北京地区X波段双偏振天气雷达差分反射率因子系统偏差分析及订正

1

作者 文浩 王辉 +2 位作者 张扬 吴蕾 李瑞义 《高原气象》 北大核心 2025年第2期393-406,共14页

差分反射率因子(ZDR)是反映大气中云和降水粒子形状的重要偏振参量,但其极易受硬件设备和环境影响导致质量变差,分析ZDR系统偏差并开展订正,是双偏振雷达数据有效应用的关键。本文采用2023年7月北京8部X波段速调管双偏振天气雷达资料,... 差分反射率因子(ZDR)是反映大气中云和降水粒子形状的重要偏振参量,但其极易受硬件设备和环境影响导致质量变差,分析ZDR系统偏差并开展订正,是双偏振雷达数据有效应用的关键。本文采用2023年7月北京8部X波段速调管双偏振天气雷达资料,利用小雨法筛选出ZDR数据获得其逐仰角逐径向平均值,分析了ZDR的受影响因素和受影响程度;并利用相应时段的大量雨滴谱数据,通过T矩阵法计算的ZDR中值作为基准,开展全体扫ZDR的系统偏差订正。结果表明:(1)避雷针对于北京X波段雷达ZDR有较大的影响,影响范围在10°~25°,平均影响幅度在0.16~1.21 dB;(2)门头沟和怀柔雷达的ZDR数据,除受避雷针影响外,还分别受近距离铁塔、信号塔的影响,受影响方位角度小于避雷针;(3)差分反射率因子受部分波束遮挡会导致较大的系统偏差,房山X波段雷达ZDR数据显示部分波束遮挡可使其值增大1.19 dB;(4)本文提出的系统偏差订正方法能够明显改善所有仰角所有径向由避雷针、部分波束遮挡等因素导致的ZDR值不合理的情况。 展开更多

关键词 X波段 双偏振天气雷达 差分反射率因子 系统偏差

在线阅读 下载PDF 职称材料

双线偏振雷达差分反射率因子系统误差订正 被引量：14

2

作者 杜牧云 刘黎平 胡志群 《高原气象》 CSCD 北大核心 2013年第4期1174-1185,共12页

差分反射率因子ZDR易受雷达系统自身的影响而产生明显偏差,这种偏差是不随空间积累而改变的。为了保证雷达资料及其产品的质量,根据中国气象科学研究院灾害天气国家重点实验室车载C波段双线偏振多普勒雷达(C-band Polarimetric Doppler ... 差分反射率因子ZDR易受雷达系统自身的影响而产生明显偏差,这种偏差是不随空间积累而改变的。为了保证雷达资料及其产品的质量,根据中国气象科学研究院灾害天气国家重点实验室车载C波段双线偏振多普勒雷达(C-band Polarimetric Doppler Radar on Wheel,CPDRW)的外场试验,对观测的ZDR进行了分析,并以垂直扫描数据的订正结果为参考,重点讨论了以体扫模式最高仰角下的小雨和干雪这两种自然目标物为订正对象得到的订正结果。结果表明,高仰角体扫资料的这两种自然目标物都能较好地订正ZDR的系统误差。但相较于小雨,干雪的订正效果更加稳定,是进行ZDR系统误差订正的最优气象目标物,而利用高仰角体扫资料的干雪粒子进行ZDR系统误差订正也就成为垂直扫描订正法的最佳替代方法。 展开更多

