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闽南地区大冰雹超级单体演变的双偏振特征分析 被引量:48
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作者 潘佳文 魏鸣 +3 位作者 郭丽君 阮悦 罗昌荣 巫凌寒 《气象》 CSCD 北大核心 2020年第12期1608-1620,共13页
通过研究大冰雹超级单体风暴的偏振特征、动力及云物理结构的演变,可了解大冰雹形成的物理过程,并获得与大冰雹形成、生长相关的相关征兆偏振特征,进而提升对大冰雹超级单体的预警能力。利用厦门S波段双偏振雷达资料,结合双雷达风场反... 通过研究大冰雹超级单体风暴的偏振特征、动力及云物理结构的演变,可了解大冰雹形成的物理过程,并获得与大冰雹形成、生长相关的相关征兆偏振特征,进而提升对大冰雹超级单体的预警能力。利用厦门S波段双偏振雷达资料,结合双雷达风场反演和粒子相态识别算法对2019年4月22日发生在闽南地区一次导致大冰雹的超级单体进行了分析。研究表明:差分反射率因子(Z dr)大值区位于三体散射(TBSS)的起始位置及反射率因子(Z h)强中心的远端。同时,TBSS中的相关系数(CC)较低,TBSS的偏振特征有助于识别高空中的大冰雹。大冰雹区表现出高Z h和低Z dr的偏振特点,随着大冰雹降落融化,其表面存在外包水膜现象使得大冰雹周围的Z dr增大,CC减小。在超级单体低层的Z h强中心内存在一个差分相位常数(K dp)增大的区域,被称为K dp足。K dp对大冰雹较不敏感,是冰雹融化的较好指标。因此,K dp足可用于指示由冰雹融化导致的下沉气流区。在水平风场上存在明显的双涡旋结构。双涡旋结构有助于超级单体的发展及大冰雹的循环增长。在中气旋的东北侧,存在一个中等强度Z h、低Z dr、高CC的区域,被称为霰带。粒子相态识别算法显示霰带中主要的水凝物为霰。由于靠近中气旋,部分霰作为雹胚被卷入上升气流中。基于上述分析给出大冰雹超级单体的偏振特征和三维风场结构示意图。 展开更多
关键词 双偏振雷达 大冰雹 超级单体 双多普勒雷达风场反演 粒子相态分类
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一次强降水超级单体的双偏振雷达观测分析 被引量:42
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作者 潘佳文 蒋璐璐 +4 位作者 魏鸣 罗昌荣 高丽 郑秀云 彭婕 《气象学报》 CAS CSCD 北大核心 2020年第1期86-100,共15页
为分析强降水超级单体风暴的偏振特征及其动力和云物理结构,利用厦门海沧双偏振雷达数据及常规观测资料,采用多普勒雷达风场反演和粒子相态识别等技术,对2018年5月7日发生在闽南地区的一次导致特大暴雨的强降水超级单体风暴进行了分析,... 为分析强降水超级单体风暴的偏振特征及其动力和云物理结构,利用厦门海沧双偏振雷达数据及常规观测资料,采用多普勒雷达风场反演和粒子相态识别等技术,对2018年5月7日发生在闽南地区的一次导致特大暴雨的强降水超级单体风暴进行了分析,研究表明:(1)相关系数小值区出现在有界弱回波区和钩状回波之前,可指示低层上升气流的位置.(2)在前侧下沉气流南侧的反射率因子梯度大值区附近,存在一个浅薄的差分反射率因子大值区(差分反射率因子弧),其形态与超级单体的发展程度有关.在本次过程中差分反射率因子弧先于钩状回波和中气旋出现,对超级单体的发展具有较好的指示性.(3)在中层的融化层上,差分反射率因子大值区和相关系数小值区呈环形围绕在上升气流周围.差分反射率因子环和相关系数环对确定中层上升气流的位置具有指示意义.(4)差分反射率因子柱位于有界弱回波区的上方,并位于主上升气流附近,在仅有单部雷达进行观测时,差分反射率因子柱可用于识别主上升气流的位置.(5)差分相位常数柱主要由大量混合相态水凝物造成,其位置与地面雨强中心存在较好的对应关系. 展开更多
关键词 双偏振雷达 强降水超级单体 风场反演 粒子相态识别
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Statistics-based Optimization of the Polarimetric Radar Hydrometeor Classification Algorithm and Its Application for a Squall Line in South China 被引量:32
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作者 Chong WU Liping LIU +2 位作者 Ming WEI Baozhu XI Minghui YU 《Advances in Atmospheric Sciences》 SCIE CAS CSCD 2018年第3期296-316,共21页
