FY-3A/MWHS数据在定量降水估计中的应用研究 被引量：17

1

作者 崔林丽 杨引明 +1 位作者 游然 方翔 《高原气象》 CSCD 北大核心 2012年第5期1439-1445,共7页

基于0903,0906和0908号台风期间的FY-3A极轨卫星微波湿度计(FY-3A/MWHS)数据,借助于多元线性逐步回归方法,探讨了利用FY-3A极轨卫星定量估计降水的方法,同时结合自动气象站实测资料、TRMM和FY-2C卫星降水估计结果对FY-3A/MWHS降水估计... 基于0903,0906和0908号台风期间的FY-3A极轨卫星微波湿度计(FY-3A/MWHS)数据,借助于多元线性逐步回归方法,探讨了利用FY-3A极轨卫星定量估计降水的方法,同时结合自动气象站实测资料、TRMM和FY-2C卫星降水估计结果对FY-3A/MWHS降水估计精度进行了验证。结果表明,FY-3A/MWHS估计降水与地面实测降水具有较好的相关性,对不同等级雨量均有一定的估测能力,尤其对中等量级的降水无论是在降水落区还是在降水量级上均具有较高的准确率。与FY-2C静止卫星相比,无论是在对不同量级降水估计的"击中率",还是在估计精度方面,FY-3A/MWHS数据更具优势。利用FY-3A/MWHS对不同高度、不同角度的湿度响应特性开展定量降水估计,是降水估计方法的一种新的探索和必要的补充。 展开更多

关键词 FY-3A卫星 微波湿度计 台风 定量降水估计

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雷达定量降水估计技术及效果评估 被引量：38

2

作者 高晓荣 梁建茵 李春晖 《热带气象学报》 CSCD 北大核心 2012年第1期77-88,共12页

为提高雷达定量估测降水的精度,利用广东省6部新一代多普勒天气雷达(CINRAD/SA)回波资料和雨量计降水量观测资料,采用概率配对法(PFT,Probability-fitting technique)建立Z-I关系进行单部雷达降水估测,并采用最优插值法(OI,Optimum Inte... 为提高雷达定量估测降水的精度,利用广东省6部新一代多普勒天气雷达(CINRAD/SA)回波资料和雨量计降水量观测资料,采用概率配对法(PFT,Probability-fitting technique)建立Z-I关系进行单部雷达降水估测,并采用最优插值法(OI,Optimum Interpolation)对降水估计进行订正;为扩大降水估测的范围,对多部雷达的降水估计进行拼接,采取重叠区域以各部雷达的均方根误差平方的倒数作为权重系数(iω==1/RMSE(K)2/n∑i-1/RMSE(i)2)进行加权平均,并分别分析比较上述方法得到的降水估计与单纯OI雨量计及与雷达拼图回波强度得到的降水估计的优劣。以上各环节误差分析表明,对于单部雷达,雨量计降水强度与其上空9点平均的雷达回波强度关系最为密切;6部相同型号的雷达估测降水精度各异。交叉检验表明,OI雷达法对单部和多部雷达估测降水均可取得较好的校准效果;对于多部雷达的降水估测,单部雷达先分别进行OI订正后拼接,然后对重叠区再次OI订正的结果比直接对未订正的单部雷达降水估计拼接后统一做一次OI订正的效果好。多部雷达降水估计拼接时,前期对于单部雷达降水估计的订正尤为重要;多部雷达降水估计的拼接值精度要明显高于OI雨量计,而相比由雷达拼图回波强度得到的降水估计而言,前者也优于后者。因此,多部雷达降水估计的拼接方法,对雷达资料的应用有较好的参考价值,在业务上也有一定的应用前景。 展开更多

关键词 天气雷达 概率配对 定量降水估计 交叉检验

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复杂地形下C波段雷达定量降水估计算法 被引量：14

3

作者 李巧 戚友存 +7 位作者 朱自伟 杨毅 闵锦忠 师春香 张哲 李东欢 王楠 胡启元 《气象学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第4期689-702,共14页

