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用改善的EVAD技术和变分法计算大气垂直速度 被引量：30
1
作者 胡志群 夏文梅 +2 位作者 杨昌年 梁明珠 汤达章 《南京气象学院学报》 CSCD 北大核心 2005年第3期344-350,共7页
提出利用修正的Gram-Schmidt算法(MGS法)解决EVAD技术的求解问题,并通过2个实例。根据这2种改善的EVAD方法,分别计算出大气平均散度,再用变分法对散度值进行调整,然后利用连续方程,计算大气的垂直速度,并对各种结果进行了比较分析。
关键词 多普勒雷达 EVAD技术 MGS法 变分法 大气垂直速度
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风廓线雷达估测降水云中大气垂直速度的一种方法 被引量：12
2
作者 马建立 阮征 黄钰 《高原气象》 CSCD 北大核心 2015年第3期825-831,共7页
利用UHF频段风廓线雷达垂直波束探测降水云时返回信号功率谱中可能同时出现的大气垂直运动谱和降水粒子谱的双峰谱现象,对北京延庆445 MHz风廓线雷达(CFL-08)在2009 2011年降水期间的垂直波束探测数据进行了双峰谱识别,获取的双峰谱数... 利用UHF频段风廓线雷达垂直波束探测降水云时返回信号功率谱中可能同时出现的大气垂直运动谱和降水粒子谱的双峰谱现象,对北京延庆445 MHz风廓线雷达(CFL-08)在2009 2011年降水期间的垂直波束探测数据进行了双峰谱识别,获取的双峰谱数据经过处理,可得到降水返回信号回波强度ZR和静止大气降水下降的平均速度WT数据。采用最小二乘法拟合ZR和WT,发现两者函数关系与返回信号所在高度有关:WT=3.75H-0.085Z0.006H+0.066R,为降水时垂直指向的多普勒雷达获取降水中大气垂直平均运动速度VA提供了有效的方法。 展开更多
关键词 风廓线雷达 垂直径向速度 大气垂直速度 降水粒子下降速度
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利用Ka波段毫米波雷达功率谱反演云降水大气垂直速度和雨滴谱分布研究 被引量：18
3
作者 马宁堃 刘黎平 郑佳锋 《高原气象》 CSCD 北大核心 2019年第2期325-339,共15页
利用中国气象科学研究院2016年华南云降水试验中Ka波段毫米波雷达探测一次层状云降水过程,开展了云内大气垂直速度和雨滴谱的反演研究,并与地面激光雨滴谱仪和微降水雷达的测量雨滴谱结果进行对比分析。首先,采用小粒子示踪法从功率谱... 利用中国气象科学研究院2016年华南云降水试验中Ka波段毫米波雷达探测一次层状云降水过程,开展了云内大气垂直速度和雨滴谱的反演研究,并与地面激光雨滴谱仪和微降水雷达的测量雨滴谱结果进行对比分析。首先,采用小粒子示踪法从功率谱密度中反演大气垂直速度以得到静止空气条件下的功率谱密度,进而利用粒子下落末速度-粒子直径关系反演出雨滴谱,最后进行标准化的Gamma分布拟合。研究表明:(1)云降水从零度层到地面1 km,主要由下沉气流主导,近地面大气浮游粒子和直流干扰造成的晴空杂波会影响雷达的功率谱分布;受动态范围限制,回波强度过饱和现象会影响近地面大气垂直速度的反演结果;(2)毫米波雷达CR、微雨雷达MRR和地面雨滴谱仪测量回波强度存在一定差异,MRR相较于CR与地面雨滴谱仪测量偏差较小;在稳定降水时CR和MRR功率谱密度对比较为一致;(3) CR和MRR反演雨滴谱对比实验中,雨滴谱反演对大气垂直速度十分敏感,大气垂直速度的变化,会使CR反演雨滴谱随着高度增加数浓度量级变大、粒子平均半径变小。CR反演的雨滴谱与M RR反演结果基本一致,验证了CR功率谱反演雨滴谱方法的可靠性;(4) CR与地面雨滴谱仪雨滴谱拟合参数的对比表明,CR大气垂直反演的雨滴谱与地面雨滴谱相比粒子平均直径Dm较小,数浓度则较为一致。 展开更多
关键词 小粒子示踪法 毫米波雷达 功率谱 大气垂直速度 雨滴谱分布
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C-FMCW雷达反演飑线大气垂直速度和雨滴谱 被引量：4
4