A modified hydrometeor classification algorithm (HCA) is developed in this study for Chinese polarimetric radars. This algorithm is based on the U.S. operational HCA. Meanwhile, the methodology of statistics-based o... A modified hydrometeor classification algorithm (HCA) is developed in this study for Chinese polarimetric radars. This algorithm is based on the U.S. operational HCA. Meanwhile, the methodology of statistics-based optimization is proposed including calibration checking, datasets selection, membership functions modification, computation thresholds modification, and effect verification. Zhuhai radar, the first operational polarimetric radar in South China, applies these procedures. The systematic bias of calibration is corrected, the reliability of radar measurements deteriorates when the signal-to-noise ratio is low, and correlation coefficient within the melting layer is usually lower than that of the U.S. WSR-88D radar. Through modification based on statistical analysis of polarimetric variables, the localized HCA especially for Zhuhai is obtained, and it performs well over a one-month test through comparison with sounding and surface observations. The algorithm is then utilized for analysis of a squall line process on 11 May 2014 and is found to provide reasonable details with respect to horizontal and vertical structures, and the HCA results---especially in the mixed rain-hail region--can reflect the life cycle of the squall line. In addition, the kinematic and microphysical processes of cloud evolution and the differences between radar- detected hail and surface observations are also analyzed. The results of this study provide evidence for the improvement of this HCA developed specifically for China. 展开更多
关键词 dual polarization radar hydrometeor classification fuzzy logic scheme
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X波段双偏振雷达水凝物粒子相态识别应用研究 被引量:33
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作者 冯亮 肖辉 孙跃 《气候与环境研究》 CSCD 北大核心 2018年第3期366-386,共21页
对云中水凝物粒子分类识别是双偏振雷达的主要应用之一。本文利用IAP-714XDP-A X波段双偏振雷达观测数据,在对其进行质量控制的基础上,利用滑动自适应订正算法对雷达反射率及差分反射率进行衰减订正,进而采用纹理参数SD(ZH)和SD(φDP)... 对云中水凝物粒子分类识别是双偏振雷达的主要应用之一。本文利用IAP-714XDP-A X波段双偏振雷达观测数据,在对其进行质量控制的基础上,利用滑动自适应订正算法对雷达反射率及差分反射率进行衰减订正,进而采用纹理参数SD(ZH)和SD(φDP)区分气象回波与非气象回波,最后建立基于X波段双偏振雷达偏振参量(ZH、ZDR、KDP、ρHV)、环境温度T和纹理参数(SD(ZH)、SD(φDP))的模糊逻辑水凝物粒子分类识别算法。本文通过对2016年8月7日一次低仰角的观测,检验了纹理参数SD(ZH)和SD(φDP)对气象回波和非气象回波的识别效果,结果表明:SD(ZH)与SD(φDP)两者结合可有效区分气象回波和非气象回波;用2015年8月7日北京一次较大范围的降雹个例,对建立的模糊逻辑水凝物粒子分类识别算法进行效果验证,识别降雹落点与地面观测降雹落点一致,表明各种水凝物粒子对应偏振参量取值范围合理;对2016年9月14日一次处于不同发展阶段的多单体对流云进行水凝物粒子分类识别,结果显示处于发展阶段对流云中存在过冷水柱,其形成的微物理过程是对流云中强烈的上升气流将暖层的水滴抬升到0°C层之上形成过冷云雨水,进而冻结形成雹胚并发展成为冰雹。 展开更多
