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雷达与雨量计联合估测降水的相关性分析

东高红 刘黎平

东高红, 刘黎平. 雷达与雨量计联合估测降水的相关性分析. 应用气象学报, 2012, 23(1): 30-39..
引用本文: 东高红, 刘黎平. 雷达与雨量计联合估测降水的相关性分析. 应用气象学报, 2012, 23(1): 30-39.
Dong Gaohong, Liu Liping. Correlation analysis on estimating rainfall using radar-rain gauge calibration. J Appl Meteor Sci, 2012, 23(1): 30-39.
Citation: Dong Gaohong, Liu Liping. Correlation analysis on estimating rainfall using radar-rain gauge calibration. J Appl Meteor Sci, 2012, 23(1): 30-39.

雷达与雨量计联合估测降水的相关性分析

资助项目: 

国家科技支撑计划重点项目 2008BAC37B05

公益性行业 (气象) 科研专项 GYHY201106046

国家科技支撑计划重点项目 2008BAC37B01

详细信息
    通信作者:

    东高红, E-mail: qwerty8825@sina.com

Correlation Analysis on Estimating Rainfall Using Radar-rain Gauge Calibration

  • 摘要: 在对比分析质量控制前后雷达估测降水量与自动雨量计降水量之间相关性的基础上,采用雷达-雨量计联合校准方法,对14种不同密度雨量计校准雷达估测降水的效果进行分析。结果表明:在使用雷达资料和雨量计资料前有必要对资料的质量进行分析与控制。联合雨量计校准雷达能明显提高雷达对降水的估测能力;采用不同密度雨量计校准雷达,随着校准雨量计密度的加大,雷达估测降水的精度不断提高并趋于稳定。校准雷达的效果及所需雨量计密度与降水类型有关,当校准效果相同时,积云强降水过程需要的雨量计密度最大,积混对流性降水过程次之,层云稳定性降水过程需要的雨量计密度最小。不同方法的校准效果不同,卡尔曼滤波方法适合于对稳定性降水的校准,或在雨量计密度低的地区对雷达进行校准;变分校准法和最优插值法的校准效果相当,适合对积混对流性降水的校准,或在雨量计密度高的地区对雷达进行校准。
  • 图  1  天津地面观测站、自动雨量计站点 (相邻距离圈间隔为50 km)(a) 及天津市区自动雨量计站点 (b) 分布

    Fig. 1  Distributions of Tianjin weather stations and rain gauges (the interval between adjacent circles is 50 km)(a) with Tianjin urban rain gauges (b)

    图  2  2005年7月30日07:37天津雷达0.5°仰角PPI图 (a) 质量控制前,(b) 质量控制后

    Fig. 2  0.5° elevation angle Tianjin radar PPI at 0737 UTC 30 July 2005

    (a) before quality control, (b) after quality control

    图  3  雷达估测降水量与雨量计降水量的对比散点图

    Fig. 3  Scatterplot of radar rainfall estimation and rain gauge rainfall

    图  4  校准雷达的雨量计站点密度分布示意图 (相邻距离圈间隔为50 km)

    Fig. 4  Rain gauge site density distribution schematic for calibrated radar (the interval between adjacent circles is 50 km)

    图  5  2008年6月27日、2008年7月14日、2009年4月19日3次降水过程统计指标随校准雨量计密度的变化

    (>50 km表示全区只有1部雨量计参加校准)

    Fig. 5  Performance measures for rain gauge calibration density on 27 June 2008, 14 July 2008 and 19 April 2009

    ( > 50 km denotes only one rain gauge calibration)