关键词 双线偏振雷达 差分反射率因子 系统误差

在线阅读 下载PDF 职称材料

雨滴谱数据在S波段双偏振天气雷达数据质量评估中的应用 被引量：3

3

作者 李力 徐芬 +1 位作者 刘希 陈刚 《气象》 CSCD 北大核心 2024年第2期210-220,共11页

结合T-Matrix方法和雨滴谱仪数据反演双偏振参量,设计了一种雨滴谱反演评估方法(雨滴谱法),利用其反演结果可对双偏振天气雷达数据进行评估。将此方法应用于不同类型降水过程的雷达偏振参量数据质量评估,结果表明:满足微雨条件时,雨滴... 结合T-Matrix方法和雨滴谱仪数据反演双偏振参量,设计了一种雨滴谱反演评估方法(雨滴谱法),利用其反演结果可对双偏振天气雷达数据进行评估。将此方法应用于不同类型降水过程的雷达偏振参量数据质量评估,结果表明:满足微雨条件时,雨滴谱法与传统的微雨滴法均能有效监测由雷达系统误差导致的观测偏差,且评估结果十分接近;不满足微雨条件时,雨滴谱法评估的不同类型降水过程的雷达数据质量与满足微雨条件下的评估结果十分接近,客观证明了系统调整后雷达运行良好、数据质量稳定;不同雨强(R)情况下,雨滴谱法的评估结果具有一致性。10 mm·h^(-1)≤R<20 mm·h^(-1)时,雷达观测的数据质量最为稳定。该雨滴谱法适用范围广,可动态评估双偏振雷达偏振参量质量,有助于雷达调整和数据校正。 展开更多

关键词 雨滴谱 双偏振天气雷达 质量评估 差分反射率因子

在线阅读 下载PDF 职称材料

双线偏振多普勒雷达资料质量分析 被引量：43

4

作者 杜牧云 刘黎平 +1 位作者 胡志群 杨川 《气象学报》 CSCD 北大核心 2013年第1期146-158,共13页

以中国气象科学研究院灾害天气国家重点实验室的车载C波段双线偏振多普勒雷达(CPDRW)2011年完成升级改造后观测的一次大范围层状云降水过程资料为例,讨论了该设备改造后探测资料质量的改进情况及其对降水粒子的探测性能,同时利用模糊逻... 以中国气象科学研究院灾害天气国家重点实验室的车载C波段双线偏振多普勒雷达(CPDRW)2011年完成升级改造后观测的一次大范围层状云降水过程资料为例,讨论了该设备改造后探测资料质量的改进情况及其对降水粒子的探测性能,同时利用模糊逻辑法结合地物的常规特性和偏振特性,建立了一种运用双线偏振雷达观测资料识别地物及地物与降水混合回波的方法,并利用该雷达的观测资料对识别结果进行了分析检验,最后统计分析了降水回波的差分反射率因子(Z_(DR))、零滞后互相关系数(ρ_(HV)(0))与信噪比的关系,以及系统初始相位的稳定性及降水资料的一致性。分析结果表明,在常规参量的基础上添加偏振参量并采用模糊逻辑法构建的综合识别模式和常规识别模式都能较好地识别地物,但综合识别模式明显改善了常规识别模式0速度区过度识别的问题,且在地物与降水回波混合的情况下叠加混合回波识别模式具有更加明显的优势。雷达改造前,Z_(DR)及ρ_(HV)(0)在信噪比小于25 dB时受噪声影响很大,测量值存在较大误差,资料变得不可信;通过这次的升级改造,其信噪比探测阈值由25 dB降低到15 dB。系统初始相位比改造前更加稳定,随仰角和时间的波动性更小。利用垂直扫描数据进行系统误差订正后的Z_(DR)资料能较好地反映降水粒子的实际情况,Z_(DR)随信噪比的变化较之改造前更加平稳,而对差传播相移Φ_(DP)进行分类处理后拟合的差传播相移率K_(DP)资料也与实际情况一致。 展开更多