关键词 X波段双偏振雷达 数据质量控制 衰减订正 粒子识别
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X波段双极化雷达对云中水凝物粒子的相态识别 被引量:29
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作者 刘亚男 肖辉 +1 位作者 姚振东 冯亮 《气候与环境研究》 CSCD 北大核心 2012年第6期925-936,共12页
人工影响天气研究需对云中降水粒子的相态和分布结构进行准确识别,以便提高人工影响天气作业效率。中国科学院大气物理研究所的车载X波段双极化雷达可提供与云中降水粒子大小、形状、相态等特征密切相关的4个极化参数:反射率因子、差分... 人工影响天气研究需对云中降水粒子的相态和分布结构进行准确识别,以便提高人工影响天气作业效率。中国科学院大气物理研究所的车载X波段双极化雷达可提供与云中降水粒子大小、形状、相态等特征密切相关的4个极化参数:反射率因子、差分反射率、差分相移率、水平和垂直极化相关系数。利用这4个极化参数加上环境温度作为5个输入参量,建立了降水粒子相态模糊逻辑识别算法,识别的降水粒子有10种:毛毛雨、雨、湿霰、干霰、小雹、大雹、雨加雹、湿雪、干雪、冰晶。利用此雷达的实际观测资料,并与地面和飞机空中实测资料对照,对我国南、北方地区观测的降水天气过程进行分析,结果表明:建立的模糊逻辑算法对云内水凝物粒子的相态识别分类合理。 展开更多
关键词 X 波段双极化雷达 模糊逻辑 相态识别 应用试验
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利用极化雷达分析层状云中水凝物粒子性状分布 被引量:28
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作者 何宇翔 肖辉 吕达仁 《大气科学》 CSCD 北大核心 2010年第1期23-34,共12页
使用中国科学院大气物理研究所的X波段双线极化雷达系统探测资料,讨论了双极化雷达各种观测参量所反映的水凝物粒子的物理本质。提出了对存在融化层的层状云使用雷达探测变量确定零度层高度以及结合地面温度反演温度廓线的方法。在存在... 使用中国科学院大气物理研究所的X波段双线极化雷达系统探测资料,讨论了双极化雷达各种观测参量所反映的水凝物粒子的物理本质。提出了对存在融化层的层状云使用雷达探测变量确定零度层高度以及结合地面温度反演温度廓线的方法。在存在融化层的层状云中,对雷达探测资料在层状云降水期间的RHI资料进行分层统计,结合国际上已有的研究结果,获得了几种主要水凝物粒子的极化雷达参数(即反射率、差分反射率、单位差分传播相移、相关系数)范围;在此基础上使用模糊逻辑方法,对水凝物粒子进行分类,分类结果反映了层状云的相态结构分布特点。最后,根据两个实例,使用反射率、差分反射率衰减订正后的数据,结合层状云的基本特点,分析了层状云的垂直结构和粒子的相态结构以及层状云中可能的降水机制,并使用反演的粒子分布结构代替雷达反射率因子结构对降水微物理过程进行了讨论,结果验证了顾震潮(1980)在20世纪60年代提出的层状云降水的三层概念模型。本文结果为使用双极化雷达研究云降水机制提供了方法,表明双极化雷达在云降水物理的研究中具有广阔的应用前景。 展开更多
关键词 极化雷达 模糊逻辑 相态识别 降水性层状云
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一次长生命史超级单体降雹演化机制及双偏振雷达回波分析 被引量:23
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作者 高丽 潘佳文 +1 位作者 蒋璐璐 翁之梅 《气象》 CSCD 北大核心 2021年第2期170-182,共13页
2019年3月21日一次长生命史超级单体导致浙江省中部多个县(市)降雹,为了研究超级单体得以长时间维持的环境背景及其云物理特征,利用常规资料以及宁波S波段双偏振雷达数据,结合粒子相态识别算法,对此次过程的演变进行了分析。结果表明:... 2019年3月21日一次长生命史超级单体导致浙江省中部多个县(市)降雹,为了研究超级单体得以长时间维持的环境背景及其云物理特征,利用常规资料以及宁波S波段双偏振雷达数据,结合粒子相态识别算法,对此次过程的演变进行了分析。结果表明:高空槽前、850 hPa切变线附近和地面冷锋为超级单体提供了合适的环流背景;风暴传播区域对流有效位能的增加、风暴承载层的平均风向与风暴移动方向相近、风速大、对流风暴沿地面假相当位温梯度大值区向东传播及沿海强垂直风切变,导致中气旋旋转速度和旋转厚度的增加,这些都是对流风暴长时间维持的原因。通过此次降雹单体风暴结构分析发现:整个生命史对流发展非常旺盛,最大反射率维持在60 dBz以上,风暴顶维持在8 km以上,风暴质心高度出现的三次明显波动,对应三次降雹过程。垂直累积液态含水量(VIL)跃增量虽不及传统指标,但结合垂直累积液态含水量密度(VILD)、VIL最大值及最大反射率因子大值区,对冰雹业务预报有指示作用。通过降雹单体双偏振特征分析发现:冰雹下落过程中的翻滚现象,导致差分反射率(Z_(dr))值接近0 dB,水平和垂直偏振波差异导致三体散射特征(TBSS)根部Z_(dr)大值区的出现;冰雹降落融化产生的外包水膜现象,使其Z_(dr)值增大,相关系数(CC)值减小;通过偏振参数Z_(dr)和CC特征,有助于识别高空大冰雹;超级单体的有界弱回波区(BWER)附近的Z_(dr)柱不仅可指示上升运动,同时对降雹单体不同的成长阶段具有指示作用。 展开更多
