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双多普勒雷达风场反演误差和资料的质量控制

刘黎平 张沛源 梁海河 牛昉 周海光

刘黎平, 张沛源, 梁海河, 等. 双多普勒雷达风场反演误差和资料的质量控制. 应用气象学报, 2003, 14(1): 17-29..
引用本文: 刘黎平, 张沛源, 梁海河, 等. 双多普勒雷达风场反演误差和资料的质量控制. 应用气象学报, 2003, 14(1): 17-29.
Liu Liping, Zhang Peiyuan, Liang Haihe, et al. Error estimation in wind fields derived from dual-Doppler radar and data quality control. J Appl Meteor Sci, 2003, 14(1): 17-29.
Citation: Liu Liping, Zhang Peiyuan, Liang Haihe, et al. Error estimation in wind fields derived from dual-Doppler radar and data quality control. J Appl Meteor Sci, 2003, 14(1): 17-29.

双多普勒雷达风场反演误差和资料的质量控制

资助项目: 

973“中国暴雨”项目 G1998040912

Error Estimation in Wind Fields Derived from Dual-Doppler Radar and Data Quality Control

  • 摘要: 提出了用双多普勒雷达观测资料进行回波强度、径向速度和方位定位的质量控制方法,以及利用概率分布法订正配对的双多普勒雷达回波强度的方法。以2001年973“中国暴雨”外场试验期间获取的双多普勒雷达观测资料为例,比较了合肥、马鞍山和宜昌、荆州的两对双多普勒雷达同步观测的回波强度、径向速度和方位的改变对观测数据对比的影响;分析了这两对双多普勒雷达径向速度测量误差引起的风场反演的误差。结果表明:两对双多普勒雷达观测的回波强度和径向速度的空间位置和变化趋势比较一致,合肥与马鞍山雷达的回波强度有一定差异,径向速度也有1~2 m/s的差异。风场反演的误差与风场的方向、大小、空间位置等有关。在两个径向速度夹角在40°~140°范围内,共面上的风场的反演误差在1~2倍的雷达探测径向速度的误差范围内。
  • 图  1  双多普勒雷达观测示意图

    图  2  双多普勒雷达反演风场示意图

    图  3  雷达测量径向速度的统计误差引起的合肥、马鞍山双多普勒雷达 (a) 和宜昌、荆州双多普勒雷达 (b) 的σx(单位:m/ s)

    图  4  雷达测量径向速度的统计误差引起的合肥、马鞍山双多普勒雷达 (a) 和宜昌、荆州双多普勒雷达 (b) 的σy(单位:m/s)

    图  5  在Ψ=45°, V=10 m/s时, 风速大小 (a) 和方向 (b) 的反演误差 (单位:风速—m/s, 方向—°)

    图  6  雷达测量径向速度的系统误差造成的垂直于雷达连线的速度分量的反演误差 (m/ s)

    图  7  2001年6月18日13:00合肥雷达、马鞍山雷达观测的回波强度 (Z) l km×1 km格点在方位旋转前(a) 和旋转后(b) 一对一的对比和不同回波强度的概率(P)分布图 (c)(Z1为合肥雷达观测的回波强度,Z2为马鞍山雷达观测的回波强度)

    图  8  2001年7月13日19:04合肥雷达、马鞍山雷达观测的回波强度l km×1 km格点在方位旋转前(a) 和旋转后(b) 一对一的对比和不同回波强度的概率分布图 (c)(Z1为合肥雷达观测的回波强度,Z2为马鞍山雷达观测的回波强度)

    图  9  2001年6月17日22:57宜昌、荆州雷达观测的回波强度l km×1 km格点在方位旋转前(a) 和旋转后(b) 的对比及不同回波强度的概率分布图 (c)(Z1为宜昌雷达观测的回波强度,Z2为荆州雷达观测的回波强度)

    图  10  2001年6月18日13:00 (a) 和7月14日03:22 (b) 合肥、马鞍山雷达连线上方2 km等高线上的径向速度的对比 (其中将马鞍山的径向速度改变了符号以方便比较)

    图  11  2001年6月28日00:28宜昌、荆州雷达连线上方2 km等高线上的径向速度的对比 (其中将荆州的径向速度改变了符号以方便对比)

    表  1  多普勒雷达系统主要参数

    表  2  马鞍山、荆州雷达不同旋转角度时配对雷达1 km×1 km格点上回波的标准差和相关系数

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出版历程
  • 收稿日期:  2001-12-27
  • 修回日期:  2002-03-01
  • 刊出日期:  2003-02-28

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