适用不同气候态降雨的双偏振气象雷达雨滴谱反演方法技术

本发明专利技术涉及气象预测技术领域，具体涉及一种适用不同气候态降雨的双偏振气象雷达雨滴谱反演方法，根据自然界中的气候态降雨滴谱特征对降雨进行分类，并依据不同气候态降雨的“形状

【技术实现步骤摘要】
适用不同气候态降雨的双偏振气象雷达雨滴谱反演方法


[0001]本专利技术涉及气象预测
，具体涉及一种适用不同气候态降雨的双偏振气象雷达雨滴谱反演方法。

技术介绍

[0002]相比于传统气象雷达，双偏振气象雷达既能发射和接收水平偏振波又能发射和接收垂直偏振波的雷达，因此双偏振雷达可用于降雨滴谱的反演。Zhang等人(2001)提出雨滴谱关系式中的形状参数μ和斜率参数Λ之间存在特定关系(“形状
‑
斜率(μ
‑
Λ)”关系)，并可以通过双偏振雷达监测量
‑
差分反射ZDR获得形状参数μ及斜率参数Λ，以及截距参数N0，最终获得完整的降雨滴谱分布特征。这就是当前被广泛应用于双偏振气象雷达反演降雨滴谱的约束伽马模型(constrained gamma model，简称C
‑
G模型)。由此可知，准确的“形状
‑
斜率”关系式是C
‑
G模型反演的核心，它可以直接决定着反演结果的精度。因此传统的C
‑
G模型反演方法也存在一定的缺点：该反演方法具有因气候或季节降雨背景差异的应用局限性，即反演方法中使用的降雨特征(“形状
‑
斜率”关系)，会因所处气候或季节不同对应不同的“形状
‑
斜率”关系。如图1所示，三种不同气候降雨对应三个不同的“形状
‑
斜率(μ
‑
Λ)”关系：
[0003]μ＝0.0411Λ2+1.4933Λ
‑
1.4450
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)
[0004]μ＝
‑
0.0434Λ2+1.4020Λ
‑
1.5322
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)
[0005]μ＝
‑
0.0330Λ2+1.1738Λ
‑
1.7280
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(3)
[0006]公式(1)表示的降雨特点是雨滴直径大但浓度低，反之，公式(3)代表的是雨滴直径小但浓度高，公式(2)正好处于两者之间。尽管降雨发生后，我们可以得到以上三种不同气候降雨特征的“形状
‑
斜率”关系，但在实际的双偏振气象雷达应用中，对正在发生或还将持续的降雨，事先并不知道降雨特征情况，也不知道该调用哪种“形状
‑
斜率”关系用于双偏振雷达的雨滴谱反演。举个简单的例子：如果我国华东地区春季降雨类型符合公式(2)，夏季降雨符合公式(1)，或许可以通过人工调用不同季节降雨对应的“形状
‑
斜率”关系，但若发生在春夏交替期，既可出现春季类型降雨也可出现夏季类型降雨，又该如何准确调用哪种“形状
‑
斜率”关系呢？因此，是否存在一种可自动调节的“形状
‑
斜率”关系用于双偏振气象雷达的雨滴谱反演呢？
[0007]为了克服因不同气候降雨特征差异导致不同的降雨“形状
‑
斜率”关系，并影响双偏振气象雷达的雨滴谱反演，本专利将利用“形状
‑
斜率”关系与双偏振雷达实时监测量“水平反射率
‑
差分反射率”关系之间的内在联系，建立一种可适用于不同气候降雨且能自动调节的双偏振气象雷达反演雨滴谱方法。