关键词 超级单体 长生命史 双偏振雷达 粒子相态识别
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双线偏振多普勒雷达对一次降雹超级单体发展减弱阶段的演变分析 被引量:21
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作者 陶岚 管理 +1 位作者 孙敏 戴建华 《气象科学》 北大核心 2019年第5期685-697,共13页
2015年4月28日,在高空冷涡的天气背景下,一个伴有较长生命史中气旋的超级单体在上海南汇双线偏振多普勒雷达观测范围内经历了发展减弱阶段,并产生了冰雹、雷雨大风、短时强降水等灾害性天气。利用常规天气观测、南汇双线偏振多普勒雷达... 2015年4月28日,在高空冷涡的天气背景下,一个伴有较长生命史中气旋的超级单体在上海南汇双线偏振多普勒雷达观测范围内经历了发展减弱阶段,并产生了冰雹、雷雨大风、短时强降水等灾害性天气。利用常规天气观测、南汇双线偏振多普勒雷达、双雷达反演风场等资料分析发现,超级单体在发展成熟阶段呈现出回波悬垂、低层入流缺口、中气旋以及三体散射等经典特征,以及表示雷暴处于发展加强阶段的差分反射率因子柱。差分反射率因子柱通常意味着雷暴中上升气流的加强,同时说明大量的水滴可以被强上升气流托举到0℃层以上,形成过冷水滴,从而有利于冰雹的形成。超级单体经过的区域0~6 km垂直风切变达到了22~26 m·s-1,强垂直风切变环境有利于水平涡度发展,南汇雷达观测范围内中气旋维持了100 min左右,有利于雷暴的发展维持。此外,基于模糊逻辑法对此次降雹强对流天气过程开展了相态识别,结果表明,模糊逻辑法对此次强对流天气过程中的冰雹、降水等不同性质的降水能够进行有效的识别,有助于对雷暴降水相态本质的认识。 展开更多
关键词 超级单体 中气旋 差分反射率因子柱 模糊逻辑 相态识别
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模糊逻辑法在3mm云雷达反演云中水凝物粒子相态中的应用 被引量:19
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作者 彭亮 陈洪滨 李柏 《遥感技术与应用》 CSCD 北大核心 2011年第5期655-663,共9页
利用模糊逻辑算法,结合大气辐射测量项目(ARM)中国寿县移动观测站3mm云雷达(WACR)资料,进行了云中水凝物相态垂直分布的反演研究。根据Shupe[3]总结得到的不同相态水凝物粒子对应的毫米波雷达反射率、Doppler平均速度、谱宽以及温度的阈... 利用模糊逻辑算法,结合大气辐射测量项目(ARM)中国寿县移动观测站3mm云雷达(WACR)资料,进行了云中水凝物相态垂直分布的反演研究。根据Shupe[3]总结得到的不同相态水凝物粒子对应的毫米波雷达反射率、Doppler平均速度、谱宽以及温度的阈值,建立了基本形式为不对称的T型函数的模糊逻辑识别的隶属函数,并根据不同相态粒子的散射特性和几何形状等增加了关于退偏振比的隶属函数。然后根据建立的隶属函数利用寿县站的3mm云雷达资料进行水凝物相态垂直分布的反演研究。结果表明:利用模糊逻辑法处理偏振3mm雷达测量到的参量,可以识别云中粒子相态,反映云的相态结构,识别结果基本合理,但是T型函数系数的选取还需要进一步研究。 展开更多
关键词 模糊逻辑 相态识别 云雷达
原文传递
X波段双偏振雷达相态识别与拼图的关键技术 被引量:15
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作者 吴翀 刘黎平 +2 位作者 仰美霖 马建立 李娟 《应用气象学报》 CSCD 北大核心 2021年第2期200-216,共17页
X波段双偏振雷达具有时空分辨率高、易于布网的特点,但散射特性差异和衰减影响使现有S波段雷达的相态识别和拼图算法不适用于X波段双偏振雷达。该文针对X波段相态识别及拼图产品的关键技术开展研究,提出基于准垂直剖面的融化层识别方法... X波段双偏振雷达具有时空分辨率高、易于布网的特点,但散射特性差异和衰减影响使现有S波段雷达的相态识别和拼图算法不适用于X波段双偏振雷达。该文针对X波段相态识别及拼图产品的关键技术开展研究,提出基于准垂直剖面的融化层识别方法、基于数据质量的置信度阈值调整方法、基于统计的隶属函数参数改进方法和基于衰减程度的拼图融合方法。通过对比改进后可有效提升水凝物相态识别结果的可靠性和多雷达拼图结果的合理性。在2016年汛期北京典型个例中,融合后的X波段雷达网与当地S波段业务雷达相比能够提供更精细的回波结构和水凝物相态分布,有效缓解S波段雷达在近处探测能力降低的问题,识别的降雹区与地面观测相符。 展开更多
关键词 X波段双偏振雷达 水凝物相态识别 雷达拼图
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双偏振雷达在江苏“7.6”降雹过程中的应用分析 被引量:15
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作者 曹舒娅 孙伟 +2 位作者 韦芬芬 沈沛丰 何琰 《大气科学学报》 CSCD 北大核心 2021年第4期549-557,共9页
