广州双偏振天气雷达在定量降水估测中的初步分析

２ ０ １ ６年 ３月 ， 广 州 雷 达 完 成 了 双 偏 振 升 级 改造并开始业务运行 ， 是 国 内首 批 由 Ｃ Ｉ Ｎ Ｒ Ａ Ｄ ／ Ｓ Ａ雷 达 升 级 改 造 为 双 偏 振 雷 达 的业 务 组 网 雷
直 两种 方 向的 电磁波 ， 不仅 可 以探 测 到 降水 粒 子 的 回波强度 （ 尺） 、 径 向速度 （ ） 、 速度谱宽（ Ｗ） 等 信息 ， 还可 以探 测 到 差 分 反 射 率 因子 （ Ｚ 。 ） 、 差 分 传播 相移 率 （ Ｋ 。 ） 、 以及 相关 系 数 （ Ｃ Ｃ） 等 偏 振
来 订 正雷达 回波在传 播过 程 中 的衰减 ， 并 以此 提
达 观测 到 的一次短 时强降水 过 程资 料 ， 结合 自动
站 雨量 资料 ， 对基 于双偏 振 雷达 资料 的 ３种 测雨 方程 的效 果 和误差 进行 了分 析 。
１ 估 测 降水 方 法及 资 料
１ ． １ 估 测 降水方 法
高 降水 估测 精度 ； 王健 林 等 利 用美 国 Ｋ Ｏ Ｕ Ｎ雷 达 观测 到 的强 降水资 料 ， 对 不 同偏 振 参数 的降水
估 测效果 进 行 了对 比分 析 ， 认 为 。 不适 合 小雨
利用 广 州 双 偏 振 雷 达 探 测 到 的 ｚ 、 ｚ 。 和 Ｋ 。 等不 同偏 振 参 量 进 行 组 合 ， 建 立 不 同 的 降水 估 测方 法 ， 本 研究 采用 ３种 估测 降水 方 法进 行对
监 测 预警 、 人 工影 响 天气 、 数 值 预 报模 式 研 究 等 方 面具 有重 要 的 意义 。新 一 代 天气 雷 达 发 射 一
种 极化 的 电磁 波 （ 常用水平偏振方 式 ） ， 只 能探
正 方法 的特 点 ， 认为 ｚ 一Ｋ 。 相结 合 的方 法 能 够
提高降水估测 的精度 ； 郑佳锋等 利用北京 ｃ波
参 数 。对这 些 参 数 进 行 分 析 、 反演 ， 可 以进 一 步
达， 有必 要 开展 其 在 定 量 降 水 估 测 中 的研 究 ， 发
挥 双偏振 雷 达在灾 害性 天气 监 测预 警 中 的效益 ， 为 国 内进 一 步 开展 双 偏 振 雷 达 升 级 改 造 提供 参 考 。本 研 究 利 用 ２ ０ １ ６年 ５月 １ ０ 日广 州 雷
识 别 降水粒 子 的形 状 大 小 、 空 间取 向 、 相 态 分 布 以及 降水类 型 等更 为具 体 的信 息 。通 过 研 究 这 些 偏振 参数 与 降水强 度 的关 系 ， 可 以提 高降 水估 测 的 精度 。Ｓ ｅ ｌ ｉ ｇ ａ等 利 用 ｚ Ｄ Ｒ 和Ｋ 呻联 合 改进 估 测 降水 强 度 方 法 ； Ｒ ｙ ｚ ｈ ｋ ｏ ｖ等 提 出利 用 Ｋ 。
雷达定 量降水估 测 （ ｒ ａ ｄ ａ ｒ —ｂ ａ ｓ ｅ ｄ ｑ ｕ ａ ｎ ｔ ｉ ｔ ａ －
ｔ ｉ ｖ ｅ ｐ ｒ ｅ ｃ ｉ ｐ ｉ ｔ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｅ ｓ ｔ ｉ ｍａ ｔ ｅ ， Ｒ Ｑ Ｐ Ｅ） 在 灾 害 性 天 气
料， 对 比分析 了双 偏振 雷达 测雨 方程 和 单偏 振 雷 达 测雨 方程 在测 量不 同强度 降雨 时 的效果 ； 胡 志 群等＿ ５ 分 析 了 ｘ波 段 双偏 振 雷 达不 同衰 减 的 订
中图 分 类 号 ： Ｐ ４ １ ２ 文 献 标 识 码 ：Ａ ｄ ｏ ｉ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ ７—６ １ ９ ０ ． ２ ０ １ ７ ． ０ ３ ． ０ １ ８
、
因此实 际业务 中需要对偏振 参量进行 进一步 的质量控制 ， 以优 化 基 于 双 偏 振 雷 。 的 测 量 误 差 较 大 ，
段 双偏振 雷 达资料 ， 对 偏振 参数 在不 同类型 降雨 中的值进 行 了统计 ， 并 分析 了 ４种测 雨 方程 的效
果。
钡 ４ 到一 个 与 降 水 强 度 有 关 的 参 数—— 水 平 反射 率 因子 （ ｚ ） ， 但是 ｚ 一Ｒ关 系 随着 雨 滴 谱 的变
化而变化 ， 直接 利 用 ｚ 进 行 降 水估 测 会 导 致很 多 误差 。双 偏 振 多 普 勒 雷 达 可 以 发射 水 平 和垂
第３ ９卷 第 ３期
２ ０ １ ７年 ６月
广 东 气 象
Ｇｕ ａ ｎ ｇ ｄｏ ｎ ｇ Ｍｅ ｔ ｅ Baidu Nhomakorabea ｒ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ
Ｖ０ １ ． ３ ９
Ｎｏ ． ３
Ｊ ｕ ｎ ｅ
２ ０ １ ７
张羽 ，田聪 聪，罗聪 广州双偏振天气雷达在定量降水估测中的初 步分析 ［ Ｊ ］ ． 广东气象 ， ２ ０ １ ７， ３ ９ （ ３ ） ： ７ ３—７ ６
广 州 双 偏 振 天 气 雷 达在 定 量 降水 估 测 中的初 步分 析
张 羽 ，田聪 聪 ，罗聪
（ 广州市气象 台 ， 广东广州 摘 ５ １ １ ４ ３ ０ ）
要： 利用广州双偏振 天气雷达观测 到的一次短时强 降水 过程资料和 自动 站资料 ， 对 比分 析 Ｒ
（ ） 、 Ｒ（ Ｚ Ｈ ， ｚ 。 ） 、 Ｒ（ Ｋ 。 ） 降水估测算法 的差异 ， 结 果表明 ： 不 同的降水估测 方法有较 大的差异 ， 当降 水强度 ＜ ２ ０ ｍ ｍ ／ ｈ时 ， 采用 Ｒ（ Ｚ ） 进行 降水估测优 于利用 Ｒ （ Ｚ ， Ｚ 。 ） 、 Ｒ（ Ｋ 。 ） 方法 ； 当降水 强度 ＞ ２ ０ ｍ ｍ ／ ｈ时 ， 采用 （ 。 ） 方法进行 降水估 测 效果更 好 。造 成这 种现象 的主 要原 因是在 弱降水 时 ， 达的定量降水估测效果 。 关键词 ： 大气 探测 ； 定量降水估测 ； 双偏振天气雷达 ；差分反射率 因子 ； 差分传播 相移 率 ； 广州