北方地区雨滴谱特征的分析与偏振雷达测量参数的计算

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1、南京信息工程大学硕士学位论文因子lJ的三参数的Gamma分布Ⅳ(D)：N。D—exp(一人D)更适合于描述真实的雨滴谱型“¨71，但也有研究者认为，Gamma分布中膨，口，厄个参数不是相互独立的，并引入了肪一口关系，据此关系计算出雷达反射率因子和衰减等n71。然而，膈一口关系与所用的拟合方法有很大关系，同时其关系极不稳定，并且N。往往在几个数量级范围内变动，因此，这种方法可用性不强。Brandeseta1．n81的研究发现，∥与人之间存在很大的关联。口叫关系可作为反演雨滴谱的约束条件，而由此雨滴谱计算得到的降水率R可用于订正雷达

2、测量的降水量。定量遥测降水一直是雷达气象工作者长期追求的目标，如果能准确地确定雨滴谱分布的u-人关系就可以有效地提高降雨率的测量准确度。然而，自然降水中雨滴谱分布存在很大起伏，此外，还有雨滴谱观测中的采样误差、雨滴谱分布不连续(出现断档)等方面的影响，它们必然对联合雷达反演降雨率产生影响，为此，Caoeta1．¨引提出了SATP方法，按照降雨率R和中值体积直径Do两个参数将观测的所有雨滴谱数据分类，并取平均的方式获得分类平均谱，以减少自然降水中雨滴谱分布起伏和取样误差等因素对降雨量反演的影响。然而，SATP方法只适用于处理较大量

3、的雨滴谱样本数据，分析雨滴谱的统计特征，并不适合对单次降雨过程的雨滴谱数据样本的分析。Leeeta1．防引1提出了SIFT方法，从过程降雨的小样本雨滴谱数据中提取出较合理的Z-R关系，但他们并没有用它来研究雨滴谱的特征，确定雨滴谱的p一^关系。此外，这两种方法是否适用于分析国内观测的雨滴谱样本数据还没有看到有报道，对于国内观测的雨滴谱样本数据的p一人关系如何也未见详细研究。雨滴谱观测方法一般可分为直接法与间接法。直接法可用涂有染料的吸水纸暴露在降水环境中取样，也可用蓖麻油取样。它具有原理明确，设备简单，费用低，结果较可靠等优点，

4、缺点是资料不连续，而且处理比较繁琐，不能迅速获得所需要的相关数据。间接法通常采用光电或声电的方法，把粒子的大小或动量转化为电信号，通过对电信号的检测显示记录粒子的大小与个数。间接法可实时显示，连续观测，资料处理简便，不足之处是难以排除雨滴重合引起的误差。随着大气科学的发展与电子技术的进步，现已研制出多种光电、声电雨滴谱测量仪器。在雨滴谱观测手段上，为了获取雨滴下落过程中的形状和轴比特征，国外现在普遍使用二维视频式雨滴谱仪∞1(twodimensionalvideodisdrometer，简称2DVD)，它除了可获取通常的雨滴谱仪

5、器能获取的信息外，还可利用两个快速线性摄像机，从正面和侧面记录下每个通过感应区内的降水粒子的轮廓，从而获取降水粒子的形状。同时，2DVD拥有较高的时空分辨率，量化误差可忽略不计，因此在国外使用较多。但此仪器成本较昂贵，目前2南京信息工程大学硕士学位论文国内的研究中未见相关报导。国内在获取雨滴谱数据时还大多采用滤纸法得到H’钔。染色滤纸法简单方便，一直得到广泛使用，但是，其不足之处在于会发生大滴的溅散和雨滴重叠，工作量大且时效性差，不能实时地反馈信息。同时，国内较多学者也在使用德国OTT公司生产的Parsivel激光降水粒子谱测量

6、系统采样数据。Parsivel激光降水粒子谱仪可获取瞬时降水强度、降水粒子总数、累积降水量、降水时的能见度和雷达反射因子，能以图形方式显示降水粒子尺度谱、速度谱、降水粒子分类且自动生成天气现象代码，实现天气现象的自动识别。它能够连续自动观测，可获取大量的观测样本，对小滴段观测令人满意，在国内愈来愈多地使用心_州3。作为一种观测雨滴谱的间接法，Parsivel粒子仪能实时地将雨滴谱样本数据传输至计算机，可供快速处理，并与远端的雷达扫描信息进行融合，提高雷达定量测量降水的能力。因此，在科学技术高速发展的今天，Parsivel粒子仪将

7、有更为广阔的应用前景。考虑雨滴谱试纸资料和Parsivel激光降水粒子谱仪获取的滴谱资料各有优势，本文使用上述两种雨滴谱数据，进行后续的雨滴谱研究。在雨滴谱数据处理过程中，研究发现，当雨滴直径大于lmm时，雨滴在下落过程中就会发生明显的形变，由圆球形变成椭球状或者扁球状n引。偏振雷达正是利用了扁球体的扁率对水平入射波和垂直入射波的不同作用来获取反射率因子差及相移差。同时，雨滴的形状对反演滴谱分布及雷达估计降水测量也有重要影响。可以说，雨滴轴比上较小的偏差能导致滴谱分布、降雨率测量的较大误差。因此，有必要考虑雨滴轴比对雷达测量参数

8、的影响，这对于提高雷达定量估计降水精度具有重要的意义。然而，目前有关雨滴轴比对雷达测量参数的影响程度的研究尚不多见。为此，本文将尝试性探讨雨滴轴比订正对雷达测量参数及参数关系的影响，并定量给出雷达测量参数在雨滴轴比订正前后的关系。就雷达方面而言，自1976年Se