针对2019年7月6日发生在江苏徐州、宿迁、淮安、南京以及常州一线的一次大范围冰雹天气过程,利用再分析资料分析天气背景、不稳定机制和抬升条件。通过徐州和南京S波段双偏振雷达偏振参量及宿迁和淮安的双多普勒天气雷达风场反演技术对... 针对2019年7月6日发生在江苏徐州、宿迁、淮安、南京以及常州一线的一次大范围冰雹天气过程,利用再分析资料分析天气背景、不稳定机制和抬升条件。通过徐州和南京S波段双偏振雷达偏振参量及宿迁和淮安的双多普勒天气雷达风场反演技术对冰雹云的热动力结构和微物理特征开展了详细的分析。结果表明:此次大范围冰雹天气发生在高空冷涡南落、横槽南摆,低层暖湿气流北抬,上下层强烈不稳定的环流背景下,地面低压缓慢东移南压,提供了辐合抬升条件。此次降雹天气过程中,雷达回波图上显示有典型的冰雹云特征——三体散射长钉、回波穹隆结构、强度超过50 dBZ,中层径向辐合,风暴顶辐散等特征。双偏振雷达各偏振参量也表现出冰雹云的特点,出现冰雹的地区展现水平反射率因子Z_(H)大、差分反射率因子Z_(DR)小、相关系数CC小的特征,Z_(DR)值为-1.0~0.5 dB,CC值小于0.85;超级单体在近地层还出现表征入流区的CC谷、Z_(DR)柱、差分相移率K DP柱等特征。Z_(DR)柱、K DP柱和CC谷等双偏振参量特征在强对流短时临近预报和冰雹识别方面具有很强的应用潜力。双雷达风场反演表明此次过程降雹集中时段,冰雹云的穹隆空间结构,降雹时刻存在的明显下沉气流。 展开更多
关键词 双偏振雷达 冰雹 风场反演 粒子相态 雷达参量
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双偏振相控阵雷达误差评估与相态识别方法 被引量:12
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作者 李哲 吴翀 +2 位作者 刘黎平 宗蓉 罗鸣 《应用气象学报》 CSCD 北大核心 2022年第1期16-28,共13页
选取2020年3—9月深圳求雨坛的X波段双偏振相控阵雷达探测数据,与同位置的S波段双偏振雷达进行对比。通过一定限制条件定量分析引入误差的原因,发现反射率因子Z_(H)和差分反射率Z_(DR)的标定误差和随机误差较大,其中Z_(H)误差变化范围为... 选取2020年3—9月深圳求雨坛的X波段双偏振相控阵雷达探测数据,与同位置的S波段双偏振雷达进行对比。通过一定限制条件定量分析引入误差的原因,发现反射率因子Z_(H)和差分反射率Z_(DR)的标定误差和随机误差较大,其中Z_(H)误差变化范围为-0.5~4.5 dB,Z_(DR)误差变化范围为-0.7~0.2 dB。在上述较大误差影响下,传统模糊逻辑相态识别方法的水凝物相态识别结果不可靠,因此根据不同相态的雷达参量特征范围以及融化层高度建立基本结构为二叉树的决策树相态识别方法。针对上述方法的实际应用效果,分别从水凝物相态识别结果对误差的敏感性和空间分布的合理性进行评估,结果表明:决策树相态识别方法的水凝物相态识别结果稳定性高于模糊逻辑相态识别方法,且在对流云中的水凝物相态分布更加合理,能够发挥X波段双偏振相控阵雷达在研究云内水凝物相态演变的优势。 展开更多
关键词 双偏振相控阵雷达 误差分析 水凝物相态识别
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车载X波段双线偏振多普勒天气雷达及其数据处理系统 被引量:13
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作者 陈晓辉 曹俊武 +2 位作者 胡志群 肖艳娇 汪旭东 《气象》 CSCD 北大核心 2010年第8期116-125,共10页
文章介绍了车载X波段双线偏振多普勒天气雷达及其数据处理系统,并对其资料质量和应用问题进行了分析和讨论。该雷达采用的单发双收的工作机制,实现对Z_H、Z_(DR)、Φ_(DP)、K_(DP)、ρ_(HV)(0)以及L_(DR)等参数的探测。这些信息反映了... 文章介绍了车载X波段双线偏振多普勒天气雷达及其数据处理系统,并对其资料质量和应用问题进行了分析和讨论。该雷达采用的单发双收的工作机制,实现对Z_H、Z_(DR)、Φ_(DP)、K_(DP)、ρ_(HV)(0)以及L_(DR)等参数的探测。这些信息反映了云和降水粒子的范围、大小和运动变化等特征,是研究云和降水特别是灾害性天气的形成机制及其物理过程变化的有效工具。基于该雷达的数据处理系统是在利用这些测量参数的基础上,可以实现降水处理和降水粒子相态识别功能,为用户提供有效的气象服务。 展开更多
关键词 车载X波段双线偏振多普勒天气雷达 数据处理系统 降水估测 相态识别
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一种基于模糊神经网络–模糊C均值聚类的双偏振气象雷达降水粒子分类方法 被引量:10
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作者 李海 任嘉伟 尚金雷 《电子与信息学报》 EI CSCD 北大核心 2019年第4期809-815,共7页
对于地杂波存在情况下的降水粒子分类问题,传统方法在不同的天气及环境条件下会产生较大分类误差。该文提出一种基于模糊神经网络(FNN)-模糊C均值聚类(FCM)算法的双偏振气象雷达降水粒子分类方法。该方法首先利用双偏振气象雷达在晴空... 对于地杂波存在情况下的降水粒子分类问题,传统方法在不同的天气及环境条件下会产生较大分类误差。该文提出一种基于模糊神经网络(FNN)-模糊C均值聚类(FCM)算法的双偏振气象雷达降水粒子分类方法。该方法首先利用双偏振气象雷达在晴空模式下接收的地杂波数据训练FNN,自适应地计算地杂波各偏振参量隶属函数的参数,然后利用训练得到的地杂波隶属函数对降水模式下的地杂波进行抑制,最后采用模糊C均值聚类算法对地杂波抑制后的回波进行降水粒子分类。对实测数据的处理结果表明,该方法能够有效地抑制地杂波并获得较为精细的降水粒子分类结果。 展开更多