关键词 双线偏振多普勒雷达 资料质量分析 地物识别 差分反射率因子 差传播相移

在线阅读 下载PDF 职称材料

广州S波段双偏振雷达数据质量初步分析 被引量：20

5

作者 陈超 胡志群 +1 位作者 胡胜 张扬 《热带气象学报》 CSCD 北大核心 2018年第1期59-67,共9页

广东省已经通过新布设或对CINRAD\SA雷达的升级改造完成5部S波段双偏振雷达的业务运行。受目前双偏振雷达技术水平限制,双偏振雷达偏振量很不稳定,因此偏振雷达资料使用前需要对数据可用性、偏振量的系统偏差等进行初步分析,以保证偏振... 广东省已经通过新布设或对CINRAD\SA雷达的升级改造完成5部S波段双偏振雷达的业务运行。受目前双偏振雷达技术水平限制,双偏振雷达偏振量很不稳定,因此偏振雷达资料使用前需要对数据可用性、偏振量的系统偏差等进行初步分析,以保证偏振雷达后续产品的可靠性。使用广州S波段双偏振雷达稳定运行后的2016年7—8月连续观测资料,分析了噪声对零滞后相关系数ρ_(HV)(0)及差分反射率因子Z_(DR)的影响和订正效果。结果表明:当SNR小于20.0 dB时,偏振参量ρ_(HV)(0)和Z_(DR)的稳定性变差,数据不可用;噪声订正后,数据可用的SNR阈值减小为17.0 dB。进一步分析了经过噪声订正后的Z_(DR)和ZH之间的关系,并与雨滴谱反演结果及理论值进行对比。结果表明:广州雷达Z_(DR)较雨滴谱反演值和理论值均偏小,Z_(DR)观测值存在系统偏差。结合广州的气候特征,对偏振量系统误差估计的微雨滴法的指数进行了调整,基于此方法分析了Z_(DR)、初始相位Φ_(DP)(0)的系统误差随方位角的变化。结果表明:Z_(DR)系统误差随方位角在-0.29~0.22 dB之间波动,剔除遮挡后的平均偏差为-0.09 dB,与实测Z_(DR)值和雨滴谱反演值及理论值对比偏小的结论一致,但偏差大小有区别;同时,Φ_(DP)(0)随方位角有4°左右的波动。分析还发现Z_(DR)、Φ_(DP)(0)系统误差有随时间波动的特征。最后挑选个例对Z_(DR)进行噪声和系统误差订正后发现,订正后的Z_(DR)得到改善。这些初步分析和结果对S波段双偏振雷达数据的使用有一定的参考意义。 展开更多

关键词 数据质量 系统偏差特征 微雨滴法 S波段双偏振雷达 差分反射率因子 信噪比

在线阅读 下载PDF 职称材料

双线偏振雷达识别冰雹的数值研究 被引量：12

6

作者 漆梁波 肖辉 +1 位作者 黄美元 洪延超 《大气科学》 CSCD 北大核心 2002年第2期230-240,共11页

利用中国科学院大气物理研究所的三维冰雹云模式，详细地讨论了云雨衰减作用和云中各粒子共存于同一空间给双线偏振雷达识别冰雹带来的影响。在实际工作中，分析双线偏振雷达的回波时，这些讨论结果对分析和理解云降水过程有帮助。另外... 利用中国科学院大气物理研究所的三维冰雹云模式，详细地讨论了云雨衰减作用和云中各粒子共存于同一空间给双线偏振雷达识别冰雹带来的影响。在实际工作中，分析双线偏振雷达的回波时，这些讨论结果对分析和理解云降水过程有帮助。另外，本工作能为改装双线偏振雷达提供有益的理论参考。 展开更多

关键词 双线偏振雷达 冰雹 数值研究 云雨衰减作用 差分反射率因子 退偏振比

在线阅读 下载PDF 职称材料

双线偏振雷达判别降水粒子类型技术及其检验 被引量：45

7

作者 曹俊武 刘黎平 《高原气象》 CSCD 北大核心 2007年第1期116-127,共12页

在综合分析国内外降水粒子相态识别方法的基础上,结合我国双线偏振雷达的应用需求,建立了一套利用双线偏振雷达探测资料识别降水粒子类型的识别模式,并根据美国KOUN雷达观测资料对该模式进行了分析验证,同时检验了模式中的几个偏振参数... 在综合分析国内外降水粒子相态识别方法的基础上,结合我国双线偏振雷达的应用需求,建立了一套利用双线偏振雷达探测资料识别降水粒子类型的识别模式,并根据美国KOUN雷达观测资料对该模式进行了分析验证,同时检验了模式中的几个偏振参数:差分反射率因子ZDR、差传播相移KDP、水平偏振和垂直偏振回波功率零滞后互相关系数ρHV(0)对不同降水粒子的识别效果。通过分析认为:利用该识别模式得到的结果基本合理,可以反映降水区域内降水粒子的相态结构,但还需要对资料作进一步的研究。同时在识别各类降水粒子方面,ZDR的效果要高于KDP和ρHV(0),在缺乏相关资料的情况下可以考虑用ZH和ZDR配对识别的结果作为真实的结果。 展开更多

