单多普勒雷达二维风场反演——Extended VPP方法

单多普勒雷达二维风场反演——Extended VPP方法

方德贤1，2 3 董新宁4慕熙昱 1葛文忠1

1 南京大学中尺度灾害性天气教育部重点实验室，南京，210093

2 重庆市气象台，重庆，401147

3 南京工业大学，南京，210093

4 重庆市气候中心，重庆，401147

摘要

文中提出的EVPP(Extended Velocity Plan Processing)方法是根据风场连续及局部分片光滑的性质，假定在一很小的分析窗内风矢量保持线性变化关系，使得在分析窗内反演得到的风场在矢径上的投影与实际观测的多普勒雷达径向速度场之间的误差达到最小，并利用零速度线这一特点对问题的求解做出约束，使得所得解尽可能达到全局最优，即：(1) 利用变分的思想求出水平风速的大小及方向；(2) 利用风场局部分片光滑，对风的方向做出矫正。虽然由于风场受到线性假设这一限制，使得其使用的范围得到了局限，但是在本文中利用零速度线这一特征使得反演的结果得到了进一步的提高。

文中利用模拟的理想个例和实际观测到的个例分别进行了研究分析。为了证明其理论的可行性，首先我们利用三维冰雹云模式模拟了辽宁2005年7月8日的一次冰雹云过程，考虑到个例的代表性，我们选择了辐合、辐散、旋转以及均匀风场等4种类型的流场结构进行了模拟分析，同时为了验证该种方法对于资料质量的依赖性以及噪声的敏感性，我们在理想质量中加入了随机噪声。从对模拟风场的反演，证明了该方法理论上的可行性，而且噪声对其结构的影响不大。然后针对台风、飑线、强对流等实际天气过程作了进一步分析。最后对反演结果进行了误差分析，结果表明这一方法能较好地反演出中尺度系统的水平流场结构。

关键词：零速度线，线性规划，速度模糊。

初稿时间：2006年1月6日；修改稿时间：2006年5月11

资助项目：国家自然科学基金项目“淮河流域能量与水分循环试验（HUBEX）"(49794030)。

作者简介：方德贤，主要从事雷达资料质量控制和雷达风场反演、强天气识别等工作。E-mail：cqhawk@