本文關(guān)鍵詞：基于雷達(dá)資料的降水云微物理參數(shù)反演及垂直結(jié)構(gòu)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：基于L波段風(fēng)廓線雷達(dá)(L-WPR)和C波段調(diào)頻連續(xù)波雷達(dá)(C-FMCW),利用災(zāi)害天氣國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(LaSW)組織開展的2011年云南騰沖、2013年安徽定遠(yuǎn)、2014年5-6月廣東陽(yáng)江和2014年7-8月西藏那曲外場(chǎng)觀測(cè)試驗(yàn)獲取的高時(shí)空分辨率探測(cè)數(shù)據(jù),進(jìn)行新型探測(cè)系統(tǒng)的定量標(biāo)校方法和返回信號(hào)譜分布處理,開展降水云的精細(xì)結(jié)構(gòu)研究和雨滴譜反演研究,獲取降水云垂直結(jié)構(gòu)、降水云的融化微物理過(guò)程和融化層下的雨滴譜分布描述。算法研究包括：①計(jì)算雷達(dá)回波強(qiáng)度譜密度分布及回波譜參數(shù)；②垂直探測(cè)雷達(dá)的零度層亮帶識(shí)別以及降水云分類；③回波功率譜分布反演雨滴譜分布,基于反演的雨滴譜分布進(jìn)行降水云中降水微物理參數(shù)計(jì)算；④雷達(dá)回波譜參數(shù)反演雨滴譜參數(shù)。分別采用三種方法使用地面雨滴譜、雨量觀測(cè)數(shù)據(jù)與雷達(dá)反演的空中雨滴譜結(jié)果進(jìn)行了比較。降水云垂直結(jié)構(gòu)分析表明孟加拉灣水汽通道上游層狀降水云是主要降水云,對(duì)流降水較少；江淮地區(qū)雨季層狀降水、混合降水和對(duì)流降水系統(tǒng)中,混合降水云是主要降水云；青藏高原那曲地區(qū)主要是對(duì)流云降水,發(fā)展深厚的對(duì)流降水云高度接近對(duì)流層頂部,生命史為幾分鐘-十幾分鐘的局地弱對(duì)流云連續(xù)出現(xiàn),多層云結(jié)構(gòu)明顯。融化層回波強(qiáng)度變化主要受到折射指數(shù)改變、粒子下降速度變化和冰相粒子形狀改變?cè)斐缮⑸浣孛孀兓墓餐绊憽Ａ愣葘尤诨瘞У姆謪^(qū)分析表明融化層上半部表現(xiàn)為冰相粒子的融化和表層融化,下半部是粒子數(shù)濃度、粒徑、形狀、密度等變化引起了回波強(qiáng)度的快速減小。雨滴譜分布及變化在層狀降水云中也存在差異,對(duì)雨滴譜分布進(jìn)行模型擬合,gamma模型擬合率為0.92,優(yōu)于M-P的0.83；兩種模型的平均截?cái)鄥?shù)、斜率參數(shù)接近,隨高度增加斜率參數(shù)逐漸增大。本文較為完整地從雷達(dá)系統(tǒng)、反演算法、數(shù)據(jù)處理及分析等幾個(gè)方面開展降水云垂直結(jié)構(gòu)與降水微物理參數(shù)研究,數(shù)據(jù)分析中發(fā)現(xiàn)了一些新的現(xiàn)象并揭示和解釋了降水云中的一些微物理過(guò)程,還需要開展更多研究并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行深入分析。
【關(guān)鍵詞】：垂直探測(cè)雷達(dá) 降水云垂直結(jié)構(gòu) 雨滴譜反演 亮帶 融化微物理過(guò)程
【學(xué)位授予單位】：南京信息工程大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：P412.25;P426.5
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第一章 引言10-20
• 1.1 研究背景、目的和意義10
• 1.2 地基垂直探測(cè)雷達(dá)系統(tǒng)10-12
• 1.3 降水云垂直探測(cè)研究進(jìn)展12-18
• 1.3.1 國(guó)內(nèi)外觀測(cè)試驗(yàn)進(jìn)展12-15
• 1.3.2 降水云垂直結(jié)構(gòu)研究進(jìn)展15-16
• 1.3.3 融化層中微物理過(guò)程研究進(jìn)展16
• 1.3.4 雨滴譜反演研究進(jìn)展16-18
• 1.4 論文研究選題18-20
• 第二章 雷達(dá)系統(tǒng)及綜合觀測(cè)試驗(yàn)20-35
• 2.1 風(fēng)廓線雷達(dá)探測(cè)降水云原理21-24
• 2.2 新研制調(diào)頻連續(xù)波天氣雷達(dá)概況24-29
• 2.2.1 FMCW雷達(dá)探測(cè)能力及技術(shù)優(yōu)勢(shì)24-25
• 2.2.2 C-FCMW雷達(dá)探測(cè)原理及信號(hào)處理方法25-27
• 2.2.3 C-FMCW雷達(dá)系統(tǒng)構(gòu)成及研制技術(shù)難點(diǎn)27-29
• 2.3 開展的雷達(dá)系統(tǒng)聯(lián)合觀測(cè)試驗(yàn)29-33
• 2.3.1 L-WPR雷達(dá)開展的觀測(cè)試驗(yàn)30-31
• 2.3.2 C-FMCW雷達(dá)開展的觀測(cè)試驗(yàn)31-33
• 2.4 本章小結(jié)33-35
• 第三章 雷達(dá)系統(tǒng)定量標(biāo)校技術(shù)35-53
