利用低反射率因子区域订正双偏振雷达Zdr参数
摘要
天气雷达是云和降水物理研究、强风暴监测、人工影响天气作业指挥的有力工具。随着计算机技术的进步,天气雷达技术得到了很快的发展。双偏振多普勒天气雷达是近年才发展起来的新型天气雷达,可以测量反射率因子Zh、差分反射率Zdr、传播相移差Kdp和相关系数ρhv等雷达参数。双偏振多普勒天气雷达发射两种相互正交的线极化波,不仅能得到气象目标的幅度信息(强度)、相位信息(速度和谱宽),还能根据定量测得的回波信号的偏振信息计算出气象目标中极为重要的微物理场的信息(如云内粒子的相态、排列取向、空间分布和尺度谱等),这些信息不仅能极大地提高对气象目标的识别能力,加强对灾害性天气和危险航线的预报和保障能力,而且在评估大气环境侵蚀参数等特殊气象保障方面也有很大的应用价值。差分反射率Zdr是反映云雨目标特征的主要参数之一,Zdr参数的测量误差也是双偏振多普勒天气雷达的一个关键技术指标。通常,随着雷达的不断使用、系统的各个部分都会出现不同程度的老化现象,加上外界环境因素的影响,天线在水平极化状态下的增益与在垂直极化状态下的增益可能会出现不一致,发射、接收支路的波导馈线对发射信号和接收信号的传输损耗也可能会发生变化,功分器对发射功率的分配也有可能出现偏差,上述因素都能对Zdr参数的测量引入系统误差。这种误差可以通过设定补偿参数的方法来进行订正。本文提出了一种利用雷达反射率因子进行Zdr参数订正的方法。这种方法通过分析雷达探测的反射率因子数据,寻找低反射率因子区域对应的Zdr 参数进行统计。通过调节补偿参数的大小,使雷达探测的低反射率因子区域对应的Zdr 参数均值趋于零,从而计算出Zdr 参数的测量误差。此方法利用雷达探测到的原始数据进行计算来消除Zdr 参数的系统误差,不但可以随时进行误差订正,还可以对历史资料进行订正。通过对个例进行分析,表明此方法在实际应用中在一定程度上可以提高双偏振多普勒天气雷达Zdr参数的探测精度。