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星载双频风场雷达热带气旋降雨区测风模拟

窦芳丽 卢乃锰 谷松岩

窦芳丽, 卢乃锰, 谷松岩. 星载双频风场雷达热带气旋降雨区测风模拟. 应用气象学报, 2012, 23(4): 467-477..
引用本文: 窦芳丽, 卢乃锰, 谷松岩. 星载双频风场雷达热带气旋降雨区测风模拟. 应用气象学报, 2012, 23(4): 467-477.
Dou Fangli, Lu Naimeng, Gu Songyan. Wind retrieval simulation in tropical cyclone for FY-3 dual-frequency WFR. J Appl Meteor Sci, 2012, 23(4): 467-477.
Citation: Dou Fangli, Lu Naimeng, Gu Songyan. Wind retrieval simulation in tropical cyclone for FY-3 dual-frequency WFR. J Appl Meteor Sci, 2012, 23(4): 467-477.

星载双频风场雷达热带气旋降雨区测风模拟

资助项目: 

国家863计划项目“星载毫米/亚毫米波云雨大气遥感的仿真数值模拟研究” 2007AA12Z115

详细信息
    通信作者:

    卢乃锰, E-mail: lunm@cma.gov.cn

Wind Retrieval Simulation in Tropical Cyclone for FY-3 Dual-Frequency WFR

  • 摘要: 基于大气辐射传输理论分别建立Ku波段和C波段的降雨模型,模拟热带气旋降雨区洋面的雷达回波并反演了洋面10 m风场,用于研究降雨对测风的影响以及风云三号双频风场雷达 (WFR) 的测风能力。分析表明:回波的衰减或增强取决于降雨衰减项和后向散射项的相对大小;热带气旋的降雨使反演风速偏小,风向精度降低,Ku波段相对于C波段更易受影响,在高风速 (超过30 m·s-1) 条件下,可达5~20 m·s-1的负风速偏差。反演结果表明:双频反演的新方法能够结合Ku波段与C波段的优势,双频最大似然估计 (MLE) 方法在分辨率上优于C波段单频反演,相对Ku单频反演能降低降雨对测风的衰减作用,结合双频MLE方法和C波段单频反演优势的分区反演方法可以显著减小降雨偏差,提高风速反演精度,在有风云三号湿度计同步观测的条件下,是提高热带气旋降雨区测风精度的有效手段。
  • 图  1  RdB与C波段、Ku波段双向衰减系数、体散射项关系

    Fig. 1  Two-way attenuation coefficient and volume-scattering factor versus RdB at C and Ku-band

    图  2  不同风速条件下C波段、Ku波段A0A2与降雨率的关系

    Fig. 2  A0, A2 at C and Ku-band versus rainfall rate at different wind speeds

    图  3  不同降雨率条件下C波段、Ku波段Δσ0与模式风速的关系

    Fig. 3  Δσ0 at C and Ku-band versus wind speed at different rainfall rates

    图  4  不同模式风速区间反演风速和模式风速之差与降雨率的关系

    Fig. 4  The distinction between retrieved wind speed and simulated wind speed versus rainfall rate in different wind speed sections

    图  5  加噪后两波段反演风速和模式风速之差与模式风速间的关系

    (a) C波段加系统噪声,(b) C波段加地球物理噪声,(c) Ku波段加系统噪声,(d) Ku波段加地球物理噪声

    Fig. 5  The distinction between noises added retrieved wind speed and simulated wind speed at C and Ku-band versus real wind speed (a) system-noise added to C-band, (b) geo-noise added to C-band, (c) system-noise added to Ku-band, (d) geo-noise added to Ku-band

    图  6  传统的C波段单频反演风速 (a)、Ku波段单频反演风速 (b)、双频MLE方法反演风速 (c)、分区反演风速 (d) 与模式风速对比

    Fig. 6  Comparisons between conventional C-band (a), Ku-band single-frequency retrieved wind speed (b), dual-frequency retrieved wind speed (c), partitioned retrieved wind speed (d) and simulated wind speed

    图  7  热带气旋Ivan反演风场分布 (a) C波段单频反演风场,(b) Ku波段单频反演风场,(c) 双频MLE方法反演风场,(d) 双频分区反演风场

    Fig. 7  Distrbutions of C-band retrieved wind field (a), Ku-band retrieved wind field (b), dual-frequency retrieved wind field (c) and dual-frequency partitioned retrieved wind field (d) of Typhoon Ivan