关键词 双线偏振雷达 差分反射率因子ZDR 降水粒子类型 识别效果

在线阅读 下载PDF 职称材料

双偏振天气雷达双通道一致性分析与校准 被引量：8

8

作者 李斐斐 邵楠 +2 位作者 虞海锋 步志超 郭泽勇 《科学技术与工程》 北大核心 2020年第3期1076-1080,共5页

差分反射率和差分相位与双偏振天气雷达双通道一致性密切相关。以S波段双偏振天气雷达为例,首次对包括旋转关节在内的接收通道一致性、除天线反射体以外的收发全链路一致性进行测试分析,并采用逐径向校准的方法对双通道偏差进行校准。... 差分反射率和差分相位与双偏振天气雷达双通道一致性密切相关。以S波段双偏振天气雷达为例,首次对包括旋转关节在内的接收通道一致性、除天线反射体以外的收发全链路一致性进行测试分析,并采用逐径向校准的方法对双通道偏差进行校准。结果表明:校准前差分反射率因子最大变化范围为0.04 dB,标准差为0.0120 dB,差分相位最大变化范围为1.60°,标准差为0.3857°;校准后差分反射率因子最大变化范围为0.03 dB,标准差为0.0051 dB,差分相位最大变化范围为0.20°,标准差为0.0336°。 展开更多

关键词 旋转关节 双通道一致性 差分反射率因子 校准

在线阅读 下载PDF 职称材料

双线偏振天气雷达测量精度分析 被引量：6

9

作者 张越 李忱 《现代雷达》 CSCD 北大核心 2006年第4期8-10,共3页

双线偏振雷达是继多普勒雷达技术后,将在我国逐步推广的天气雷达探测技术。双线偏振技术扩展了常规多普勒雷达功能,可以直接探测到与降水粒子的微物理特征有关的差分反射率因子ZDR、差分传播相移KDP等物理量。基于先进的C波段双线偏振... 双线偏振雷达是继多普勒雷达技术后,将在我国逐步推广的天气雷达探测技术。双线偏振技术扩展了常规多普勒雷达功能,可以直接探测到与降水粒子的微物理特征有关的差分反射率因子ZDR、差分传播相移KDP等物理量。基于先进的C波段双线偏振多普勒天气雷达的系统构成、工作过程和性能指标,分析了双线偏振天气雷达测量精度。计算结果表明,文中设计的雷达能够满足实际使用要求。 展开更多

关键词 双线偏振 天气雷达 差分反射率因子 差分传播相移

在线阅读 下载PDF 职称材料

天线仰角对双线偏振雷达探测Z_(DR)值的影响 被引量：2

10

作者 胡方超 张培昌 王振会 《高原气象》 CSCD 北大核心 2013年第6期1658-1664,共7页

双线偏振雷达通过探测ZDR值可以识别降水中的粒子形状,但需要考虑抬高天线仰角时对ZDR的影响。根据双线偏振雷达探测小椭球粒子群的雷达气象方程,对Gamma雨滴谱采用数值模拟的方法研究了雷达天线仰角和粒子谱参数改变时和对粒子群旋转... 双线偏振雷达通过探测ZDR值可以识别降水中的粒子形状,但需要考虑抬高天线仰角时对ZDR的影响。根据双线偏振雷达探测小椭球粒子群的雷达气象方程,对Gamma雨滴谱采用数值模拟的方法研究了雷达天线仰角和粒子谱参数改变时和对粒子群旋转轴在空间作垂直一致取向时给ZDR值带来的影响,并确定使ZDR值变化不超过10%的最高仰角应<16.7°。这对提高ZDR的测量精度和偏振雷达估测降水的精度有一定意义。 展开更多

