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一种抑制降水对风廓线雷达水平风干扰的方法

林晓萌 何平 黄兴友

林晓萌, 何平, 黄兴友. 一种抑制降水对风廓线雷达水平风干扰的方法. 应用气象学报, 2015, 26(1): 66-75. DOI: 10.11898/1001-7313.20150107..
引用本文: 林晓萌, 何平, 黄兴友. 一种抑制降水对风廓线雷达水平风干扰的方法. 应用气象学报, 2015, 26(1): 66-75. DOI: 10.11898/1001-7313.20150107.
Lin Xiaomeng, He Ping, Huang Xingyou. A method to suppress the precipitation interference on horizontal wind of wind profile radar. J Appl Meteor Sci, 2015, 26(1): 66-75. DOI:  10.11898/1001-7313.20150107.
Citation: Lin Xiaomeng, He Ping, Huang Xingyou. A method to suppress the precipitation interference on horizontal wind of wind profile radar. J Appl Meteor Sci, 2015, 26(1): 66-75. DOI:  10.11898/1001-7313.20150107.

一种抑制降水对风廓线雷达水平风干扰的方法

DOI: 10.11898/1001-7313.20150107
资助项目: 

公益性行业 (气象) 科研专项 GYHY200906039

公益性行业 (气象) 科研专项 GYHY201306076

详细信息
    通信作者:

    何平, email: heping@cma.gov.cn

A Method to Suppress the Precipitation Interference on Horizontal Wind of Wind Profile Radar

  • 摘要: 降水条件下,风廓线雷达 (wind profiler radar,WPR) 能够同时接收到大气湍流回波和降水粒子的散射回波,降水信号谱与湍流信号谱叠加在一起。风廓线雷达计算水平风时,若采用叠加在一起的功率谱处理降水条件下的探测数据,必将导致后期水平风的合成严重失真。该文首先对原始功率谱数据进行插值和平滑处理,通过功率谱曲线极大值点的个数判断其是否受到降水影响。对于受到降水影响的功率谱,依据湍流谱和降水谱均趋于对称型的特点,用两种方法分别对不同特征的功率谱曲线进行湍流谱和降水谱的分离处理,继而利用分离出的湍流谱信号反演水平风场。研究选取广东省湛江站风廓线雷达2013年6月及7月两次实测降水过程,分析结果表明:用湍流谱代替原始功率谱反演的风场,一致性较处理前有明显提高,从而证明了该分离方法的可行性。
  • 图  1  广东省湛江站风廓线雷达2013年6月15日19:01降水过程中垂直波束3个高度的功率谱密度

    Fig. 1  The radar power spectrum of vertical beam on 3 heights during a precipitation process of 1901 BT 15 June 2013 at Zhanjiang Station in Guangdong

    图  2  风廓线雷达5波束示意图

    Fig. 2  Schematic diagram of WPR's 5 beams

    图  3  自动识别为单峰 (a) 和双峰 (b) 的功率谱示例

    Fig. 3  Schematic of spectrum identified as one peak (a) and double peaks (b)

    图  4  利用对称法 (a) 和差值法 (b) 分离湍流谱和降水谱

    Fig. 4  Separation of symmetry treatment (a) and subtraction treatment (b)

    图  5  不同高度上湍流谱分离效果示意图

    Fig. 5  Spectrum of atmosphere turbulence separated from original spectrum on different height

    图  6  谱识别和谱分离流程图

    Fig. 6  Flow chart of spectrum identification and separation

    图  7  广东省湛江站2013年6月15日17:00—21:00(a) 及2013年7月27日21:00—7月28日01:00(b) 降水过程谱宽图

    Fig. 7  Spectral width of precipitation during 1700-2100 BT on 15 June 2013(a) and from 2100 BT 27 July to 0100 BT 28 July in 2013(b) at Zhanjiang Station of Guangdong

    图  8  广东省湛江站风廓线雷达2013年6月15日19:01(a) 及2013年7月27日23:02(b) 功率谱随高度分布图

    Fig. 8  Spectral distribution with height at 1901 BT on 15 June 2013(a) and 2302 BT on 27 July 2013(b) of WPR at Zhanjiang Station of Guangdong

    图  9  广东省湛江站2013年6月15日18:08—20:20降水谱分离前 (a) 与分离后 (b) 风羽图

    Fig. 9  Wind feathers before the treatment (a) and after the treatment (b) during 1808-2020 BT on 15 June 2013 at Zhanjiang Station of Guangdong

