毫米波云雷达功率谱密度数据的检验与在弱降水滴谱反演中的.PDF

第38 卷第2 期 大 气 科 学 Vol. 38 No. 2 2014 年3 月 Chinese Journal of Atmospheric Sciences Mar. 2014 刘黎平, 谢蕾, 崔哲虎. 2014. 毫米波云雷达功率谱密度数据的检验和在弱降水滴谱反演中的应用研究 [J]. 大气科学, 38 (2): 223–236, doi:10.3878/j. issn.1006-9895.2013.12207. Liu Liping, Xie Lei, Cui Zhehu. 2014. Examination and application of Doppler spectral density data in drop size distribution retrieval in weak precipitation by cloud radar [J]. Chinese Journal of Atmospheric Sciences (in Chinese), 38 (2): 223–236. 毫米波云雷达功率谱密度数据的检验和 在弱降水滴谱反演中的应用研究 1, 2 1 1 刘黎平 谢蕾 崔哲虎 1 中国气象科学研究院灾害天气国家重点实验室，北京100081 2 南京信息工程大学气象灾害预报预警与评估协同创新中心，南京210044 摘 要 本文首先利用数值模拟的方法，分析了利用毫米波云雷达功率谱密度反演雨滴谱时，降水粒子米散射效 应、空气湍流、空气上升速度等对雨滴谱和液态水含量等参数反演的影响；建立了功率谱密度处理及其直接反演 雨滴谱、液态水含量、降水强度和空气上升速度的方法；并利用2012 年7 月在云南腾冲观测的二次弱降水数据， 采用毫米波雷达和Ku 波段微降水雷达观测的回波强度、径向速度垂直廓线以及780 m 高度上的功率谱密度对比 的方法，以及毫米波云雷达观测的780 m 高度上功率谱密度、回波强度与地面雨滴谱计算得到的这些量的对比方 法，分析了毫米波雷达数据的可靠性；并将780 m 高度上毫米波雷达反演的雨滴谱与地面雨滴谱数据进行了对比， 分析了毫米波雷达反演的雨滴谱的准确性；分析了毫米波雷达回波强度偏弱的原因，讨论了该高度以下降水对毫 米波雷达衰减的影响。结果表明：空气湍流对弱降水微物理参数反演影响不大，而空气上升速度和米散射效应均 对反演结果有一定影响；毫米波雷达观测到的径向速度和功率谱密度与微降水雷达比较一致，回波强度的垂直廓 线的形状与微降水雷达也比较一致，但毫米波雷达观测的回波强度偏弱；与雨滴谱计算值相比，毫米波雷达观测 的低层的回波强度也偏弱，天线上的积水是造成毫米波雷达回波强度变弱的主要原因。毫米波雷达观测的低层的 功率谱密度与地面雨滴谱观测的数据形状比较一致，但有一定的位移。毫米波雷达反演的雨滴谱与地面观测的谱 型和粒子大小也比较一致。这些结果初步验证了毫米波雷达观测的功率谱密度及其反演方法的可靠性。 关键词 毫米波云雷达 功率谱密度 雨滴谱反演 文章编号 1006–9895(2014)02–0223–14 中图分类号 P412 文献标识码 A doi:10.3878/j.issn.1006-9895.2013.12207 Examination and Application of