ISSN 1004-4965

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广州S波段双偏振雷达数据质量初步分析

陈超 胡志群 胡胜 张扬

陈超, 胡志群, 胡胜, 张扬. 广州S波段双偏振雷达数据质量初步分析[J]. 热带气象学报, 2018, 34(1): 59-67. doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2018.01.006
引用本文: 陈超, 胡志群, 胡胜, 张扬. 广州S波段双偏振雷达数据质量初步分析[J]. 热带气象学报, 2018, 34(1): 59-67. doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2018.01.006
Chao CHEN, Zhi-qun HU, Sheng HU, Yang ZHANG. PRELIMINARY ANALYSIS OF DATA QUALITY OF GUANGZHOU S-BANDPOLARIMETRIC WEATHER RADAR[J]. Journal of Tropical Meteorology, 2018, 34(1): 59-67. doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2018.01.006
Citation: Chao CHEN, Zhi-qun HU, Sheng HU, Yang ZHANG. PRELIMINARY ANALYSIS OF DATA QUALITY OF GUANGZHOU S-BANDPOLARIMETRIC WEATHER RADAR[J]. Journal of Tropical Meteorology, 2018, 34(1): 59-67. doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2018.01.006

广州S波段双偏振雷达数据质量初步分析

doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2018.01.006
基金项目: 

中国气象局预报员专项 CMAYBY2015-053

国家科技支撑计划课题 2015BAK11B01

国家自然科学基金 41375038

公益性行业专项 GYHY201506006

公益性行业专项 GYHY201406009

广东省科技计划项目 2015A020217008

广东省科技计划项目 2013B020200012

广东省气象局科学技术研究项目 2015B09

详细信息
    通讯作者:

    陈超,男,江苏省人,硕士,工程师,主要从事暴雨和双偏振天气雷达资料应用研究。Email: chenchao@grmc.gov.cn

  • 中图分类号: P406

PRELIMINARY ANALYSIS OF DATA QUALITY OF GUANGZHOU S-BANDPOLARIMETRIC WEATHER RADAR

  • 摘要: 广东省已经通过新布设或对CINRAD\SA雷达的升级改造完成5部S波段双偏振雷达的业务运行。受目前双偏振雷达技术水平限制,双偏振雷达偏振量很不稳定,因此偏振雷达资料使用前需要对数据可用性、偏振量的系统偏差等进行初步分析,以保证偏振雷达后续产品的可靠性。使用广州S波段双偏振雷达稳定运行后的2016年7—8月连续观测资料,分析了噪声对零滞后相关系数ρHV(0)及差分反射率因子ZDR的影响和订正效果。结果表明:当SNR小于20.0 dB时,偏振参量ρHV(0)和ZDR的稳定性变差,数据不可用;噪声订正后,数据可用的SNR阈值减小为17.0 dB。进一步分析了经过噪声订正后的ZDRZH之间的关系,并与雨滴谱反演结果及理论值进行对比。结果表明:广州雷达ZDR较雨滴谱反演值和理论值均偏小,ZDR观测值存在系统偏差。结合广州的气候特征,对偏振量系统误差估计的微雨滴法的指数进行了调整,基于此方法分析了ZDR、初始相位ΦDP (0)的系统误差随方位角的变化。结果表明:ZDR系统误差随方位角在-0.29~0.22 dB之间波动,剔除遮挡后的平均偏差为-0.09 dB,与实测ZDR值和雨滴谱反演值及理论值对比偏小的结论一致,但偏差大小有区别;同时,ΦDP (0)随方位角有4 °左右的波动。分析还发现ZDRΦDP (0)系统误差有随时间波动的特征。最后挑选个例对ZDR进行噪声和系统误差订正后发现,订正后的ZDR得到改善。这些初步分析和结果对S波段双偏振雷达数据的使用有一定的参考意义。

     

  • 图  1  噪声订正前(实线)后(虚线)ρHV(0) (a)、ZDR (b)平均值及标准差随SNR变化曲线

    图  2  a.液态降水粒子条件下1.5 °仰角ZDRZH及雨滴谱反演ZDRZH散点分布b.雨滴谱每分钟平均雨滴分布及Atlas-Ulbrich曲线

    图  3  微雨滴条件下ZDR(a)和ΦDP(0)(b)的平均值和标准差随方位角变化

    图  4  2016年7—8月ZDR(a)和ΦDP(0)(b)系统误差随时间演变特征

    图  5  2016年8月1—3日液态降水粒子条件下ZDRZH散点分布和系统误差订正前后拟合曲线对比

    图  6  2016年8月2日18:36 1.5 °仰角系统误差订正前(a)后(b)ZDRPPI

    表  1  广州双偏振雷达主要参数

    雷达构件 主要参量 参数
    天线 直径(旋转抛物面) 8.5 m
    增益 ≥44 dB
    波束宽度 0.95 °
    工作频率 2 885 MHz
    峰值功率 ≥650 KW
    发射机 脉冲宽度 1.57 μs, 4.7 μs
    脉冲重复频率 322~1 304 Hz
    工作模式 双发双收
    接收机 最小可测功率 ≤-109 dBm(1.57 μs)
    ≤-114 dBm(4.7 μs)
    噪声系数 ≤4 dB
    动态范围 ≥85 dB
    距离分辨率 250 m/1 000m
    观测精度 强度Z ≤1 dB
    速度V/谱宽W ≤1 m/s
    差分反射率因子ZDR ≤0.2 dB
    差分传播相移ΦDP ≤2 °
    差分传播相移率KDP ≤0.2 °/km
    相关系数ρHV(0) ≤0.001
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    表  2  ZDR-ZH拟合系数

    系数 系数a 系数b 系数c
    观测值拟合系数 0.001 0 -0.025 7 0.159 7
    雨滴谱拟合系数 0.000 6 0.016 9 -0.163 3
    下载: 导出CSV
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出版历程
  • 收稿日期:  2016-12-01
  • 修回日期:  2017-09-25
  • 刊出日期:  2018-02-01

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