  • [1] 刘喆, 韩志刚, 赵增亮, 等.利用ATOVS反演产品分析"云娜"台风.应用气象学报, 2006, 17(4):473-477. doi:  10.11898/1001-7313.20060413
    [2] 郭杨, 卢乃锰, 谷松岩.毫米/亚毫米波探测大气温度和湿度的通道选择.应用气象学报, 2010, 21(6):716-723. doi:  10.11898/1001-7313.20100608
    [3] 谷松岩, 王振占, 李靖, 等.风云三号A星微波湿度计主探测通道辐射特性.应用气象学报, 2010, 21(3): 335-342. doi:  10.11898/1001-7313.20100309
    [4] 游然, 卢乃锰, 邱红, 等.用PR资料分析热带气旋卡特里娜降水特征.应用气象学报, 2011, 22(2):203-213. doi:  10.11898/1001-7313.20110209
    [5] 杜明斌, 杨引明, 杨玉华, 等.FY-3A微波资料偏差订正及台风路径预报应用.应用气象学报, 2012, 23(1):89-95. http://qikan.camscma.cn/jams/ch/reader/view_abstract.aspx?file_no=20120110&flag=1
    [6] Draper D W, Long D G. Simultaneous wind and rain retrieval using seawinds data. IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing, 2004, 42(7): 1411-1423. doi:  10.1109/TGRS.2004.830169
    [7] Hilburn K A, Wentz F J, Smith D K, et al. Correcting active scatterometer data for the effects of rain using passive radiometer data. Journal of Applied Meterology and Climatology, 2005, 45: 382-398. doi:  10.1175/JAM2357.1
    [8] Fernandez D E, Carswell J R, Frasier S, et al. Dual-polarized C-and Ku-band ocean backscatter response to hurricane-force winds. J Geophys Res, 2006, 111: 1-17. doi:  10.1029/2005JC003048/full#footer-citing
    [9] Nie C, Long D G. A C-band wind/rain backscatter model. IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing, 2007, 45(3): 621-631. doi:  10.1109/TGRS.2006.888457
    [10] Nie C, Long D G. A C-band scatterometer simultaneous wind/rain retrieval method. IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing, 2008, 46(11): 3618-3631. doi:  10.1109/TGRS.2008.922146
    [11] 杨吉龙, 张雪虎, 陈秀万, 等.降雨影响散射计测风的初步研究.遥感技术与应用, 2005, 20(1): 157-161. doi:  10.11873/j.issn.1004-0323.2005.1.157
    [12] 张亮, 黄思训, 钟剑, 等.基于降雨率的GMF+RAIN模型构建及在台风风场反演中的应用.物理学报, 2010, 59(10): 7478-7490. doi:  10.7498/aps.59.7478
    [13] Laupattarakasem P, Alsweiss S, El-Nimri S, et al. Improved high wind speed retrievals using AMSR and the next generation NASA dual frequency scatterometer. MicroRad, 2010, 11: 134-139. http://ieeexplore.ieee.org/document/5559575/?reload=true
    [14] Lin C C, Rommen B, Wilson J J W. An analysis of a rotating, range-gated, fanbeam spaceborne scatterometer concept. Geoscience and Remote Sensing, 2000, 38(5):2114-2121. doi:  10.1109/36.868870
    [15] Tripoli G J. A nonhydrostatic mesoscale model designed to simulate scale interaction. Mon Wea Rev, 120:1342-1359. doi:  10.1175/1520-0493(1992)120<1342:ANMMDT>2.0.CO;2
    [16] Donnelly W J, Carswell J R, McIntosh R E, et al. Revised ocean backscatter models at C and Ku band under high-wind conditions. J Geophys Res, 1999, 104: 11485-11497. doi:  10.1029/1998JC900030
    [17] Tournadre J, Quilfen Y. Impact of rain cell on scatterometer data: 1.Theory and modeling. J Geophys Res, 2003, 108: 1-14. doi:  10.1029/2002JC001428/full
    [18] 乌拉比, 穆尔.微波遥感 (第一卷)——微波遥感基础和辐射测量学.北京:科学出版社, 1988:140-143.
    [19] Haynes J M, Marchand R T, Luo Z, et al. A multipurpose radar simulation package: QuickBeam. Bull Amer Meteor Soc, 2007, 88: 1723-1727. doi:  10.1175/BAMS-88-11-1723
    [20] 解学通, 方裕, 陈晓翔, 等.基于最大似然估计的海面风场反演算法研究.地理与地理信息科学, 2005, 21(1): 30-33. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-DLGT200501009.htm
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出版历程
  • 收稿日期:  2011-09-06
  • 修回日期:  2012-05-21
  • 刊出日期:  2012-08-31

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