关键词 双偏振气象雷达 降水粒子分类 地杂波 模糊神经网络 模糊C均值聚类
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多波段双偏振天气雷达识别降水类型的模拟研究 被引量:9
15
作者 杨通晓 袁招洪 《高原气象》 CSCD 北大核心 2017年第1期241-255,共15页
采用T矩阵法,通过建立降水粒子雷达探测模型,模拟不同相态单个粒子以及粒子群在入射波的波长、入射仰角,降水粒子类型、大小、形状、粒子谱分布以及下落过程中粒子的取向等不同条件下,雷达反射率因子Z、差分反射率因子ZDR、比差分相移KD... 采用T矩阵法,通过建立降水粒子雷达探测模型,模拟不同相态单个粒子以及粒子群在入射波的波长、入射仰角,降水粒子类型、大小、形状、粒子谱分布以及下落过程中粒子的取向等不同条件下,雷达反射率因子Z、差分反射率因子ZDR、比差分相移KDP和零延迟相关系数CC等偏振参量特征,探讨利用多波长偏振雷达联合观测手段识别降水类型的方法,研究表明可用冰雹指数ZHH,S-ZHH,X、各偏振参量的取值范围及其在不同波长下的对比差异来识别降水粒子类型,为提高雷达对强对流天气下降水类型的识别能力,反演强对流系统降水相态的三维精细结构提供了有效的方法。 展开更多
关键词 双线偏振雷达 偏振参量 相态识别
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双偏振天气雷达水凝物识别研究 被引量:8
16
作者 冉元波 孙敏 +1 位作者 高梦清 王海江 《成都信息工程大学学报》 2017年第6期590-596,共7页
对双偏振天气雷达回波的水凝物分类,是利用降水粒子对极化电磁波的散射特性对水凝物相态进行识别的过程。不同相态降水粒子由于在形状、大小和空间取向等方面存在差异,对一定极化状态的电磁波会产生不同的散射特性,导致与这些特性密切... 对双偏振天气雷达回波的水凝物分类,是利用降水粒子对极化电磁波的散射特性对水凝物相态进行识别的过程。不同相态降水粒子由于在形状、大小和空间取向等方面存在差异,对一定极化状态的电磁波会产生不同的散射特性,导致与这些特性密切相关的雷达偏振参量也各不相同,综合利用这些偏振参量,可以有效地识别出各种水凝物的相态。提出一种利用深度学习和模糊逻辑算法进行联合判别的水凝物相态识别方法:首先,采用深度学习算法对降水粒子所对应的雷达回波产品数据进行特征提取,并利用Softmax分类器对提取到的特征进行分类,实现降水粒子所对应降水模式的识别;其次,在已知降水模式的情况下,利用模糊逻辑算法,实现对降水粒子类型的最优判别;最后,结合其他雷达产品对分类结果进行分析与比较,发现两者能够达到极好的吻合。这种采用深度学习方法对降水粒子进行初次聚类,再利用模糊逻辑算法实现精确聚类的方法,大大提高了水凝物识别的准确性。 展开更多
关键词 双偏振天气雷达 水凝物分类 偏振参量 深度学习 模糊逻辑 聚类
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北京地区强冰雹风暴的双偏振特征观测分析 被引量:8
17
作者 陈程 肖辉 +2 位作者 冯亮 李宗飞 周筠珺 《安徽农业科学》 CAS 2014年第22期7511-7515,7536,共6页
针对2008年6月23日北京地区出现的冰雹天气过程,结合再分析资料(NECP)分析此次降水天气过程的天气背景,利用中国科学院大气物理研究所车载X波段双偏振天气雷达的差分相位移ΦDP、差分反射率ZDR、相关系数ρhV等偏振参量的图像和数值分... 针对2008年6月23日北京地区出现的冰雹天气过程,结合再分析资料(NECP)分析此次降水天气过程的天气背景,利用中国科学院大气物理研究所车载X波段双偏振天气雷达的差分相位移ΦDP、差分反射率ZDR、相关系数ρhV等偏振参量的图像和数值分布数据,得到此次强冰雹云的偏振参量结构和演变特征;然后利用模糊逻辑算法对强冰雹云粒子进行相态识别,结果与分析一致,表明双偏振雷达在强对流风暴云和降水微物理结构分析中具有重要作用。 展开更多
关键词 冰雹云 双偏振雷达 偏振参量 相态识别
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基于ECOC平衡随机森林的雷达降水粒子分类
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作者 李海 田众 钱君 《系统工程与电子技术》 EI CSCD 北大核心 2024年第5期1599-1606,共8页
针对数据不平衡情况下的降水粒子分类问题,提出了一种基于纠错输出码(error correcting output code,ECOC)平衡随机森林的双偏振气象雷达降水粒子分类方法。首先,将多类别降水粒子数据集编码为多个二分类数据集;然后,对二分类数据集进... 针对数据不平衡情况下的降水粒子分类问题,提出了一种基于纠错输出码(error correcting output code,ECOC)平衡随机森林的双偏振气象雷达降水粒子分类方法。首先,将多类别降水粒子数据集编码为多个二分类数据集;然后,对二分类数据集进行有放回的平衡重采样,构建多棵分类回归树;最后,利用所有的分类回归树联合进行降水粒子分类。对实测数据的处理结果表明,所提方法能够在保证总体准确率较高的情况下,大幅提高少数类的分类效果。 展开更多
