风廓线雷达探测降水过程的初步研究

第 2 O卷 4期20 0 9年 8月

应用气象学报J OURNAL OF AP PLI ED ETEOROLOGI AL S E M C CI NCE

Vo . O 1 2,No 4 .A u s 09 gu t20

风廓线雷达探测降水过程的初步研究何平D朱小燕D阮征D吴蕾 杨馨蕊马舒庆’”中国气象科学研究院灾害天气国家重点实验室，京 1 08 )’中国气象局气象探测中心，京 1 08 ) (北 O O 1 (北 0 0 1

摘

要

为利用风廓线雷达 ( R开展降水研究，析了 2 0 WP )分 0 6年 8月 2— 2 5 6日北京延庆 W P探测降水个例。降水 R前高空出现持续时间长达 1 0h以上的水平风垂直切变；信噪比 (NR)间序列资料中出现比较清晰的 S R极在 S时 N值层，NR极值层所处高度与水平风垂直切变高度相吻合。降水期间及前后，平风探测高度明显增高 2k以 S水 m上。随地面降水的临近，降速度所处高度逐渐降低，高空一直延伸到低空，续时间长达 1。资料分析表下从持 0h明：国产 W P可以在降水天气工作，探测资料能及时反映大尺度流场的变化。通过 W P提供的功率谱密度、 R其 R S R、平速度、直速度等多种资料，从多种角度了解降水过程；别是 WP N水垂可特 R可以同时探测垂直气流速度、粒子落速及其高度分布，而可以估计降水粒子尺度谱及其高度分布，于开展更深层次的降水物理过程研究。进便 关键词：廓线雷达；率谱密度；噪比；降水风功信

勒雷达对云滴谱分布进行研究 _, r等用垂直指 6 Or]

引言风廓线雷达 ( R)以进行晴空探测，可以 WP可还在降水天气工作，优势是采用现代雷达技术的结其果。通过采用数字频率综合技术 WP R获得非常高的频率稳定度，而可以通过上万次的相干脉冲积从

向多普勒雷达对卷云粒子的落速进行了估计【, 7]

Va eK mp等用 4 4MHz nd a 0 R的谱矩数据对降 WP水进行分析。我国也已经开展了用 WP及其 R他遥感技术进行云体结构、滴

谱估计、雨冰核浓度估计等多方面的研究口_ l 9。 l

近年来，国产 WP R硬件性能有了质的飞跃，多

累来提高探测微弱信号的能力。通过采用数字中频技术 WP R具有很大的接收动态范围，而实现同从时探测弱湍流散射信号和强降水粒子散射信号。通过采用基于 F T的信号处理方式 WP F R获取的是功率谱密度数据，由功率谱密度数据可以得到速度、速

项技术指标已经达到国际先进水平E] 2。除了在大 o气风场探测应用之外，降水研究与预报等其他方在面也得到广泛应用。本文对国产 WP R用于降水探

测与研究进行了尝试，析了一个 WP分 R探测降水的例子，降水过程在 WP对 R资料中出现的一些现象进行了初步分析。

度谱宽和回波功率等非常丰富的信息。在没有降水的天气条件下，纯由湍流散射引起的功率谱密度单函数为“单峰谱”。在降水天气条件下，时存在湍同流散射和粒子散射，率谱密度函数一般为“峰功双

1降水期问风廓线雷达资料分析 图 1给出了北京延庆 C L 0 F一8风廓线雷达对 20 0 6年 8月 2—2 5 6日降水过程垂直波束探测结果。

谱”。因为可以同时获取气流和降水粒子的运动速度与散射强度等信息，以 WP所 R在降水研究与预报方面具有很高应用价值]。。

C L0 F一8采用高、两种工作模式。低工作模式的高低度间隔为 1 0m, 2时间间隔约 3 i,低探测高~4r n最 a

国外从 2世纪 8年代开始了相关研究。 0 O F k o等将 UHF雷达用于气流和降水粒子运动的 ua研究[, k sg等利用 VHF雷达对冷锋中气流 4 Wa au i]

度 1 0m。高工作模式的高度间隔为 2 0i,间间 5 4时 n隔约 4 n最低探测高度 1 5 ~5mi, 9 0m。图 1用高采工作模式资料。 NR是雷达返回信号中气象信号与 S

和降水粒子的运动进行研究l, o sr _ G sad利用多普 5]

* 20 0 6年度“市气象科学研究基金”“廓线雷达关键技术标准体系研究” 8 3计划项目( 0 7城、风和 6 2 0 AA0 10 )同资助。

6 91共2 0—7 3 0 80— 1收到， 0 90— 0收到再改稿。 2 0 43

4 66

应

用

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垂直速度/(m

s

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05

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34

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11

2 1:0 l

1 8:5 5

1 6:4 8

1 3:4 8

12

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13

09

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17

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0 5:4 1

0 3:5 7 2 5 T 0 2

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16

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观测时间 (从右向左为时间增长方向 )

图

1

北京延庆 CF LF ig.

一

08a

风廓线雷达 2 0 0ls

6

年

8

月o

25

—

26 ip itoa

日降水过程垂直速度和 S N R时间高度序列一

1

T h

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d SN R da2526 A

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CF L 0 8 W P R du一

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g

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2006

f Y

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q in g

噪声信号之比反映的是回波功率,

,

SNR

越大对应

谱密度对应的速度所以图,

1

中

4

.

1 k。

m

以下的速

回波功率越强

。

度是雨滴下落速度而不是气流速度200 6:

由图

1

中的垂直速度数据可以看出：在从3 118:

由图

1

可以看出降水期间降水强度不均匀呈,、

年4.

8

月

25

20 (北4

京时下同)到,

26

3 1

05

30

,

现多个中心其中 2 5日,,

21

:

32

~

22

:

19

是降水强度2

1 km

以下出现大于;4.

m

s/的向下速度 (对应图中

比较强的时段这期间有 1 0次 (高工作模式 )垂直波

紫色回波 )蓝色回波)

1 km,

以上垂直速度比较小 (对应图中,

束的探测这,

l o

次功率谱密度数据与图10

有相同的,

。

段内

,

4

.

1 km

l SNR据可由磷图黑中舢髓幢数姗姗以看㈣姗\g

加蚂为：∞弘殂 0H 3:蚰如 m出昭在上述时∞帅双如胃\越幢,.

峰谱形式图3

。

对这

次探测资料进行平均得到各、

以下 S N R比较高且回波密实 4 1 k m。

高度上平均的垂直速度3)。

SN R和垂

直速度谱宽(图,

以上 S N R,

比较低且回波松散

对

比垂直速度和 S N RSNR (。

中的横坐标表示速度大小对垂直速度和,

数据较大的向下速度对应较高的直速度回波区与红色现的下降速度大于

图中紫色垂

速度谱宽曲线有意义对由图3 5

SN R

曲线只表示相对值5 km

。

S N R回波区对应 ) R

可以看出：垂直速度在m,

以上比较小 (小,

根据垂直速度和 S N4m

数据可以判定到26 1 3

:

图

1

出

于 1

.

s/)随高度降低垂直速度线性缓慢增大

s/的紫色

回波反映的是雨滴:

高度降低到5 km< …… 此处隐藏：10155字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……