双偏振气象雷达资料处理和应用201404

2) 进行拟合。当对应距离库上的ZH >40 dBZ时，KDP的值是由15个库）的ΦDP资料 拟合得到（长度约为2.3 km）；当对应点ZH <40 dBZ时，KDP的值是由25个库的ΦDP资 料拟合得到（拟合距离约为3.75 km）。
ρHV(0)：1) 剔除径向上所有ρHV(0)<0.5的距离库上的数据；
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广州SA雷达
订正前后的ZH图像，其中红 色方框为选取定量降水估测 区域，红点为广州SA雷达站
订正前
12
12
订正后
12 10 10
10
8
8
8
6
6
6
4
4
4
偏振雷达（博罗，82km处） 订正前后与SA雷达（广州， 0km处）剖面图
Height (km)
Height (km)
2
9
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10
KDP的估算：
(r ) DP (r r ) K DP (r ) DP 2r
[
i 1
N
DP
(ri ) DP ](ri r0 )
N
2 (ri r0 ) 2
i 1
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ZH
ΦDP
KDP
KDP 2009年9月15日04：43巨爵台风
2
Height (km)
0 20 40 60 80
2
0
20
40
60
80
0
20
40
60
80
Distance (km)
Distance (km)
Distance (km)
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１ ２ ３
偏振资料预处理 降雨估算 降水粒子相态的识别
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16
Z D N(D) dD
6 0

π 3 R D N(D) w t (D) dD 60
D :雨滴直径

Z : 反射率因子
N(D) : 雨滴谱分布
wt : 雨滴下落末速度
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17
1.
69个R(Z)关系 (Battan 1973)
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18
实际中，取P1=20 dBZ , P2= 0.3°/Km ，P3 = 1dB。
对于ΦDP和ρHV(0)来说，可以采用5个连续径向库上的平滑（平滑距离约1335 m）
就可以比较有效地消除资料脉动而又不失其回波信号的特性，平滑效果明显。
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5
定义了一个参数SE用来描述每次平滑后的平滑效果：
SE 1 M xi 1 xi 2 ( ) M 1 i 1 xi 1
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36
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37
谢 谢！
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38
31
毛毛雨
层状云降水
对流云降水
冰水混合物
0 dB -35 dB 1.00 0 °
ZDR
5 dB -25 dB 0.98 <1°
LDR
ρhv δ
0 < KDP < 3 deg/km
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Zh
Zdr
Kdp
Rhv
取：Azh = 1 ; Azdr = 0.8 ; Akdp =0.6 ; ARhv = 0.6 ;
双偏振多普勒气象雷达 资料处理和应用
１ ２ ３
偏振资料预处理 降雨估算 降水粒子相态的识别
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2
１
偏振资料预处理
为提高雷达数据产品的质量，除对雷达严格定标外，还 要对雷达雷达基数据进行处理，这些处理包括：资料的平滑、 插值、衰减订正、偏振参数信号的处理以及坏资料的取代等。
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3
1、平滑
对雷达资料沿径向的平滑是一个最基本也是最重要的一个步骤，
合适距离上的平滑对于有效消除雷达资料的脉动、消除回波信号的 涨落都有很好的作用。但是如果径向平滑的距离太短，就不能达到
很好的效果，平滑的距离太长，又会损失实际回波的信号。
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4
对于ZH和ZDR来说，可以采用3个连续径向库上的平滑(平滑距离约800m)就可以 比较有效地消除资料脉动而又不失其回波信号的特性，平滑效果比较明显。
1 0.3
26
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亮带识别
资料的预处理 ZH：1) 对梯度>18 dBZ/Km的数据予以剔除，用径向上周围5个距离库的平均值代替； 2) 对径向数据进行5点平滑(平滑距离为750 m)。 ZDR：沿径向对数据进行7点平滑(平滑距离为1050 m)； KDP: 1) 沿径向先对ΦDP进行资料预处理；
18
20
22
8:
10
12
14
时间
上川岛站（区站号：59673，21.73N，112.77E）降水实测资ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ及利用广州SA雷达强度、C 波段偏振雷达偏振量等资料降水估测连线对比图。台风“鹦鹉”,20080822,14:00—20080823 日18:00胡志群(2010)
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:0
Z H (r ) 0.21DP Z H (r ) 0.05DP ( X波段) (C波段)
Z DR (r ) 0.045DP Z DR (r ) 0.014DP
( X波段) (C波段)
参数来源于Ryzhkov(2003)
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订正前后的ZH,ZDR 2009年9月15日04:38分C波段偏振雷达在广东珠海观测到的台风巨爵1.40PPI订正前后的水 平反射率因子（ZH），强度明显加强。差分反射率因子（ZDR），大片的负值区订正为正值区。
6 4 2 0 0 2 4 6 8 S(Φ DP) (° ) 10 12
S(ΦDP ) [ v ar (ΦDP )]1 2
180