    图  6  变分校准法的校准效果

    Fig. 6  The effects of variational calibration method

    表  1  不同校准密度的雨量计站点分布方案

    Table  1  Different density of rain gauge calibration program distribtution

    站点距离/km 密度/(10-3·km-2) 个数
    8 15.6 183
    9 12.3 145
    10 9.9 117
    11 8.2 97
    12 6.9 81
    13 6.0 70
    14 5.1 60
    15 4.4 52
    18 3.1 36
    20 2.5 29
    23 1.9 22
    25 1.5 18
    30 1.1 13
    >50 0.09 1
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  • [1] 张培昌, 杜秉玉, 戴铁丕.雷达气象学.北京:气象出版社, 2001.
    [2] Collier C G. Applications of Weather Radar Systems: A Guide to Uses of Radar Data in Meteorology and Hydrology. Chichester: Ellis Horwood Limited, 1989: 33-34.
    [3] Joss J, Wessels H. Ground Clutter Suppression for Weather Radar Data. Tech Rep COST Tech, Rep 73/WD/130, Note 1297, 1990.
    [4] Keeler R J, Passarelli R E. Signal Processing for Atmospheric Radars//Radar in Meteorology. Amer Meteor Soc, 1990: 199-230.
    [5] Pratte J F, Keeler R J, Gagnon R, ed al. Clutter Processing During Anomalous Propagation Conditions//Preprints, 27th Conf on Radar Meteorology. Amer Meteor Soc, 1995: 139-141.
    [6] Smith P L.Precipitation Measurement and Hydrology: Panel Report//Radar in Meteorology. Amer Meteor Soc, 1990: 607-618.
    [7] Collier C G, Lovejoy S, Austin G L. Analysis of bright bands from 3D radar data//Preprints, 19th Conf on Radar Meteorology. Amer Meteor Soc, 1980: 44-47.
    [8] Kessinger C, Ellis S, Van Andel J. NEXRAD Data Quality Enhancements: The AP Clutter mitigation Scheme//Preprints, 30th International Conference on Radar Meteorology, Amer Meteor Soc, 2001: 707-709.
    [9] 刘黎平, 吴林林, 杨引明.基于模糊逻辑的分布式超折射地物回波识别方法的建立和效果分析.气象学报, 2007, 65(2):253-260. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-QXXB200702010.htm
    [10] 刘黎平, 王致君.双线偏振雷达探测的云和地物回波的特征及其识别方法.高原气象, 1996, 15(3): 303-310. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-GYQX603.005.htm
    [11] Daley R. Atmospheric Data Analysis//Cambridge Atmospheric and Space Science Series. Cambridge: Cambridge University Press, 1991.
    [12] Seo D J. Real-time estimation of rainfall fields using radar rainfall and rain gage data. J Hydro, 1998, 208: 37-52. doi:  10.1016/S0022-1694(98)00141-3
    [13] Dinku T, Anagnostou E, Borga M. Improving radarbased estimation of rainfall over complex terrain. J Appl Meteor, 2002, 41: 1163-1178. doi:  10.1175/1520-0450(2002)041<1163:IRBEOR>2.0.CO;2
    [14] Ninomiya K, Akeyama T. Objective analysis of heavy rainfalls based on radar and gauge measurement. J Meteor Soc Japan, 1978, 50: 206-210. http://ci.nii.ac.jp/naid/40000633612
    [15] 尹忠海, 张沛源.利用卡尔曼滤波校准方法估算区域降水量.应用气象学报, 2005, 16(2): 213-219. http://qikan.camscma.cn/jams/ch/reader/view_abstract.aspx?file_no=20050226&flag=1
    [16] 邓雪娇, 黄浩辉, 吴兑.变分法在校准雷达定量估测降水中的应用.应用气象学报, 2000, 11(2):255-256. http://qikan.camscma.cn/jams/ch/reader/view_abstract.aspx?file_no=20000239&flag=1
    [17] Rosenfeld D, Wolff D B, Amitai E. The windows probability matching method for rainfall measurements with radar. J Appl Meteor, 1994, 33: 682-693. doi:  10.1175/1520-0450(1994)033<0682:TWPMMF>2.0.CO;2
    [18] 史锐, 程明虎, 崔哲虎, 等.用反射率因子垂直廓线联合雨量计校准估测夏季区域强降水.应用气象学报, 2005, 16(6):737-744. http://qikan.camscma.cn/jams/ch/reader/view_abstract.aspx?file_no=20050696&flag=1
    [19] 万玉发, 张家国, 杨洪平, 等.联合雷达网和卫星定量测量与预报长江流域大范围降水.应用气象学报, 1998, 9(1):94-103. http://qikan.camscma.cn/jams/ch/reader/view_abstract.aspx?file_no=19980113&flag=1
    [20] Wilson J W. Integration of radar and rain gage data for improved rainfall measurement. J Appl Meteor, 1970, 9: 489-498. doi:  10.1175/1520-0450(1970)009<0489:IORARD>2.0.CO;2
    [21] Brandes E. Optimizing rainfall estimates with the aid of radar. J Appl Meteor, 1975, 14(7): 1339-1345. doi:  10.1175/1520-0450(1975)014<1339:OREWTA>2.0.CO;2
    [22] Harrold T W, English E J, Nicholass C A. The accuracy of radar-derived rainfall measurements in hilly terrain. Quart J Roy Met Soc, 1974, 100: 331-350. doi:  10.1002/(ISSN)1477-870X
    [23] Collier C G, Harrold T W, Nicholass C A. A Comparison of a Real Rainfall as Measured by a Rain Gauge Calibrated Radar System and Rain Gauge Networks of Various Densities//Preprints, 16th Radar Met Conf. Amer Meteor Soc, 1975: 467-472.
    [24] Woodley W L, Olsen A R, Herndon A, et al. Comparison of gages and radar methods of convective rain measurement. J Appl Meteor, 1975, 14: 909-928. doi:  10.1175/1520-0450(1975)014<0909:COGARM>2.0.CO;2
    [25] Young C B, Bradley A A, Krajewski W F, et al. Evaluating NEXRAD multisensor precipitation estimates for operational hydrologic forecasting. J Hydro, 2000, 1: 241-254. doi:  10.1175/1525-7541(2000)001<0241:ENMPEF>2.0.CO;2
    [26] 刘晓阳, 毛节泰, 李纪人, 等.雷达估测降水模拟史灌河流域径流.北京大学学报:自然科学版, 2002, 38(3):342-349. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-BJDZ200203011.htm
    [27] 张亚萍, 程明虎, 徐慧, 等.雷达定量测量降水在佛子岭流域径流模拟中的应用.应用气象学报, 2007, 18(3):295-305. http://qikan.camscma.cn/jams/ch/reader/view_abstract.aspx?file_no=20070351&flag=1
    [28] Joss J, Gori E G. Shapes of raindrop size distributions. J Appl Meteor, 1978, 17: 1054-1061. doi:  10.1175/1520-0450(1978)017<1054:SORSD>2.0.CO;2
    [29] 李建通, 杨维生, 郭林, 等.提高最优插值法测量区域降水量精度的探讨.大气科学, 2000, 24(2): 263-270. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-DQXK200002013.htm
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出版历程
  • 收稿日期:  2011-05-16
  • 修回日期:  2011-10-18
  • 刊出日期:  2012-02-29

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