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用SimRAD平台对毫米波水云衰减订正进行模拟

赵凤环  
【摘要】:天气雷达作为一种新型的探测工具,在灾害性天气系统的监测和预报、定量估测大范围的降水以及云观测方面具有不可替代的作用。使用波长较短的天气雷达探测降水和毫米波雷达探测云区时,雷达回波受到比较严重的衰减,因此在用雷达反射率因子或者其它雷达数据导出雷达子产品之前,必须进行雷达回波值的衰减订正。本文针对W波段毫米波雷达,根据电磁波在大气、云、降水区内的辐射传输特征,模拟研究了大气和云雨粒子对毫米波雷达回波强度的衰减特征。 本文根据毫米波雷达测云时,大气和云雨的衰减特性,先进行大气吸收衰减订正,然后再分别用HB法、迭代法、逐库近似1法、逐库近似2法、逐库法等算法,对云雨粒子造成的衰减进行订正,最后利用SimRAD平台进行了水云衰减订正个例模拟实验。模拟结果表明:对于云底高度较低,云中水含量较低的层云,几种衰减订正算法都适用,其中HB法和迭代法在云的中下部订正效果优于逐库法和逐库近似法,在云的中上部比逐库法和逐库近似法订正效果略差;从整个云层的订正效果可以看出对于雨层云,HB法和迭代法的订正效果要优于逐库法和逐库近似法;在积云的底部五种订正算法效果较好,积云的中上部由于衰减严重,五种订正算法在都存在订正不足,但是迭代法和解析法的订正效果要比逐库法和逐库近似法的效果好一些,对于受到衰减比较严重的积云,适合使用迭代法和解析法进行衰减订正;对于含水量比较小、高度低、厚度小的层积云,五种算法的订正效果都比较理想。同时为了验证大气衰减订正对毫米波雷达衰减订正量的影响,又选取了四种不同云高和云水含量的层云,开展了大气衰减订正的对比试验,结果表明大气衰减订正是必须考虑的。 对毫米波雷达而言,除了云雨衰减的订正外,对大气衰减的订正也是很重要的,云的类型不同,不同衰减订正方法的订正效果有差异。


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