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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

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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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