20080822“鹦鹉”台风观测资料统计的ΦDP分布 概率，主要集中在1°-4°之间，平均值为2.2°。
参数来源于J Hubberet(1995)
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订正前后的差传播相移率（KDP），层次感及数据质量有明显改进。
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３、衰减订正
利用KDP进行衰减订正，考虑的是在由非球形粒子组成的雨区中，衰减率 AH,差分衰减率ADP能够线性地表示为:
AH a1KDP
ADP a2 K DP
系数a1, a2的值，可以通过假设DSD为Gamma分布，用数值模拟分别求得为 系数a1和a2，从而ZH,ZDR的订正值可由下式得到：
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ZH
ZDR
识别结果
KDP
X波段偏振雷达：雷达探测参数与实际的 识别结果对比广东珠海(2008)
RHV
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分析和讨论：
1)、双偏振资料的预处理效果对最终识别结果的影响较大；
2)、梯形函数的参数设置在在总结前人的基础上、经过大量的数据试验分 析提出的；由于缺乏其它探测资料，因此还难以对识别效果进行有效的 检验； 3)、边缘点的处理。
T型隶属函数的构建
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ZH
rain
1
Rain
Z = 47 dBZ S= 0.8
55 65
Hail
0.2
hail
0 35 45
ZDR
隶属函数
1 0 -1 0 1 2
ZDR = 1.2 dB
S=
1
0
KDP
1
0 -2
KDP=2 °km -1
-0.5 0.5 6
S= Sum=
1 2.8
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6
ZH的平滑效果(N=3)
ZDR的平滑效果(N=3)
ΦDP的平滑效果(N=5)
RHV的平滑效果(N=5)
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7
2、KDP提取
H V
time ΦDP H A h exp[j(2πf t Φh )]
V A v exp[j(2πf t Φ v )]
0
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利用X波段双偏振雷达强度进行降水估测结果与实际雨量计测量结果的比较。广州珠海,2008
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１ ２ ３
偏振资料预处理 降雨估算 降水粒子相态的识别
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模糊逻辑法
输入参数
模糊化
规则推断
综合
解模糊
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模糊逻辑法的设计原理
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算 法
组 合 算 法
R-Z
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20
45 40 35 30 25 20 15 10 5 0
雨量计 SA雷达估测值 偏振雷达估测值
雨量(mm/h)
00
00
00
00
00
0
0
0
0
0
0
0
0
0 :0 18
:0
:0
:0
:0
:0
:0
:0
:0
0:
2:
4:
6:
14
16
ΦDP Φh Φ v
ΦDP质量控制:
1)、平滑 ； 2)、退模糊：径向上相邻2个非杂波点的ΦDP差值大于一个给定门限， ΦDP next+180° 的值替换原来的值。 3)、滤波。
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8
对于X和C波段的偏振雷达，要充分考虑后向散射的影响(FIR迭代滤波)：
10 8
P (%)
2) 对径向数据进行11点平滑(平滑距离为1650 m)。
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自动识别的零度层亮带最大高度：2.6 Km
探空资料测量的零度层高度：2.75 Km
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降水粒子相态识别
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