C波段雷达定量降水估计(QPE)精度受到很多因素的影响,主要包括:(1)雷达标定,(2)非气象回波的干扰,(3)降水物垂直空间变化,(4)地形或地物的严重遮挡,(5)Z-R关系的代表性,(6)雷达拼图的质量,(7)雷达观测回波衰减等。文中雷达定量降水估计... C波段雷达定量降水估计(QPE)精度受到很多因素的影响,主要包括:(1)雷达标定,(2)非气象回波的干扰,(3)降水物垂直空间变化,(4)地形或地物的严重遮挡,(5)Z-R关系的代表性,(6)雷达拼图的质量,(7)雷达观测回波衰减等。文中雷达定量降水估计算法基于陕西省C波段天气雷达展开,从雷达探测数据质量控制、地形遮挡、Z-R关系和雷达拼图等方面提高C波段天气雷达定量降水估计的精度,产生降水类型产品和1 h定量降水估计产品,产品空间分辨率为0.01°×0.01°,时间分辨率为6 min。通过对7次降水过程进行评估,结果表明:基于混合仰角反射率因子处理模块和降水类型分类模块进行雷达定量降水估计,得到的结果与地面雨量站观测降水接近,1 h累计降水量的统计评分指标均方根误差稳定在3 mm以下,相对误差稳定在50%左右,相对偏差保持在−30%以内,雷达定量降水估计产品的离散度和绝对偏差都较低,表明该算法得到的雷达定量降水估计稳定可靠。 展开更多

关键词 天气雷达 定量降水估计 质量控制 降水类型分类

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耦合天气雷达定量降水估计与定量降水预报的中小流域洪水预报研究 被引量：7

4

作者 糜佳伟 田济扬 +2 位作者 楚志刚 刘荣华 薛海 《华北水利水电大学学报（自然科学版）》 北大核心 2022年第3期11-18,共8页

为探究天气雷达定量降水估计和定量降水预报在中小流域洪水预报中的适用性,以梅溪流域为研究区,选取2012“苏拉”、2014“海贝思”、2016“尼伯特”3场台风引发的降雨洪水过程为研究对象,采用强降水识别技术改进天气雷达定量降水估计的... 为探究天气雷达定量降水估计和定量降水预报在中小流域洪水预报中的适用性,以梅溪流域为研究区,选取2012“苏拉”、2014“海贝思”、2016“尼伯特”3场台风引发的降雨洪水过程为研究对象,采用强降水识别技术改进天气雷达定量降水估计的精度,利用光流法进行基于天气雷达的临近预报,构建了梅溪流域分布式水文模型,并耦合天气雷达定量降水估计和定量降水预报开展了洪水预报。结果表明:强降水识别能有效提升天气雷达定量降水估计的精度;对于降雨时空分布较为均匀的降雨,耦合天气雷达定量降水估计的洪水预报结果较雨量站测雨结果更具优势,耦合1 h预见期天气雷达定量降水预报结果能够满足中小流域洪水预报的需要;对于短历时强降雨和特大暴雨,受天气雷达定量降水估计和定量降水预报精度的影响,洪水预报效果较差。 展开更多

关键词 强降水识别 定量降水估计 光流法 中国山洪水文模型 中小流域

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深圳S波段与X波段双偏振雷达在定量降水估计中的应用 被引量：37

5

作者 张哲 戚友存 +3 位作者 朱自伟 李东欢 曾庆锋 兰红平 《气象学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第5期786-803,共18页

双偏振多普勒天气雷达的一个重要应用是进行定量降水估计(QPE),它可以获得反射率(ZH)、差分反射率(ZDR)和差传播相移率(Kdp)这些与降水粒子有关的信息,常用的双偏振雷达降水估计方法有基于ZH的R(ZH)、基于ZH和ZDR的R(ZH,ZDR)、基于Kdp的... 双偏振多普勒天气雷达的一个重要应用是进行定量降水估计(QPE),它可以获得反射率(ZH)、差分反射率(ZDR)和差传播相移率(Kdp)这些与降水粒子有关的信息,常用的双偏振雷达降水估计方法有基于ZH的R(ZH)、基于ZH和ZDR的R(ZH,ZDR)、基于Kdp的R(Kdp)和基于Kdp与ZDR的R(Kdp,ZDR)这4种。文中利用深圳市S波段和X波段双偏振多普勒雷达探测资料,结合高精度地形数据和雨滴谱仪观测数据,设计了基于双偏振量的定量降水估计方法:首先利用地形数据和雷达地理信息,分析了雷达的遮挡状况,形成了这两部雷达的复合平面扫描仰角信息;随后利用雨滴谱仪观测资料,使用T矩阵方法统计得到了深圳地区的上述4种降水反演方法的参数;最后设计了混合降水反演方法,基于双偏振信号(即Kdp和ZDR)的强弱,使用不同的降水反演方法进行定量降水估计。基于12个降水个例,利用各反演方法产生的定量降水估计结果与雨量计观测资料比较。结果表明,混合降水反演方法在降水反演的准确度和稳定性上均优于任何一种单一定量降水估计反演方法。基于文中介绍的定量降水估计方法,使用深圳S波段和X波段雷达产生了定量降水估计产品,并与深圳目前业务定量降水估计产品进行对比评估。结果表明,使用本方法产生的定量降水估计产品在准确度和稳定性上要优于目前的业务产品。此外,X波段雷达的定量降水估计产品性能要略高于S波段雷达的定量降水估计产品,这说明高时、空分辨率的X波段雷达可以提高定量降水估计精度。但由于雷达扫描平面内双偏振雷达对融化层和冰区的偏振量观测与降水的关系尚未明确,因此,本方法仅适用于雷达扫描平面内液态降水区。 展开更多

