行了分析和论证,对反演的误差进行了敏感性分析,并对垂直速度的求解方程作了改进。系数矩阵的条件数将随着待反演参量的不同而差别很大,通常的处理方法是舍弃量级较小的参量,通过对误差范数的分析,证明这种处理尽管存在模型误差,但能够降低求解难度和结果误差。对系数矩阵病态原因的分析发现,系数矩阵矢量的线性相关造成了矩阵奇异,当合并或舍弃线性相关项时,待反演参量会受模型误差的影响,并且这种模型误差的大小并不仅与待反演参量的量级有关,而且随着位置的不同而改变,但是部分待参量仍然可以保持准确值。在对VVP算法误差分析的基础上,分析并验证了舍弃部分参量时的反演误差,改进的算法为准确反演降水粒子的垂直速度提供了理论基础。
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关键词
单多普勒天气雷达
改进的VVP方法
病态矩阵
垂直速度
敏感性分析
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Keywords
Single Doppler weather radar, Modified VVP method, Ill-conditioned matrix, Vertical velocity, Sensitivity analysis
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分类号
P415.2
[天文地球—大气科学及气象学]
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题名单多普勒天气雷达反演降水粒子垂直速度Ⅱ:实例分析
被引量：2
- 2
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作者
周生辉
魏鸣
张培昌
徐洪雄
张明旭
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机构
气象灾害预报预警与评估协同创新中心
灾害天气国家重点实验室
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出处
《气象学报》
CAS
CSCD
北大核心
2014年第4期772-781,共10页
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基金
江苏省普通高校研究生科研创新计划项目(CXZZ12_0501
CXLX12_0501)
+11 种基金
国家重点基础研究发展计划973项目(2013CB430102)
江苏省高校自然科学重大基础研究项目(10KJA170030)
国家高技术研究发展计划863项目(2007AA061901
2012AA091801)
公益性行业(气象)科研专项(GYHY201206038
GYHY201306040)
灾害天气国家重点实验室开放课题(2013LASW-B16)
北极阁基金(BJG201208)
中国气象局2014年关键技术项目(CMAGJ2014M21)
航空科学基金项目(201320R2001)
水利部公益性行业科研专项(201201063)
国家自然科学基金项目(41165008)
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文摘
垂直速度的反演一直是多普勒雷达风场反演的关键问题和难点,在对单多普勒雷达体积速度处理(VVP)法反演垂直速度进行敏感性分析和改进求解方程的基础上,对其反演三维风场和适用的风速条件做了模拟检验,并在强对流天气和台风实例中反演与验证。分析结果表明,改进的反演算法对径向风速的误差并不敏感,在高低仰角上的精度相同,观测误差越小或风速越大时,反演精度越高。对广州一次强对流过程的反演结果表明,改进的反演算法可以反演出对流单体中降水粒子垂直运动的变化。在中尺度气旋中,粒子垂直速度大值区的分布与气旋外围风切变的位置相符;在气旋的消散阶段下落速度增大,因而可通过粒子的垂直速度变化判断雨强的变化。对2006年超强台风"桑美"的反演结果显示,能够反演出台风中心的下沉气流以及外围交替出现的上升与下沉气流,在台风中心处下沉速度的大值区位于7-8 km高度,低层与高层的值相对较小。反演效果表明,改进后的反演方法较准确地反映了降水粒子的垂直运动,使多普勒雷达资料可揭示更多的三维风场细节,有助于改进强对流天气过程的风场结构分析和降雨落区的预测。
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关键词
单多普勒天气雷达
改进的体积速度处理(VVP)方法
垂直速度
强对流
“桑美”台风
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Keywords
Single Doppler weather radar, Modified VVP method, Vertical velocity, Severe convection, Typhoon Saomai （2006）
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分类号
P415.2
[天文地球—大气科学及气象学]
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