• 3.1 風(fēng)廓線雷達(dá)定量標(biāo)校技術(shù)35-42
• 3.1.1 標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)源絕對(duì)定標(biāo)技術(shù)35-36
• 3.1.2 定量標(biāo)校流程及實(shí)施36-39
• 3.1.3 數(shù)據(jù)比對(duì)試驗(yàn)39-42
• 3.2 C-FMCW雷達(dá)標(biāo)校技術(shù)42-51
• 3.2.1 定量標(biāo)校技術(shù)難點(diǎn)42-44
• 3.2.2 定量標(biāo)校流程實(shí)施44-45
• 3.2.3 譜參數(shù)計(jì)算方法45-46
• 3.2.4 空間代表性分析46-48
• 3.2.5 數(shù)據(jù)比對(duì)試驗(yàn)48-51
• 3.3 本章小結(jié)51-53
• 第四章 數(shù)據(jù)處理及反演算法53-70
• 4.1 回波強(qiáng)度譜密度分布53-55
• 4.1.1 回波強(qiáng)度譜密度分布定義53-54
• 4.1.2 回波譜參數(shù)計(jì)算54-55
• 4.2 零度層亮帶識(shí)別算法55-57
• 4.2.1 零度層亮帶結(jié)構(gòu)模型55-56
• 4.2.2 零度層亮帶識(shí)別流程56-57
• 4.3 雨滴譜分布反演算法研究57-66
• 4.3.1 雷達(dá)探測(cè)信號(hào)功率譜密度分布58-59
• 4.3.2 大氣垂直運(yùn)動(dòng)譜分布提取59-61
• 4.3.3 靜止大氣下的降水粒子譜分布分離61-64
• 4.3.4 降水粒子下降速度譜反演雨滴譜64-65
• 4.3.5 雨滴譜分布模型的建立65-66
• 4.3.6 雨滴譜分布計(jì)算降水參數(shù)66
• 4.4 回波譜參數(shù)反演雨滴譜參數(shù)66-68
• 4.5 本章小結(jié)68-70
• 第五章 降水云體垂直結(jié)構(gòu)研究70-98
• 5.1 降水云垂直探測(cè)分類及數(shù)據(jù)處理70-72
• 5.1.1 降水云的垂直探測(cè)分類方法70-71
• 5.1.2 概率分布CFADs方法71-72
• 5.2 青藏高原東南邊緣降水云垂直結(jié)構(gòu)72-79
• 5.2.1 L-WPR雷達(dá)數(shù)據(jù)處理72-73
• 5.2.2 降水云分類73-77
• 5.2.3 降水云垂直結(jié)構(gòu)特征分析77-79
• 5.3 C-FMCW雷達(dá)探測(cè)江淮梅雨鋒降水79-90
• 5.3.1 C-FMCW雷達(dá)數(shù)據(jù)處理79-80
• 5.3.2 降水云分類處理80-87
• 5.3.3 提取三類降水云的亮帶特征87-90
• 5.4 青藏高原主體降水云垂直結(jié)構(gòu)特征90-96
• 5.4.1 設(shè)備與背景91-93
• 5.4.2 C-FMCW雷達(dá)探測(cè)降水云的典型特征93-96
• 5.5 本章小結(jié)96-98
• 第六章 層狀降水云融化微物理過(guò)程98-113
• 6.1 零度層亮帶中融化微物理過(guò)程98-99
• 6.2 垂直探測(cè)雷達(dá)探測(cè)零度層亮帶99-103
• 6.2.1 亮度層亮帶結(jié)構(gòu)99-100
• 6.2.2 零度層亮帶附近譜參數(shù)特征100-103
• 6.3 亮帶回波強(qiáng)度譜密度分布特征103-105
• 6.3.1 回波強(qiáng)度譜密度分布展寬103-104
• 6.3.2 譜密度分布中的微物理過(guò)程104-105
• 6.4 垂直指向雷達(dá)融化層的探測(cè)研究105-111
• 6.4.1 亮帶厚度與雷達(dá)回波強(qiáng)度105-106
• 6.4.2 亮帶中的融化微物理過(guò)程106-111
• 6.5 本章小結(jié)111-113
• 第七章 層狀降水云雨滴譜反演試驗(yàn)113-139
• 7.1 L-WPR雨滴譜分布反演113-121
• 7.1.1 雷達(dá)回波譜參數(shù)分析114-115
• 7.1.2 降水云雨滴譜分布特征115-116
• 7.1.3 雨滴譜參數(shù)時(shí)空演變特征116-121
• 7.2 C-FMCW雷達(dá)雨滴譜反演121-130
• 7.2.1 雷達(dá)回波譜密度分布反演雨滴譜分布121-127
• 7.2.2 空中與地面雨滴譜聯(lián)合分析127-130
• 7.3 雷達(dá)回波譜參數(shù)估算雨滴譜參數(shù)130-137
• 7.3.1 算法檢驗(yàn)130-134
• 7.3.2 個(gè)例試驗(yàn)134-137
• 7.5 本章小結(jié)137-139
• 第八章 全文總結(jié)與討論139-145
• 8.1 總結(jié)139-142
• 8.2 技術(shù)難點(diǎn)及創(chuàng)新點(diǎn)142-144
• 8.3 問題和未來(lái)工作計(jì)劃144-145
• 參考文獻(xiàn)145-150
• 致謝150-152
• 個(gè)人簡(jiǎn)介152-154

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