風(fēng)廊線雷達(dá)探測零度層亮帶的試驗研究.pdf

1、天氣雷達(dá)探測層狀云降水時,在云體回波的垂直結(jié)構(gòu)中常出現(xiàn)一條水平延伸的強(qiáng)回波帶,帶所在的高度約在大氣溫度為0℃高度附近。上世紀(jì)40年代末,Byers首先觀測到這種現(xiàn)象,稱其為亮帶(bright line)。風(fēng)廓線雷達(dá)數(shù)據(jù)連續(xù)性好、分辨率高,它比天氣雷達(dá)可以獲取分辨率更高的細(xì)致降水云體結(jié)構(gòu)和云體返回信號的全譜信息。利用風(fēng)廓線雷達(dá)數(shù)據(jù)可以對零度層亮帶進(jìn)行詳細(xì)分析,進(jìn)而開展有關(guān)層狀云降水方面的研究。
　　 基于亮帶的特征,本文對自動識別

2、零度層亮帶的方法進(jìn)行了研究。根據(jù)亮帶附近融化層回波強(qiáng)度與速度的大小及其梯度的變化趨勢,自動識別零度層亮帶,并對亮帶附近的各種參數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計分析。利用地面降水和天氣雷達(dá)對識別算法結(jié)果進(jìn)行驗證,并對不合理閾值進(jìn)行訂正。將算法運用到大量連續(xù)觀測的數(shù)據(jù)之后,結(jié)果表明識別算法的成功率較高,可進(jìn)行有效的零度層亮帶識別。通過識別結(jié)果可對不同類型亮帶特征進(jìn)行總結(jié),根據(jù)亮帶特征可對降水云進(jìn)行分類,并且可進(jìn)行降水云的進(jìn)一步研究。
　　 根據(jù)自動識別算

3、法,本文對北京延慶地區(qū)2010年4月至9月對流層風(fēng)廓線雷達(dá)數(shù)據(jù)進(jìn)行亮帶識別。統(tǒng)計結(jié)果得出在共22次降水過程中,18次存在零度層亮帶。在5891個時次觀測數(shù)據(jù)中,降水持續(xù)次數(shù)為1717次,共識別出289次亮帶現(xiàn)象。對識別出的亮帶參數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計分析可得延慶地區(qū)存在層狀云型亮帶和混合型亮帶,混合型亮帶出現(xiàn)的頻率較高。不同類型亮帶譜參數(shù)和回波譜密度分布形式存在差異,對差異進(jìn)行歸納總結(jié),有利于對層狀云降水和混合型降水的深入細(xì)致研究。
　　

4、此外,本文應(yīng)用邊界層風(fēng)廓線雷達(dá)得到零度層亮帶附近區(qū)域中返回信號的譜參數(shù)(功率、平均多普勒速度、速度譜寬)和回波功率譜密度分布隨高度的變化和演變的特征。利用邊界層風(fēng)廓線雷達(dá)可以獲取降水云體的細(xì)致結(jié)構(gòu),對降水云體的微物理過程研究具有重要意義。分析中可以看出零度層亮帶區(qū)附近質(zhì)點的冰水轉(zhuǎn)化過程,云體中大部分冰晶、雪花從-1.3℃附近開始表面融化,0.8℃附近冰晶、雪花的整體冰框架開始破碎分離成尺度較小的液態(tài)降水質(zhì)點,3.5℃附近冰晶、雪花全部融