作者 陈绍婕 郑佳锋 +3 位作者 杨吉 车玉章 任涛 黄轩 《应用气象学报》 CSCD 北大核心 2022年第4期429-441,共13页
垂直指向探测的C波段调频连续波雷达具有高灵敏度和高时空分辨率等特点,以2016年5月广东两次飑线降水为例,结合同址K波段微雨雷达和地面激光雨滴谱仪,探究C波段调频连续波雷达两种反演大气垂直速度(V_(a))和雨滴谱的方法:粒子平均下落... 垂直指向探测的C波段调频连续波雷达具有高灵敏度和高时空分辨率等特点,以2016年5月广东两次飑线降水为例,结合同址K波段微雨雷达和地面激光雨滴谱仪,探究C波段调频连续波雷达两种反演大气垂直速度(V_(a))和雨滴谱的方法:粒子平均下落末速度(V_(t))-反射率因子(Z_(e))关系法(简称经验关系法)和小粒子示踪法(简称示踪法)。结果表明:经验关系法和示踪法反演的上升和下沉气流的时空分布基本一致;当地面雨强R≤1 mm·h^(-1),经验关系法反演的雨滴谱与雨滴谱仪观测结果更接近;当1<R≤10 mm·h^(-1)时,两种方法反演的雨滴谱均与雨滴谱仪观测及微雨雷达产品较吻合;当R>10 mm·h^(-1)时,两种方法反演的中雨滴数浓度与雨滴谱仪观测结果接近,但大雨滴数浓度较低;从各物理量时序变化看,经验关系法反演结果更接近雨滴谱仪观测结果。 展开更多
关键词 C-FMCW雷达 功率谱 大气垂直速度 雨滴谱分布
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针对一次对流云降水反演大气垂直运动速度及雨滴谱
5
作者 徐睿 吴晓燕 +2 位作者 鲁江伟 汪旭东 王涛 《热带气象学报》 CSCD 北大核心 2024年第1期127-135,共9页
反演大气垂直速度和雨滴谱分布是研究云降水机制和云微物理信息的重要内容,对人工预报天气、干预天气都有重要意义。针对2021年8月29日安徽省内毫米波雷达探测到的一次对流云降水过程,处理毫米波雷达的功率谱数据并进行大气垂直速度和... 反演大气垂直速度和雨滴谱分布是研究云降水机制和云微物理信息的重要内容,对人工预报天气、干预天气都有重要意义。针对2021年8月29日安徽省内毫米波雷达探测到的一次对流云降水过程,处理毫米波雷达的功率谱数据并进行大气垂直速度和雨滴谱反演。在小粒子示踪法的基础上引入改进小粒子示踪法:选取有效云信号段中最小功率对应的谱点作为反演大气垂直速度的示踪物。首先,根据改进前后的小粒子示踪法分别从功率谱数据中反演大气垂直速度,并跟基数据反演大气速度的结果展开对比分析。进一步得到粒子在静止空气中的下落速度,根据现有粒子下落速度-粒子直径之间的经验公式计算反演粒子直径。研究表明:(1)采用改进后的小粒子示踪法反演大气垂直速度得到的结果比小粒子示踪法得到的结果更精确,在云层内部两者误差较大;(2)进一步得到粒子下落速度,结合探测时段的天气状况,得到的粒子速度与大气速度可很好地契合,跟对流云天气情况信息大致吻合;(3)粒子浓度是反演雨滴谱分布时需要注意的主要参数,云在快速发展过程中,内部粒子持续朝外部扩张,云内部的粒子浓度较小,云边界的粒子浓度反而较大。 展开更多
关键词 毫米波雷达 功率谱数据 小粒子示踪法 大气垂直运动速度 雨滴谱分布
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云雷达回波强度谱密度定标及云内大气垂直运动速度反演试验
6
作者 郑佳锋 刘黎平 +1 位作者 刘艳霞 崔哲虎 《高原气象》 CSCD 北大核心 2016年第6期1650-1661,共12页
云内大气垂直运动在云动力和微物理过程中扮演了重要角色,云雷达功率谱数据是其反演的有效数据,但前提必需对谱线的回波强度进行准确定标,其中噪声电平的计算是关键步骤。本文首先提出了一种云雷达功率谱的模拟方法,利用模拟数据定量评... 云内大气垂直运动在云动力和微物理过程中扮演了重要角色,云雷达功率谱数据是其反演的有效数据,但前提必需对谱线的回波强度进行准确定标,其中噪声电平的计算是关键步骤。本文首先提出了一种云雷达功率谱的模拟方法,利用模拟数据定量评估了三种噪声电平计算方法的准确性,对实测谱线回波强度进行了定标。基于以上方法,采用小粒子示踪法反演了2014年6月广东阳江对流云和层状云内的大气垂直运动速度,并提出了假定数浓度和直径下的谱线回波强度临界阈值,利用该阈值对反演结果进行定量检验。