    图  10  广东省湛江站2013年7月27日22:14—23:59降水谱分离前 (a) 与分离后 (b) 风羽图

    Fig. 10  Wind feathers before the treatment (a) and after the treatment (b) during 2214-2359 BT on 27 July 2013 at Zhanjiang Station of Guangdong

    表  1  广东省湛江站风廓线雷达参数

    Table  1  WPR parameters at Zhanjiang Station of Guangdong

    参数 取值
    采样频率/MHz 60
    发射波长/mm 674
    脉冲重复频率/Hz 20000
    起始采样库的距离高度/m 150
    终止采样库的距离高度/m 3630
    探测模式
    距离库长/m 120
    发射功率/kW 7.7
    相干累积 200
    FFT点数 256
    谱平均数 5
    下载: 导出CSV
  • [1] 周旭辉.风廓线雷达功率谱密度数据处理算法研究.南京:南京信息工程大学, 2011.
    [2] 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. doi:  10.11898/1001-7313.20050226
    [3] 何平, 朱小燕, 阮征, 等.风廓线雷达探测降水过程的初步研究.应用气象学报, 2009, 8(4):465-470. doi:  10.11898/1001-7313.200904011
    [4] 阮征, 葛润生, 吴志根.风廓线仪探测降水云体结构方法的研究.应用气象学报, 2002, 13(3):330-338. http://qikan.camscma.cn/jams/ch/reader/view_abstract.aspx?file_no=20020343&flag=1
    [5] 杨馨蕊.风廓线雷达数据质量控制方法探讨及其应用.北京:中国气象科学研究院, 2009.
    [6] 杨新蕊, 马舒庆, 吴蕾.UHF风廓线雷达降水数据判别方法的比较与评价.大气科学学报, 2010, 33(5):576-581. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-NJQX201005009.htm
    [7] 腾志遥, 贺红兵.风廓线雷达数据质量控制方法.雷达与对抗, 2008(1):10-15. http://cdmd.cnki.com.cn/Article/CDMD-85101-2009109176.htm
    [8] Wuertz D B, WeberB L, Strauch R G, et al.Effects of precipitation on UHF wind-profiler measurements.J Atmos Oceanic Tech, 1988, 5:450-465. doi:  10.1175/1520-0426(1988)005<0450:EOPOUW>2.0.CO;2
    [9] Steiner A, Richner H.Separation of clear-air echoes from precipitation echoes in UHF wind profiler measurements.Ann Geo-phys, 1994, 12:497-505.
    [10] Ralph F M, Neiman P J, Uffieux D.Precipitation identification from radar wind profiler spectral moment data:Vertical velocity histograms, velocity variance, and signal power-vertical velocity correlations.J Atmos Oceanic Tech, 1995, 13:545-559. https://www.researchgate.net/publication/249604150_Precipitation_Identification_from_Radar_Wind_Profiler_Spectral_Moment_Data_Vertical_Velocity_Histograms_Velocity_Variance_and_Signal_Power-Vertical_Velocity_Correlations
    [11] McDonald A J, Carey-Smith T K, Hooper D A, et al.The effect of precipitation on wind-profiler clear air returns.Ann Geo-phys, 2004, 22:3959-3970. https://www.researchgate.net/profile/Adrian_Mcdonald2/publication/41119483_The_effect_of_precipitation_on_wind-profiler_clear_air_returns/links/09e4151271521d0407000000.pdf?origin=publication_detail
    [12] 王晓蕾.风廓线雷达探测降水云体中雨滴谱的试验研究.南京:南京信息工程大学, 2009. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-GYQX201002026.htm
    [13] 张旭, 周秀骥.大气折射率结构系数Cn2的观测实验.应用气象学报, 1994, 5(1):19-26. http://qikan.camscma.cn/jams/ch/reader/view_abstract.aspx?file_no=19940105&flag=1
    [14] 何平.相控阵风廓线雷达.北京:气象出版社, 2006.
    [15] 张培昌, 杜秉玉, 戴铁丕.雷达气象学.北京:气象出版社, 2006.
    [16] 何平, 李柏, 吴蕾, 等.确定风廓线雷达功率谱噪声功率方法.应用气象学报, 2013, 24(3):297-303. doi:  10.11898/1001-7313.20130305
    [17] 钟刘军, 阮征, 葛润生, 等.风廓线雷达回波信号强度定标方法.应用气象学报, 2010, 21(5):598-605. doi:  10.11898/1001-7313.20100509
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出版历程
  • 收稿日期:  2014-05-12
  • 修回日期:  2014-10-08
  • 刊出日期:  2015-01-31

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