第六章 雷达定量测量降水 (2)

C波段雷达资料的衰减订正效果图
雷达测雨误差因素
四、超折射-地物回波干扰
雷达测雨误差因素
五、零度层亮带
雷达测雨误差因素
五、雨滴谱的变化 Z-I关系不是一一对应
雷达测雨误差因素
六、蒸发 下落过程中水滴蒸发
雷达测雨误差因素
七、高度的影响 反射率因子与高度的关系，末速度与高度的关系
雷达测雨误差因素
雷达定量测量降水
基本原理 Z-I关系的确立 雷达测雨误差因素
基本原理
R 2 2 3 0.2 kdR PG h m 1 t 1 1 0 Pr Z 10 1024(ln 2) 2 R 2 m2 2
Pr CZ / R2

Z N ( D) D dD
Z-I关系的确立
Z-I关系的确立
Ze-I关系的确立
Mie散射时，雷达气象方程中的Z以Ze代替，由于 无法从理论上进行推导，只能采取实测滴谱资料或其 他方法来得到Ze-I关系。
雷达测雨误差因素
一、地物阻挡、部分阻挡或充塞系数小于1
雷达测雨误差因素
二、旁瓣回波影响
雷达测雨误差因素
三、衰减影响（主要是雨的衰减）
1、直接方法：Z和I的数值分别由雷达和雨量计测量。利用相 关统计比较两者数据，通过最优拟合确定Z-I关系。
2、间接方法：Z和I的数值通过相同的雨滴谱计算。
Z-I关系的确立
测量雨滴谱的方法
染色滤纸:利用水滴在滤纸上的色斑估计雨滴的大小（最早由 Marshall和Palmer使用）。
碰撞式雨量器：利用雨滴撞击表面时的动量估计雨滴的大小。
N D D C1DeDD
N D D 1

1


0
t e dt
t
e
D

D
其中，在雷达定量测量降水中最常用的滴谱分布形式是M-P (Marshall-Palmer)分布：
N D D N0eDD
Z-I关系的确立
假设： 降水的时空分布均匀，且滴谱可用(7.6)式表示； 近地面的垂直气流很弱，可以忽略； 所有雨滴的散射满足瑞利散射条件； 雨滴下落的末速度可以用(7.10)式表示。 则： N D D C1DeDD
1 I N ( D ) D 3v ( D )dD 0 6 Z N ( D) D6dD

0
v D j C2 D j 1
}
Z Hale Waihona Puke Baidu AI
b
A，b 为常数，因地区、季节、降水类型的不同而不同，甚至同一次降水
过程中，由于滴谱的变化也会发生变化。
Z-I关系的确立
常见的Z-I关系
6 0
I N ( D)M ( D)v( D)dD
0

Z-I关系的确立
雷达反射率因子
Z Di6
i 1
Dmax
N
Dmax
Di 0
6 N ( D ) D i i D
忽略近地面的垂直气流时，降水强度I可表示为：
I
D j 0
N D M D v D D
八、风的影响-地面风 影响滴谱和蒸发，雨滴的降落位置
雷达测雨误差因素
九、天线罩的衰减 罩外水膜、积雪、结冰
雷达测雨误差因素
十、雷达发射功率不稳定、硬件定标
j j j
直径为 D j 的 雨滴的质量
直径为 D j 的雨滴的下落末速 度 v D j C2 D j 1 (7.10)

N ( Di )D ——表示单位体积内，直径为 Di 到 Di D 之间的 雨滴数为 N ( Di ) 个，即滴谱。
Z-I关系的确立
通过收集和统计不同地区、不同降水类型和不同降水强度 的雨滴谱资料，发现雨滴谱的平均情况可以用以下几个经验公 式来表示：
根据对大量的滴谱资料的分析，若对降水成因分成几类， 如层状云降水，对流云降水，地形云降水，干雪和湿雪等，则A、 b 值相对稳定（尤其是当降水强度在20~200 mm/h 之间时）， 例如：
层状云降雨： Z
地形云降雨： Z
200I 486 I
1.6
31I 1.71
1.37
暴
雨： Z
Z-I关系的确立