结果表明:(1)利用云雷达的高斯白噪声特征和云信号满足高斯分布特征,结合实测数据统计得到的涨落程度,可以模拟出给定谱参数的功率谱,模拟数据与实测十分相近,可作为功率谱定量研究的有效数据源。(2)三种噪声电平计算方法中,分段法的准确性和稳定性最好,最大速度法受噪声起伏的影响,客观法计算结果偏高,当谱宽和多普勒速度较大时客观法和最大速度法误差会达到很大。(3)谱线回波强度临界阈值的检验结果表明,该对流云内所有示踪谱线的回波强度均远小于临界阈值,云内100%距离库为被反演,反演结果可靠;该层状云内,除了少数距离库,大部分示踪谱线的回波强度在临界阈值以下,云内96.23%距离库可被反演,反演结果可靠。 展开更多
关键词 云雷达功率谱 噪声电平计算方法 大气垂直运动速度反演
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云雷达功率谱去噪新方法研究及其云物理反演应用
7
作者 马宁堃 王飞 +1 位作者 贾作 陈羿辰 《气象》 北大核心 2025年第5期542-551,共10页
功率谱是垂直指向毫米波云雷达的原始数据,基于云降水信号和“鬼波”等噪声信号在不同模式功率谱中的一致性差异,首次采用长、短脉冲作差方法确定云信号边界,去除“鬼波”并运用云信号边界计算噪声电平,形成新的去噪方法。此外对云信号... 功率谱是垂直指向毫米波云雷达的原始数据,基于云降水信号和“鬼波”等噪声信号在不同模式功率谱中的一致性差异,首次采用长、短脉冲作差方法确定云信号边界,去除“鬼波”并运用云信号边界计算噪声电平,形成新的去噪方法。此外对云信号边界位置随着差值阈值T变动的敏感性进行分析。基于小粒子示踪法,用去噪后的云信号左端点计算大气垂直速度,对北京地区两次降雨(雪)过程进行反演,并与大气垂直速度的飞机原位观测结果进行对比。经验证,新去噪方法可有效去除“鬼波”,云雷达反演的和飞机观测获取的大气垂直速度平均值存在一定比例的偏差,但整体方向、量级对应较好,去噪方法和反演结果具备合理性。 展开更多
关键词 云雷达 功率谱 数据质量控制 大气垂直速度 噪声电平
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基于C-FMCW雷达的高原夏季对流云垂直结构分析研究
8
作者 阮悦 阮征 +3 位作者 魏鸣 葛润生 李丰 金龙 《高原气象》 CSCD 北大核心 2018年第1期93-105,共13页
第三次青藏高原观测试验中C波段垂直探测雷达于2014年7-8月在西藏那曲地区进行了连续探测,对获取的降水云廓线数据进行处理分析得到37个对流云体,提取包括对流强度CI(大气上升运动与下沉运动差)、云顶高度Hctop、35 d BZ回波区顶高Hz35... 第三次青藏高原观测试验中C波段垂直探测雷达于2014年7-8月在西藏那曲地区进行了连续探测,对获取的降水云廓线数据进行处理分析得到37个对流云体,提取包括对流强度CI(大气上升运动与下沉运动差)、云顶高度Hctop、35 d BZ回波区顶高Hz35、最大回波强度Zmax等13个特征参数。运用模糊聚类分析方法对对流降水云体特征参数进行深厚和浅薄对流云分类,其中Hctop和Hz35分类清晰,与CI分类的相似度超过0.8,使用一致性较好的三个特征参数CI、Hctop、Hz35对37个对流降水云进行聚类分析,得到9个深厚对流降水云体和28个浅薄对流降水云体。深厚对流云体中CI最大达到33 m·s-1、Hctop最深为12 km、Hz35高于5 km(距地高度AGL,下同);浅薄对流云中CI平均仅14 m·s-1、Hctop平均为2.5 km。在深厚对流云中0.8~1.5 km高度处常出现类似零度层亮带的回波强度和径向速度加强层,浅薄对流云体此特征不明显。结合天气雷达回波分析,深厚对流云体的水平分布多表现为对流单体嵌入到降水系统中,而浅薄对流云体则表现为孤立的爆米花分布。9次深厚对流累积地面降水量82.7 mm,占7-8月总降水量的28%,多伴有冰雹出现;28次浅薄对流累积地面降水量28.7 mm,降水贡献远小于深厚对流云。 展开更多
关键词 青藏高原 C-FMCW雷达 对流云分类 大气垂直速度
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