关键词 双偏振雷达 定量降水估计 雨滴谱

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基于S波段双极化雷达的变分法的定量降水估计算法 被引量：3

6

作者 刘陈帅 张阿思 陈生 《热带气象学报》 CSCD 北大核心 2022年第3期422-432,共11页

基于比差分传播相移(K_(DP))的降水估计算法 R( K_(DP)) 相较于传统基于水平反射率因子 ( Z_(H)) 的算法R( Z_(H))的表现更优。在雷达实际运行中,由于随机误差和后向散射相位(backscattering phase)的影响,可能出现负的 K_(DP)。运用一... 基于比差分传播相移(K_(DP))的降水估计算法 R( K_(DP)) 相较于传统基于水平反射率因子 ( Z_(H)) 的算法R( Z_(H))的表现更优。在雷达实际运行中,由于随机误差和后向散射相位(backscattering phase)的影响,可能出现负的 K_(DP)。运用一种基于变分的雷达定量降水估计混合算法(V-RQPE)。该算法用变分拟合方法重构差分相位(Φ_(DP)),用一种新的稳健的边界条件求解方法,在消除随机误差的同时获得非负的 K_(DP),进而进行降水估计。随后我们使用 2017年 5月 7日广州 S波段雷达的回波数据和地面雨量站观测数据进行验证,同时使用了六种不同的算法进行对比,结果显示,在 1 小时累计降水估计中,V-RQPE 表现最好,在 24 小时累计降水估计中,V-RQPE 和基于变分拟合的 K_(DP)的降水估计算法(R-VKDP)表现最好,实验结果表明变分拟合方法对雷达降水估计能力有显著提升。 展开更多

关键词 变分拟合 雷达定量降水估计 比差分传播相移 边界条件

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C波段双偏振多普勒天气雷达资料分析及在定量估计降水中的应用研究 被引量：25

7

作者 寇蕾蕾 李应超 +1 位作者 楚志刚 徐芬 《热带气象学报》 CSCD 北大核心 2018年第4期460-471,共12页

基于南京信息工程大学C波段双线偏振多普勒天气雷达(NUIST-CDP)的观测资料,结合南京龙王山SA天气雷达数据、南京信息工程大学大气综合观测基地的OTT Parsivel雨滴谱仪数据、南京市地面雨量计数据,分析NUIST-CDP探测资料的质量及定量降... 基于南京信息工程大学C波段双线偏振多普勒天气雷达(NUIST-CDP)的观测资料,结合南京龙王山SA天气雷达数据、南京信息工程大学大气综合观测基地的OTT Parsivel雨滴谱仪数据、南京市地面雨量计数据,分析NUIST-CDP探测资料的质量及定量降水估计(QPE)精度情况。将NUIST-CDP与SA雷达的回波强度数据进行了对比,发现NUIST-CDP回波强度偏弱;将滴谱仪上方NUIST-CDP测量的反射率因子Z_H、差分反射率因子Z_(DR)与滴谱仪数据对比,雷达参量Z_H、Z_(DR)与滴谱仪数据变化趋势一致,但整体略偏小;比较差分传播相移率K_(DP)与Z_H的变化情况,由差分传播相移Φ_(DP)经最小二乘法计算得到的K_(DP)与Z_H数据一致性很好。利用南京地区2015年夏季(5—8月)收集的滴谱数据计算偏振雷达参数,拟合测雨方程,进行两次降水过程个例的QPE分析,并与南京地区雨量计数据进行了对比。结果表明:R(K_(DP))测雨精度最高,R(K_(DP),Z_(DR))次之,使用偏振参量能明显提高降雨估算精度;R(Z_H)、R(Z_H,Z_(DR))方法测雨反演结果低于地面雨量计雨量值,且低于SA雷达反演结果。 展开更多

