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C波段双线偏振天气雷达零度层亮带识别和订正

曹杨 陈洪滨 苏德斌

曹杨, 陈洪滨, 苏德斌. C波段双线偏振天气雷达零度层亮带识别和订正. 应用气象学报, 2018, 29(1): 84-96. DOI: 10.11898/1001-7313.20180108..
引用本文: 曹杨, 陈洪滨, 苏德斌. C波段双线偏振天气雷达零度层亮带识别和订正. 应用气象学报, 2018, 29(1): 84-96. DOI: 10.11898/1001-7313.20180108.
Cao Yang, Chen Hongbin, Su Debin. Identification and correction of the bright band using a C-band dual polarization weather radar. J Appl Meteor Sci, 2018, 29(1): 84-96. DOI:  10.11898/1001-7313.20180108.
Citation: Cao Yang, Chen Hongbin, Su Debin. Identification and correction of the bright band using a C-band dual polarization weather radar. J Appl Meteor Sci, 2018, 29(1): 84-96. DOI:  10.11898/1001-7313.20180108.

C波段双线偏振天气雷达零度层亮带识别和订正

DOI: 10.11898/1001-7313.20180108
资助项目: 

国家重点研发计划 2017YFA0603504

公益性行业(气象)科研专项 GYHY201106046

国家自然科学基金项目 41275039

国家自然科学基金项目 41375039

北京市自然科学基金项目 8141002

详细信息
    通信作者:

    陈洪滨, E-mail:chb@mail.iap.ac.cn

Identification and Correction of the Bright Band Using a C-band Dual Polarization Weather Radar

  • 摘要: 利用2013年8月北京C波段双偏振多普勒天气雷达体扫数据、探空资料和地面雨量站资料,获得反射率因子垂直廓线(vertical profile of reflectivity,VPR)识别零度层亮带,比较平均反射率因子垂直廓线(mean VPR,MVPR)、显著反射率因子垂直廓线(apparent VPR,AVPR)和显著相关系数垂直廓线(apparent vertical profile of correlation coefficient,AVPCC)3种零度层亮带订正方法的效果,并利用地面雨量站资料进行定量降水估计(quantity precipitation estimation,QPE)验证订正效果。结果表明:采用MVPR和0℃层高度能有效识别零度层亮带,零度层亮带厚度为0.8~1.5 km;经3种方法订正后,零度层亮带影响区得到了不同程度的抑制,其中MVPR法订正效果最差,基本未能减弱零度层亮带的影响,AVPR法和AVPCC法的订正效果较好,明显减弱了零度层亮带影响区的回波强度,订正后回波更均匀。利用地面雨量站数据进行QPE验证表明:经零度层亮带订正后雷达估测的降水与地面雨量站实测降水更接近,也表明AVPR法和AVPCC法效果更好。
  • 图  1  反射率因子垂直廓线

    (a)2013年8月4日20:29,(b)2013年8月11日21:03

    Fig. 1  Mean vertical profile of reflectivity

    (a)2029 BT 4 Aug 2013, (b)2103 BT 11 Aug 2013

    图  2  0℃层高度和零度层亮带顶高度时间序列

    (a)2013年8月4日,(b)2013年8月11日

    Fig. 2  Time series of 0℃ isotherm height and top of bright band

    (a)4 Aug 2013, (b)11 Aug 2013

    图  3  零度层亮带顶高度、零度层亮带底高度和反射率因子峰值高度时间序列

    (a)2013年8月4日,(b)2013年8月11日

    Fig. 3  Time series of top, bottom of bright band and the height of peak reflectivity

    (a)4 Aug 2013, (b)11 Aug 2013

    图  4  2013年8月4日20:29 3.4°仰角相关系数PPI图(a)及相关系数和反射率因子垂直廓线(b)

    Fig. 4  The PPI of correlation coefficient(a) and vertical profiles of correlation coefficient and reflectivity(b) at 3.4° elevation at 2029 BT 4 Aug 2013

    图  5  2013年8月4日20:29 2.4°仰角反射率因子PPI图

    (a)订正前, (b)MVPR法订正, (c)AVPR法订正, (d)AVPCC法订正

    Fig. 5  PPI of reflectivity at 2.4° elevation at 2029 BT 4 Aug 2013

    (a)before correction, (b)correction by MVPR, (c)correction by AVPR, (d)correction by AVPCC

    图  6  2013年8月11日21:03 2.4°仰角反射率因子PPI图

    (a)订正前,(b)MVPR法订正,(c)AVPR法订正,(d)AVPCC法订正

    Fig. 6  PPI of reflectivity at 2.4° elevation at 2103 BT 11 Aug 2013

    (a)before correction, (b)correction by MVPR, (c)correction by AVPR, (d)correction by AVPCC

    图  7  图 5对应过程的反射率因子与选定雨量站分布

    (三角形表示低仰角扫描时受零度层亮带影响的雨量站,正方形表示低仰角扫描时不受零度层亮带影响的雨量站;圆圈表示高仰角扫描时受零度层亮带影响的雨量站,与低仰角不受零度层亮带影响的雨量站相同)(a)3.4°仰角,(b)5.3°仰角

    Fig. 7  Distribution of the reflectivity and gauges shown in Fig. 5

    (triangles and squares denote gauges affected and unaffected by bright band in low tilt, respectively; circles denote gauges affected by bright band in high tilt, which are gauges unaffected by bright band in low tilt) (a)3.4° elevation, (b)5.3° elevation

    图  8  图 6对应过程的反射率因子与选定雨量站分布

    (三角形表示低仰角扫描时受零度层亮带影响的雨量站,正方形表示低仰角扫描时不受零度层亮带影响的雨量站;圆圈表示高仰角扫描时受零度层亮带影响的雨量站,与低仰角不受零度层亮带影响的雨量站相同)(a)4.3°仰角,(b)6.69°仰角

    Fig. 8  Distribution of the reflectivity and gauges shown in Fig. 6

    (triangles and squares denote gauges affected and unaffected by bright band in low tilt, respectively; circles denote gauges affected by bright band in high tilt, which are gauges unaffected by bright band in low tilt) (a)4.3° elevation, (b)6.69° elevation

    图  9  受零度层亮带影响雨量站实测降雨强度和反射率因子时间序列

    (a)2013年8月4日,(b)2013年8月11日

    Fig. 9  Time series of reflectivity and rainfall intensity from gauge observation effected by bright band

    (a)4 Aug 2013, (b)11 Aug 2013

    图  10  2013年8月4日和8月11日雷达反射率因子与地面雨量站实测降水强度散点图

    Fig. 10  Scatter plot of reflectivity and rainfall intensity of gauge observation on 4 Aug 2013 and 11 Aug 2013

    图  11  2013年8月4日和8月11日地面雨量站实测降水强度和雷达估测降水强度散点图

    Fig. 11  Scatter plot of rainfall intensity between gauge observation and radar estimation on 4 Aug 2013 and 11 Aug 2013

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出版历程
  • 收稿日期:  2017-06-05
  • 修回日期:  2017-10-09
  • 刊出日期:  2018-01-31

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