关键词 双偏振气象雷达 降水粒子分类 数据不平衡 纠错输出码 平衡随机森林
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Improvement of X-Band Polarization Radar Melting Layer Recognition by the Bayesian Method and ITS Impact on Hydrometeor Classification 被引量:4
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作者 Jianli MA Zhiqun HU +1 位作者 Meilin YANG Siteng LI 《Advances in Atmospheric Sciences》 SCIE CAS CSCD 2020年第1期105-116,共12页
Using melting layer(ML)and non-melting layer(NML)data observed with the X-band dual linear polarization Doppler weather radar(X-POL)in Shunyi,Beijing,the reflectivity(ZH),differential reflectivity(ZDR),and correlation... Using melting layer(ML)and non-melting layer(NML)data observed with the X-band dual linear polarization Doppler weather radar(X-POL)in Shunyi,Beijing,the reflectivity(ZH),differential reflectivity(ZDR),and correlation coefficient(CC)in the ML and NML are obtained in several stable precipitation processes.The prior probability density distributions(PDDs)of the ZH,ZDR and CC are calculated first,and then the probabilities of ZH,ZDR and CC at each radar gate are determined(PBB in the ML and PNB in the NML)by the Bayesian method.When PBB>PNB the gate belongs to the ML,and when PBB<PNB the gate belongs to the NML.The ML identification results with the Bayesian method are contrasUsing melting layer(ML)and non-melting layer(NML)data observed with the X-band dual linear polarization Doppler weather radar(X-POL)in Shunyi,Beijing,the reflectivity(ZH),differential reflectivity(ZDR),and correlation coefficient(CC)in the ML and NML are obtained in several stable precipitation processes.The prior probability density distributions(PDDs)of the ZH,ZDR and CC are calculated first,and then the probabilities of ZH,ZDR and CC at each radar gate are determined(PBB in the ML and PNB in the NML)by the Bayesian method.When PBB>PNB the gate belongs to the ML,and when PBB<PNB the gate belongs to the NML.The ML identification results with the Bayesian method are contrasted under the conditions of the independent PDDs and joint PDDs of the ZH,ZDR and CC.The results suggest that MLs can be identified effectively,although there are slight differences between the two methods.Because the values of the polarization parameters are similar in light rain and dry snow,it is difficult for the polarization radar to distinguish them.After using the Bayesian method to identify the ML,light rain and dry snow can be effectively separated with the X-POL observed data.ted under the conditions of the independent PDDs and joint PDDs of the ZH,ZDR and CC.The results suggest that MLs can be identified effectively,although there are slight differences between the 展开更多
