高原气象

作者：郑晨雨;刘黎平

单位：<sup class=\"mag-xml-aff-label-sup added-by-sys\">1.</sup> 中国气象科学研究院灾害天气国家重点实验室, 北京 100081","<sup class=\"mag-xml-aff-label-sup added-by-sys\">2.</sup> 成都信息工程大学, 四川 成都 610225

关键词：双波段云雷达;空气运动速度;雨滴谱;雷达灵敏度;湍流

基金：国家自然科学基金项目(41875036),国家重点研发计划项目(2018YFC1507401)

由于湍流、 雷达探测灵敏度等对单波长云雷达探测回波强度谱密度的影响, 造成了云雷达探测空气垂直运动速度和雨滴谱的误差, 而双波长云雷达利用Mie散射造成的不同粒子后向散射大小差异来提高空气上升速度探测精度, 从而提高反演雨滴谱的能力, 并且可提高订正雨区衰减的能力。为此中国气象科学研究院研发了Ka/Ku双波段云雷达, 并于2019年4月开始在广东龙门进行了云降水观测。本文针对该双波段云雷达观测模式和灵敏度等参数, 在Gamma滴谱假设条件下, 模拟分析了Ka、 Ku波段功率谱及其比值与云降水参数、 温度和湍流的关系, 研究了雷达灵敏度、 湍流对空气垂直速度、 雨滴谱反演和衰减订正的影响, 并利用个例数据进行了风场反演试验, 讨论了双波段探测微降水动力和微物理参数的优势。结果表明: （1）温度只能影响两个波段功率谱比值（Ratio）的大小, 对其峰值位置基本没有影响, 而湍流对其峰值位置的影响不超过0.5 m·s-1; （2）湍流、 雷达灵敏度对单波段云雷达探测空气垂直速度的影响比较明显, 湍流使空气上升速度被高估, 雷达最小可测回波强度随高度的增加而增加使该参数被低估, 其影响远远大于温度和湍流对双波段云雷达反演空气垂直速度的影响; （3）对于单波段雷达来说, 雷达灵敏度和湍流明显影响雨滴谱、 含水量和衰减系数的探测, 湍流使得雨滴谱拓宽, 低估含水量和衰减系数; 而雷达灵敏度却使反演的雨滴谱变窄, 增加小粒子数浓度, 并高估了含水量和衰减系数; （4）选取2019年4月15 -16日的个例进行空气上升速度的反演, 并与模拟分析的结果进行对比。结果显示实际观测数据反演的空气上升速度与模拟分析结果中的趋势较为一致。这项工作为单波段和双波段云雷达的多普勒功率谱数据分析和云降水微物理和动力参数的反演可提供参考。

来源：2020年第3期

《高原气象》期刊编辑部

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