臺(tái)琪榮

【摘 要】雙偏振天氣雷達(dá)是進(jìn)行天氣預(yù)報(bào)的重要設(shè)備保障，它根據(jù)不同的降水粒子對(duì)不同極化電磁波的散射特性的差異來區(qū)分不同的降水，從而達(dá)到對(duì)降水類型的識(shí)別和分類。本文對(duì)雙偏振天氣雷達(dá)的探測(cè)原理進(jìn)行了分析。

【關(guān)鍵詞】雙偏振；探測(cè)原理；目標(biāo)識(shí)別

【Abstract】Dual-polarization weather radar is an important equipment protection for weather forecasting，it is based on the different precipitation particles scattering of electromagnetic waves of different polarization differences to distinguish the different rainfall，so as to achieve the identification and classification of precipitation type.this paper analysis of dual-polarization weather radar detection principle.

【Key words】Dual-polarization； Detection principle； Target identification

0 引言

隨著天氣預(yù)報(bào)在航空安全保障中的作用越來越重要，航空客戶對(duì)提供的天氣預(yù)報(bào)準(zhǔn)確性要求也越來越高。常規(guī)天氣雷達(dá)只能測(cè)量氣象目標(biāo)的距離和強(qiáng)度，多普勒天氣雷達(dá)通過測(cè)量降水粒子的反射率、速度和譜寬的分布，實(shí)現(xiàn)對(duì)降雨的預(yù)報(bào)和探測(cè)，但不能區(qū)分各種降雨類型。雙偏振天氣雷達(dá)利用極化技術(shù)和降水粒子回波的極化特性，通過發(fā)射水平和垂直極化電磁波，接收與發(fā)射共極化的回波，測(cè)量雷達(dá)的反射率因子ZH、反射率差ZDR、傳播相移差和相關(guān)系數(shù)ρHV（0）等參數(shù)，估算出降水粒子的形狀，尺寸和指向角的分布情況，進(jìn)行降水的分類和識(shí)別。

本文對(duì)雙偏振天氣雷達(dá)的探測(cè)原理和方法進(jìn)行了分析。

1 雙偏振天氣雷達(dá)的探測(cè)參數(shù)

2 極化參數(shù)的應(yīng)用

如前所述，雙偏振天氣雷達(dá)測(cè)量的幾個(gè)參數(shù)中，任何一個(gè)都可以進(jìn)行降水分析，但單憑某一個(gè)參數(shù)是不能進(jìn)行準(zhǔn)確識(shí)別的。

用ZH進(jìn)行降水識(shí)別是常規(guī)天氣雷達(dá)測(cè)量的手段，它的判斷是粗糙的，存在許多難以解決的交錯(cuò)的問題，且不能區(qū)分大暴雨和冰雹；用反射率差來進(jìn)行降水識(shí)別，不能區(qū)分小雨和各向異性的降水粒子。

ZDR 結(jié)合ZH可以提高識(shí)別能力，但ZH、ZDR的測(cè)量受雨中衰減的影響比較嚴(yán)重，而且ZDR對(duì)含水量大的降水的變化的敏感性，使它在估算混合相態(tài)降水時(shí)有一定的局限性。

KDP在識(shí)別時(shí)，由于含有對(duì)粒子指向角因素的測(cè)量，對(duì)各向同性和各向異性的粒子的識(shí)別更為有效，它與降雨率之間存在的近似線性的關(guān)系又使得它在測(cè)量中能很快測(cè)出降水中雨的含量，滴譜分布等，它在估算時(shí)與衰減無關(guān)，對(duì)滴譜的變化不如ZDR靈敏。因此，ZDR和KDP對(duì)不同的降雨型的估算效果不同，可用兩種特性加以區(qū)別。

相關(guān)系數(shù)與粒子的指向角、形狀有關(guān)，混合相態(tài)下冰雹的含水量的反應(yīng)較為明顯，它在估算混合態(tài)降水，如亮帶的測(cè)量中具有非常的意義。四參數(shù)相結(jié)合對(duì)降水類型進(jìn)行分析和判斷，則能準(zhǔn)確地識(shí)別降水類型。見表1：