关键词 X-band polarimetric radar Bayesian method melting layer identification hydrometeor classification
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Operational Evaluation of the Quantitative Precipitation Estimation by a CINRAD-SA Dual Polarization Radar System 被引量:6
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作者 CHEN Chao LIU Li-ping +3 位作者 HU Sheng WU Zhi-fang WU Chong ZHANG Yang 《Journal of Tropical Meteorology》 SCIE 2020年第2期176-187,共12页
In this paper,a quantitative precipitation estimation based on the hydrometeor classification(HCA-QPE)algorithm was proposed for the first operational S band dual-polarization radar upgraded from the CINRAD/SA radar o... In this paper,a quantitative precipitation estimation based on the hydrometeor classification(HCA-QPE)algorithm was proposed for the first operational S band dual-polarization radar upgraded from the CINRAD/SA radar of China.The HCA-QPE algorithm,localized Colorado State University-Hydrometeor Identification of Rainfall(CSUHIDRO)algorithm,the Joint Polarization Experiment(JPOLE)algorithm,and the dynamic Z-R relationships based on variational correction QPE(DRVC-QPE)algorithm were evaluated with the rainfall events from March 1 to October 30,2017 in Guangdong Province.The results indicated that even though the HCA-QPE algorithm did not use the observed rainfall data for correction,its estimation accuracy was better than that of the DRVC-QPE algorithm when the rainfall rate was greater than 5 mm h-1;and the stronger the rainfall intensity,the greater the QPE improvement.Besides,the HCA-QPE algorithm worked better than the localized CSU-HIDRO and JPOLE algorithms.This study preliminarily evaluated the improved accuracy of QPE by a dual-polarization radar system modified from CINRAD-SA radar. 展开更多
关键词 quantitative precipitation estimation operational QPE evaluation with dual-polarization radar optimization algorithm dual-polarization radar hydrometeor classification dynamic Z-R relations algorithm
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