关键词 C波段双线偏振多普勒天气雷达 雨滴谱 数据质量分析 定量降水估计(QPE)

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定量测量降水量的回波结构自适应算法研究 被引量：7

8

作者 魏鸣 宋羽轩 张蕾 《大气科学学报》 CSCD 北大核心 2018年第5期676-683,共8页

为提高临近预报中对流性降水估测的准确性,分析了统计法估算降水的局限性。依据降水物理机制和降水回波结构,研究雷达反射率因子定量测量降水量(QPE-Qualitative Precipitation Estimate)的自适应算法,旨在减少由于雨滴谱变化导致的Z-I... 为提高临近预报中对流性降水估测的准确性,分析了统计法估算降水的局限性。依据降水物理机制和降水回波结构,研究雷达反射率因子定量测量降水量(QPE-Qualitative Precipitation Estimate)的自适应算法,旨在减少由于雨滴谱变化导致的Z-I关系不稳定所引起的降水量测量误差。同时考虑组合反射率因子RC和垂直液态水含量VIL两个参量对降水的影响,建立适于城市区域的动态自适应的Z-I关系,改进对强降水严重低估的问题。 展开更多

关键词 雷达 定量降水估计 回波 结构 自适应

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利用葵花8号(Himawari-8)高时空分辨率的红外亮温资料估计台风莫兰蒂的短时强降水及其演变 被引量：14

9

作者 燕亚菲 谈建国 +3 位作者 崔林丽 岳彩军 郭巍 刘冬韡 《气象》 CSCD 北大核心 2019年第3期318-329,共12页

为探究高时空分辨率卫星资料在我国登陆台风降水预报中的作用,本文针对2016年14号超强台风莫兰蒂,采用Himawari-8亮温资料通过定量降水估计(quantitative precipitation estimation,QPE)方法估算降水强度,并利用国家气象信息中心全国综... 为探究高时空分辨率卫星资料在我国登陆台风降水预报中的作用,本文针对2016年14号超强台风莫兰蒂,采用Himawari-8亮温资料通过定量降水估计(quantitative precipitation estimation,QPE)方法估算降水强度,并利用国家气象信息中心全国综合气象信息共享系统(China Integrated Meteorological Information Sharing System,CIMISS)提供的台站降水资料进行质量评估。结果表明:(1)卫星估算与地面实测的降水落区有较好的对应关系,但是卫星高估了弱降水,而低估了强降水(尤其在高海拔地区);(2)卫星估算与地面实测的降水强度并非同位相变化,而是实测降水滞后于卫星估算的降水,该滞后时间在台风登陆后的移动区较长(约2～2. 5 h);(3)整体而言,卫星估算的某时刻降水强度与未来一段时间内(约2～2. 5 h)该地区的实际总降水量有很强相关性,说明Himawari-8卫星估算的降水可在台风降水的预警预报中提供指示作用。 展开更多

关键词 台风降水 莫兰蒂 Himawari-8 CIMISS 定量降水估计(QPE)

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基于雨滴谱参数反演的C波段双偏振雷达降水类型分类方法 被引量：1