技术实现思路

[0008]针对现有技术的不足，本专利技术公开了一种适用不同气候态降雨的双偏振气象雷达雨滴谱反演方法，用于解决传统的双偏振雷达雨滴谱反演方法每次只能固定的使用一种气
候态降雨的“形状
‑
斜率”关系，若要应用于另一种气候态降雨，需要手动更改与之对应的“形状
‑
斜率”关系。其最大缺点在于，若两种气候态降雨类型之间存在转换期，传统反演方法将无法及时调用各自对应的“形状
‑
斜率”关系的问题。
[0009]本专利技术通过以下技术方案予以实现：
[0010]本专利技术公开了一种适用不同气候态降雨的双偏振气象雷达雨滴谱反演方法，所述方法根据自然界中的气候态降雨滴谱特征对降雨进行分类，并依据不同气候态降雨的“形状
‑
斜率”关系，分别对应不同的“水平反射率与差分反射率”关系，最终依据实时提供的双偏振雷达的水平反射率和差分反射率，调取不同的公式进行实时的双偏振雷达的雨滴谱反演，进而得到实际气候降雨情况。
[0011]更进一步的，所述方法将自然界中的气候态降雨滴谱特征分为三大类，其中第一种类型为降雨雨滴直径大但浓度低，第二种类型为降雨雨滴直径小但浓度高，第三种类型介于第一种类型和第二种类型之间。
[0012]更进一步的，所述第一种类型通过公式，μ＝0.0411Λ2+1.4933Λ
‑
1.4450获取“形状
‑
斜率”关系；
[0013]所述第二种类型通过公式，μ＝
‑
0.0330Λ2+1.1738Λ
‑
1.7280获取“形状
‑
斜率”关系；
[0014]所述第三种类型通过公式，μ＝
‑
0.0434Λ2+1.4020Λ
‑
1.5322获取“形状
‑
斜率”关系；
[0015]其中μ为形状参数，Λ为斜率参数。
[0016]更进一步的，将斜率参数Λ对应的大于75％分位分布的形状参数μ的降雨样本归为第一种类型雨滴直径大但浓度低的降雨类型；
[0017]将斜率参数Λ对应的小于25％分位分布的形状参数μ的降雨样本归为第二种类型降雨雨滴直径小但浓度高的降雨类型；
[0018]更进一步的，所述方法将每个降雨样本除对应各自的形状和斜率参数外，相对于第一种类型雨滴直径大但浓度低的降雨类型，对给定水平反射率Z
HH
，对应有更大的差分反射率Z
DR
；反之，对应第二种类型雨滴直径小但浓度高的降雨类型，对应的差分反射率Z
DR
、小于第一种类型。
[0019]更进一步的，第一种类型和第二种类型分别对应不同的“水平反射率
‑
差分反射率”关系如下：
[0020][0021][0022]由此，将双偏振雷达实时输出的水平反射率与差分反射率进行筛选；
[0023]如果某个降雨时刻，雷达输出的水平反射率与差分反射率的对应关系位于公式(5)，则认为该气候态降雨类型属于第一种类型雨滴直径大但浓度低的降雨类型；
[0024]反之，若雷达输出的水平反射率与差分反射率的对应关系位于公式(6)，则认为该气候态降雨类型属于第二种类型雨滴直径小但浓度高的降雨类型。
[0025]更进一步的，将雷达输出的水平反射率与差分反射率的对应关系位于公式(5)的雨滴样本重新回到“形状
‑
斜率”，可获得新的适用于第一种类型雨滴直径大但浓度低本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种适用不同气候态降雨的双偏振气象雷达雨滴谱反演方法，其特征在于，所述方法根据自然界中的气候态降雨滴谱特征对降雨进行分类，并依据不同气候态降雨的“形状
‑
斜率”关系，分别对应不同的“水平反射率与差分反射率”关系，最终依据实时提供的双偏振雷达的水平反射率和差分反射率，调取不同的公式进行实时的双偏振雷达的雨滴谱反演，进而得到实际气候降雨情况。2.根据权利要求1所述的适用不同气候态降雨的双偏振气象雷达雨滴谱反演方法，其特征在于，所述方法将自然界中的气候态降雨滴谱特征分为三大类，其中第一种类型为降雨雨滴直径大但浓度低，第二种类型为降雨雨滴直径小但浓度高，第三种类型介于第一种类型和第二种类型之间。3.根据权利要求2所述的适用不同气候态降雨的双偏振气象雷达雨滴谱反演方法，其特征在于，所述第一种类型通过公式，μ＝0.0411Λ2+1.4933Λ
‑
1.4450获取“形状
‑
斜率”关系；所述第二种类型通过公式，μ＝
‑
0.0330Λ2+1.1738Λ
‑
1.7280获取“形状
‑
斜率”关系；所述第三种类型通过公式，μ＝
‑
0.0434Λ2+1.4020Λ
‑
1.5322获取“形状
‑
斜率”关系；其中μ为形状参数，Λ为斜率参数。4.根据权利要求3所述的适用不同气候态降雨的双偏振气象雷达雨滴谱反演方法，其特征在于，将斜率参数Λ对应的大于75％分位分布的形状参数μ的降雨样本归为第一种类型雨滴直径大但浓度低的降雨类型；将斜率参数Λ对应的小于25％分位分布的形状参数μ的降雨样本归为第二种类型降雨雨滴直径小但浓度高的降雨类型。5.根据权利要求1所述的适用不同气候态降雨的双偏振气象雷达雨滴谱反演方法，其特征在于，所述方法将每个降雨样本除对应各自的形状和斜率参数外，相对于第一种类型雨滴直径大但浓度低的降雨类型，对给定水平反射率Z
HH
，对应有更大的差分反射率Z
DR
；反之，对应第二种类型雨滴直径小但浓度高的降雨类型，对应的差分反射率Z
DR
、小于第一种类型。6.根据权利要求5所述的适用不同气候态降雨的双偏振气象雷达雨滴谱反演方法，其特征在于，第一种类型和第二种类型分别对应不同的“水平反射率
‑...

【专利技术属性】
技术研发人员：鲍旭炜，张帅，
申请(专利权)人：中国气象局上海台风研究所上海市气象科学研究所，
类型：发明
国别省市：