《雷达气象学--双线偏振雷达探测》.pptVIP

相关系数和零度层亮带 相关系数比较清晰地反映了零度层亮带的存在 龙卷垃圾回波 Tornado Debris 双线偏振雷达信息的显示 双线偏振雷达信息的应用---回波分类 所用的六个参量为 双线偏振雷达信息的应用---分类 一次过程的识别结果 降雨估测--科罗拉多州立大学的降雨估测公式 降雨估测的效果对比 双线偏振雷达和常规雷达估测降水情况的比较 双线偏振雷达的探测与应用优势 偏振雷达的优势: 估测降水精度的改善 Rainfall Estimation (vast improvement) 识别零度层亮带 Bright Band Detection (vast improvement) 地物杂波识别和消除/雷达数据质量? Clutter Filtering /Data Quality Improvement (vast improvement) 降雨/降雪的判别 Rain/Snow Discrimination (vast improvement) 冰雹探测 Hail Detection (some improvement) 龙卷探测 Tornado Detection (some improvement) 雷达气象学--双线偏振雷达探测 双线偏振雷达 现有雷达探测能力的不足: （1） 难以提供降水的相态信息（冰相或液相） （2） 难以提供降水粒子特性，（雨滴、过冷却水；冰雹的干、 湿情况；雪花的干湿情况） （3）雷达定量测量降水的精度有限（降雨、降雪、降雹） （4）衰减订正的参考信息 （5）区分降水目标和非降水目标（地物等） 寄希望于新型双偏振雷达 ！ 电磁波的偏振 双线偏振雷达系统的特点 理论要求: 能发射水平偏振和垂直偏振的电磁波,需要两种偏振状态的发射机 能接收水平偏振和垂直偏振的回波信号,需要两个接收机 两个发射系统性能一致 两个接收系统性能一致 两种偏振状态下的天线增益和波瓣一致 双线偏振雷达系统的特点 系统体制—广泛采用 单发双收体制---NCAR 的S波段双偏振雷达 Seliga and Bringi, 1976 (JAM)---first discussion of single transmitter, dual-receiver configuration---now known as STSR 双线偏振雷达获得的新参量 （1）差分反射率因子Zdr Zdr=10log10(Zhh/Zvv) （2）线性退极化比 Ldr = 10log(ZVH/ZHH ) （3）相关系数 ρhv （4) 双程相位差φdp水平、垂直偏振回波信号的相位之差 (5) 相位差常数Kdp (单位距离上的相位差) 粒子的形状和偏振特性 新信息的特性 差分反射率因子Zdr -- 降雨情况 Zdr=10log10(Zhh/Zvv) 新信息的特性 差分反射率因子Zdr -- 降雪情况 Zdr=10log10(Zhh/Zvv) 新信息的特性 差分反射率因子Zdr -- 降雹情况 Zdr=10log10(Zhh/Zvv) 降雨回波的 Z和Zdr Norman, Aug/13/2011, KOUN Z Zdr 新信息的特性 一次包含冰雹降水过程的Zdr 约为0 dB 雪区的Zdr 零度层亮带区的Zdr 新信息的特性 昆虫回波有较大的Zdr 新信息的特性 地物回波有较大且杂乱的Zdr Zdr 和雨滴大小的关系 不同降水类型下Ldr的典型值 Zdr 大 ? 雨滴大,但关系难以确定 Ldr的可以反映零度曾层亮带 一次冰雹的Ldr的较大 ΦDP =ΦHH - ΦVV ? 对球形粒子来说，垂直偏振波和水平偏振波引起的相位相同. ?非球形粒子对垂直偏振波和水平偏振波造成的相位不同. ? 如果雷达取样体积中有更多的扁椭球粒子（如强降雨、降雪或卷云中的冰晶），则水平偏振雷达电磁波的传播速度慢于垂直偏振电磁波的传播速度 ΦHH ΦVV == ΦDP 0. ? 与波长有关 相位差Φdp及其特点 相位差Φdp与回波强度的大致关系 相位常数Kdp与的特点 不受标定影响 不受衰减影响 Independent of attenuation 对粒子谱不敏感（Z 更敏感） 不受部分阻挡的影响 与雷达波长有关 一次降水过程中ΦDP, KDP和Z 随径向距离的变化 ΦDP and hydrometeors along the path 一次降水过程的 Z 和ΦDP 情况 Norman, A