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基于实测雨滴谱数据的微波链路和天气雷达降水估计关系研究*

2021-08-19刘西川周则明杨平吕

气象 2021年7期

张 鹏 刘西川 周则明 宋 堃 杨平吕

1 陆军工程大学教研保障中心,南京 210014 2 国防科技大学气象海洋学院,长沙 410005

提 要: 利用南京地区连续两年夏季的实测雨滴谱数据,分析了雨滴谱和降水特征,区分降水类型计算了微波链路衰减系数与雨强的关系(雨衰关系)和雷达反射率因子与雨强(Z-R)的关系,所得关系与ITU-R雨衰模型和常用Z-R关系均有差异,其中对流性降水中的Z-R关系为Z=161.63R1.55,层状云降水中为Z=227.23R1.53。在两次不同类型降水过程中利用微波链路和天气雷达反演降水,结果表明:使用ITU-R雨衰关系反演降水存在高估层状云降水、低估对流性降水的问题,使用常用Z-R关系反演降水存在明显低估降水的问题,而使用雨滴谱计算的雨衰关系和Z-R关系反演的降水与雨量计实测降水更加一致,平均绝对误差降低,相关性明显提高。说明使用实测雨滴谱数据计算得到的本地化的雨衰关系和雷达Z-R关系,能够提升定量测量降水的准确性。

引 言

降水与人类生产生活息息相关,定量测量降水(QPE)一直是气象和水文领域的焦点。天气雷达是区域降水监测的有效手段,其利用降水估计关系(PE)即观测量与降水的关系进行定量测量降水,如常用的雨强R与反射率因子Z间的Marshall-Palmer关系Z=200R1.6(Marshall et al,1955)、“雷暴”关系Z=300R1.4(Fulton et al,1998)等。近年来,利用无线微波链路(ML)实施降水监测受到广泛关注,ML能够通过测量路径累积衰减,使用衰减系数与降水强度的关系(雨衰关系)测量降水(姜世泰等,2013),利用雨衰关系反演降水更具鲁棒性,而且ML分布广泛,具有无需额外投入的突出优势(Messer et al,2006)。……

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