关键词 双线偏振雷达 差分反射率因子 旋转椭球粒子群 雷达气象方程

在线阅读 下载PDF 职称材料

X波段双线偏振雷达数据质量分析及控制方法 被引量：26

11

作者 王超 吴翀 刘黎平 《高原气象》 CSCD 北大核心 2019年第3期636-649,共14页

利用双偏振参量在弱降水过程中性质均一、随时空变化缓慢的特征,选取北京、佛山地区弱降水过程的观测资料,通过将较长时间观测结果沿径向或方位累积的方法,分析双偏振参量测量精确度受地物、避雷针、旋转及俯仰关节的影响,并提出相应的... 利用双偏振参量在弱降水过程中性质均一、随时空变化缓慢的特征,选取北京、佛山地区弱降水过程的观测资料,通过将较长时间观测结果沿径向或方位累积的方法,分析双偏振参量测量精确度受地物、避雷针、旋转及俯仰关节的影响,并提出相应的质控方法,得出以下结论:(1)差分反射率(ZDR)、相关系数(ρhv)及差分传播相位(ΦDP)比水平反射率(Z)对地物更敏感,其中在地物处ρhv小于0.85,ZDR低于-1 dB。根据降雨与地物之间偏振参量特征的不同,将ρhv长时间累积能有效的识别地物回波。(2)每根避雷针对双偏振参量影响的方位和幅值是近似一致的。在以避雷针为中心的±15°的方位范围内,ZDR增大0.4~1.5 dB,ρhv降低0.01以下、Z降低1~2 dBZ,且均在避雷针中心处影响达到极值。通过基于上述方位的统计订正可以较好的去除避雷针对双偏振参量的影响。(3)雷达旋转关节的异常会导致ZDR在水平方向上不平稳变化,而俯仰关节异常会使ZDR在高、低仰角差距较大,通过ZDR沿方位一段时间的累积得到各层仰角ZDR变化曲线,用此曲线来实现ZDR的误差标定。通过检验,本文提出的质量控制方法有效的提升了X波段双偏振雷达的数据质量,为其在业务中的进一步推广提供了支持。 展开更多

关键词 X波段双偏振雷达 资料质量分析 差分反射率因子

在线阅读 下载PDF 职称材料

X波段双偏振天气雷达在冰雹识别中的应用 被引量：4

12

作者 张雄 倪闻 +2 位作者 张淑敏 彭力 王灵一 《农业与技术》 2018年第11期134-135,142,共3页

利用铜川YLD1-D型X波段全固态双偏振多普勒天气雷达和西安C波段多普勒天气雷达(CINRAD/SA)对2017年盛夏的强对流冰雹天气进行对比分析,结果表明:除反射率因子(R)、垂直累计液态含水量(VIL)等常用产品对冰雹有指示意义外,铜川X波段双偏... 利用铜川YLD1-D型X波段全固态双偏振多普勒天气雷达和西安C波段多普勒天气雷达(CINRAD/SA)对2017年盛夏的强对流冰雹天气进行对比分析,结果表明:除反射率因子(R)、垂直累计液态含水量(VIL)等常用产品对冰雹有指示意义外,铜川X波段双偏振雷达产品中的差分反射率因子(ZDR)、粒子识别(HCL)等产品对冰雹具有较好的指示性,此外冰雹潜势预测(HPF)和零延迟相关系数(RHV)也可作为判断冰雹的辅助产品。 展开更多

关键词 X波段 双偏振 冰雹 粒子识别 差分反射率因子

在线阅读 下载PDF 职称材料

X波段天气雷达外定标延时转发方法研究

13

作者 黄建鲁 沈涛 孙宾宾 《济南大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2022年第2期225-230,共6页

根据天气雷达的特点,参考天气雷达测试定标的方法,提出X波段天气雷达外定标延时转发方法,减小由发射机功率变化、天线罩损耗、天线增益测量等引起的回波强度误差,通过外场实验,对信噪比、差分反射率因子等数据进行对比。结果表明,所提... 根据天气雷达的特点,参考天气雷达测试定标的方法,提出X波段天气雷达外定标延时转发方法,减小由发射机功率变化、天线罩损耗、天线增益测量等引起的回波强度误差,通过外场实验,对信噪比、差分反射率因子等数据进行对比。结果表明,所提出的天气雷达外定标延时转发方法能够有效改善信噪比,经过幅值定标后,天气雷达的反射率因子、差分反射率因子均更加准确。 展开更多

关键词 天气雷达 外定标 延时转发 差分反射率因子

在线阅读 下载PDF 职称材料