23 研赛F题 双偏振雷达定量降雨估测研究方面的新进展 双偏振雷达参量估算研究方面...

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                    双偏振雷达定量降雨估测研究方面的新进展
论文提出了一个利用双偏振雷达水平反射率因子ZH和总差分相位DP观测进行定量降雨估测的变分方法,提高了我国业务天气雷达定量降雨估测精度。文中以南京大学二维视频滴谱仪在华南地区长时间准确的雨滴谱观测为基础，建立了降雨率R与比差分传播相移KDP之间的统计关系。利用该关系作为变分分析的观测算子，发展了变分降雨估测方法。分析中引入了三次B样条径向平滑滤波，保证了降雨的空间连续性和一致性，并通过对比试验选择了最优的平滑因子，在降低DP误差对降雨估测影响的同时保证了降雨的空间物理变化。论文利用华南广州雷达在2016年5-6月的7个强降水个例的观测，对变分降雨估测方法进行了定量评估。相比于常规业务雷达使用R(KDP)算子的降雨估测(见下图a)，变分定量降雨估测（下图b）与雨量计观测的相关系数（CC）增加7%，均方根误差（RMSE）下降47%。为降低DP随机误差和后向散射相位的影响，变分反演中还引入了常规降雨估测算子R(ZH)为先验估计，并根据雨滴谱观测确定了雨滴谱不确定性和观测误差导致的误差特性，进一步提高了定量降雨估测精度，结果如图c所示。相比于图b而言，CC提升了3.3%，RMSE降低了12.5%。在我国业务布网双偏振雷达全面升级的背景下，该研究结果在未来可广泛应用于双偏振雷达定量降雨估测，对我国降水监测具有重要意义。

- y; c! J, c. _0 _, r( J第二篇 双偏振雷达参量估算研究方面的新进展
在雷达参量的估算方面，地物和噪声是影响参量估算质量的两个重要因素。地物的存在会使雷达对降水回波的估算产生偏差；噪声的存在影响雷达对弱回波的检测能力，也会使雷达参量在低信噪比的估算偏差增大。论文在地物处理方面，引入国际上主流的地物识别和地物抑制方法。在参量估算方面，利用南京大学C波段双偏振雷达外场观测数据，对目前雷达参量估算中使用的传统算法以及多阶相关算法进行性能验证，并和理论数据进行对比。分析结果显示，传统算法对雷达参量的估算质量取决于雷达噪声功率的估算偏差，而噪声功率的实时准确估算也存在一定的难度，因此该方法在低信噪比时往往性能较差。多阶相关算法的参量估算性能取决于降水回波本身的谱宽以及雷达扫描参数，在较高谱宽时则无法使用，否则会带来很大的估算误差。在充分认知各算法性能的基础上，论文提出了一种新的双偏振雷达参量估算方法，该方法根据雷达参数和回波特性选择合适的阶数，实际数据表明，该方法可以有效提升低信噪比时雷达参量的估算质量。
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