10

作者 毛赢 寇蕾蕾 +2 位作者 王芷璇 陈垚 楚志刚 《大气科学》 CSCD 北大核心 2024年第5期2015-2030,共16页

降水类型分类对分析区域降水微物理特征、多源降水融合误差模型的构建以及雷达定量测量降水估计等都很重要。本文基于2015~2016年南京信息工程大学C波段双偏振雷达数据和南京地区滴谱仪观测资料,提出一种适用于南京地区的雷达降水类型... 降水类型分类对分析区域降水微物理特征、多源降水融合误差模型的构建以及雷达定量测量降水估计等都很重要。本文基于2015~2016年南京信息工程大学C波段双偏振雷达数据和南京地区滴谱仪观测资料,提出一种适用于南京地区的雷达降水类型分类方法,并对降水类型分类结果进行对比验证。首先,基于滴谱仪降雨率时序数据、地基雷达反射率因子平面位置显示数据和地基雷达反射率因子时间—高度显示数据,筛选出36次典型层状和对流降水过程。随后,统计3个滴谱仪站点典型层状(对流)降水的雨滴谱(DSD)参数,拟合得到适用于南京地区的降水类型分类线。将基于滴谱数据统计拟合的分类线应用于基于变分法反演的地基雷达DSD参数,进行地基雷达降水类型分类。根据典型层状(对流)过程降水类型分离指数的时间—高度分布,并对比星载双频测雨雷达(DPR)降水分类产品,对分类效果进行验证。最后,将分类结果应用于雷达分类定量降水估计,进一步说明降水分类的应用效果。结果表明,南京地区3个滴谱仪站点的拟合分类线非常一致,3个站点的典型层状(对流)过程均能够很好地分离在分类线两侧;与DPR降水分类产品进行对比分析,发现南京地区分类线的分类效果相对于其他典型降水分类方法,对层状和对流降水的识别率整体最高,分别为84.56%和72.64%;基于降水分类的雷达定量降水估计的测雨精度均优于未分类的测雨公式,且基于差分传播相移率的测雨公式[R(KDP)]在四种分类测雨公式中整体性能最优,基于水平反射率因子的测雨公式[R(ZH)]在层状云降水反演中性能最优,基于差分传播相移率的测雨公式[R(KDP)]在对流云降水反演中性能最优,基于水平反射率因子和差分反射率的测雨公式[R(ZH,ZDR)]对原有总体测雨公式降水精度的提升最为明显。 展开更多

关键词 降水类型分类 雨滴谱反演 双偏振多普勒天气雷达 定量降水估计

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多平台(雷达、卫星、雨量计)降水信息的融合技术初探 被引量：14

11

作者 高晓荣 梁建茵 +1 位作者 李春晖 张维 《高原气象》 CSCD 北大核心 2013年第2期549-555,共7页

为提高卫星降水估计的精度,利用CMORPH资料和雨量计资料,基于最优插值法OI(OptimumInterpolation)有效合成,得到0.125°×0.125°降水分析产品;基于广东省境内5部新一代多普勒天气雷达(CINRAD/SA)的降水估计拼接产品,即0.01... 为提高卫星降水估计的精度,利用CMORPH资料和雨量计资料,基于最优插值法OI(OptimumInterpolation)有效合成,得到0.125°×0.125°降水分析产品;基于广东省境内5部新一代多普勒天气雷达(CINRAD/SA)的降水估计拼接产品,即0.01°×0.01°降水分析产品。为进一步扩展降水的探测范围,将以上两种不同分辨率产品进行区域定量协调,并以各自均方根误差平方的倒数作为权重系数将两者融合。误差分析表明,前期雨量计订正的CMORPH能有效减小系统偏差;交叉检验表明,CMORPH融合了雨量计资料后,比单纯OI雨量计的效果要好。两种不同分辨率产品有明显的区域差异特征;获取的一套降水产品既能体现雷达资料的优势,又能体现CMORPH融合雨量计的优势,在降水估测精度和扩大降水估测范围上都有了较好改观,能够反映不同尺度平台的降水信息。 展开更多

关键词 定量降水估计 融合技术 交叉检验

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气象大数据超短临精准降水机器学习与典型应用 被引量：9

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作者 张晨阳 杨雪冰 张文生 《农业大数据学报》 2019年第1期78-87,共10页

超短临精准的降水估计对农业生产、水文监测、洪涝减灾、大型活动、电力系统等方面具有重要意义。由于天气系统具有高度不确定性,传统基于物理模型和统计分析的气象方法在降水估计中难以满足高分辨率条件下的精度要求,如何提升超短临降... 超短临精准的降水估计对农业生产、水文监测、洪涝减灾、大型活动、电力系统等方面具有重要意义。由于天气系统具有高度不确定性,传统基于物理模型和统计分析的气象方法在降水估计中难以满足高分辨率条件下的精度要求,如何提升超短临降水估计的精准性在研究和应用领域是极具挑战性的问题。本文提出了基于地形的加权随机森林(terrain-based weighted random forests, TWRF)方法用于雷达定量降水估计(quantitative precipitation estimation, QPE)。该方法可视为随机森林方法的推广,并在此基础上考虑了反射率垂直廓线(vertical profile of reflectivity, VPR)的特征重要性变化以及复杂地形区域降水的山岳抬升效应。对TWRF在中国杭州湾地区Z9571雷达45～100km覆盖范围内2014年6月份和7月份的降水过程上进行了实验验证,结果表明TWRF方法优于传统气象方法及随机森林方法,并表明利用整个VPR与基于地形的建模可以有效提升雷达QPE效果。 展开更多

关键词 气象大数据 定量降水估计 随机森林 机器学习 天气雷达

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