表1 降水類型與偏振參數(shù)關(guān)系表

通過各參數(shù)測(cè)量結(jié)果，參照上表對(duì)降水類型進(jìn)行識(shí)別。

由于降水粒子具有某種經(jīng)驗(yàn)分布的關(guān)系，經(jīng)降水識(shí)別以后，我們可以計(jì)算其降水率，粒子的下降速度和滴譜分布指數(shù)等。

3 結(jié)論

從以上討論可以看出，雙偏振天氣雷達(dá)通過測(cè)量以上幾個(gè)極化參數(shù)來達(dá)到對(duì)降水粒子的識(shí)別，從而能較準(zhǔn)確地進(jìn)行天氣預(yù)報(bào)，為航空氣象提供大氣探測(cè)服務(wù)。

【參考文獻(xiàn)】

[1]V.N.Bringi.偏振多普勒天氣雷達(dá)原理和應(yīng)用[M].氣象出版社，2010-4-1.

[2]董振賢，李妙英.雙偏振多普勒天氣雷達(dá)的偏振參量及其應(yīng)用[J].解放軍理工大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2004，6，5（3）：98-103.

[3]SELIGA，BRINGI V N.Potential use of radar differential reflectivity measurements at orthogonal polarizations for measuring precipitation[J].J Appl Meteor，1976，15（1）：69-76.

[責(zé)任編輯：湯靜]

【摘 要】雙偏振天氣雷達(dá)是進(jìn)行天氣預(yù)報(bào)的重要設(shè)備保障，它根據(jù)不同的降水粒子對(duì)不同極化電磁波的散射特性的差異來區(qū)分不同的降水，從而達(dá)到對(duì)降水類型的識(shí)別和分類。本文對(duì)雙偏振天氣雷達(dá)的探測(cè)原理進(jìn)行了分析。

【關(guān)鍵詞】雙偏振；探測(cè)原理；目標(biāo)識(shí)別

【Abstract】Dual-polarization weather radar is an important equipment protection for weather forecasting，it is based on the different precipitation particles scattering of electromagnetic waves of different polarization differences to distinguish the different rainfall，so as to achieve the identification and classification of precipitation type.this paper analysis of dual-polarization weather radar detection principle.

【Key words】Dual-polarization； Detection principle； Target identification

0 引言

隨著天氣預(yù)報(bào)在航空安全保障中的作用越來越重要，航空客戶對(duì)提供的天氣預(yù)報(bào)準(zhǔn)確性要求也越來越高。常規(guī)天氣雷達(dá)只能測(cè)量氣象目標(biāo)的距離和強(qiáng)度，多普勒天氣雷達(dá)通過測(cè)量降水粒子的反射率、速度和譜寬的分布，實(shí)現(xiàn)對(duì)降雨的預(yù)報(bào)和探測(cè)，但不能區(qū)分各種降雨類型。雙偏振天氣雷達(dá)利用極化技術(shù)和降水粒子回波的極化特性，通過發(fā)射水平和垂直極化電磁波，接收與發(fā)射共極化的回波，測(cè)量雷達(dá)的反射率因子ZH、反射率差ZDR、傳播相移差和相關(guān)系數(shù)ρHV（0）等參數(shù)，估算出降水粒子的形狀，尺寸和指向角的分布情況，進(jìn)行降水的分類和識(shí)別。

本文對(duì)雙偏振天氣雷達(dá)的探測(cè)原理和方法進(jìn)行了分析。

1 雙偏振天氣雷達(dá)的探測(cè)參數(shù)

2 極化參數(shù)的應(yīng)用

如前所述，雙偏振天氣雷達(dá)測(cè)量的幾個(gè)參數(shù)中，任何一個(gè)都可以進(jìn)行降水分析，但單憑某一個(gè)參數(shù)是不能進(jìn)行準(zhǔn)確識(shí)別的。

用ZH進(jìn)行降水識(shí)別是常規(guī)天氣雷達(dá)測(cè)量的手段，它的判斷是粗糙的，存在許多難以解決的交錯(cuò)的問題，且不能區(qū)分大暴雨和冰雹；用反射率差來進(jìn)行降水識(shí)別，不能區(qū)分小雨和各向異性的降水粒子。

ZDR 結(jié)合ZH可以提高識(shí)別能力，但ZH、ZDR的測(cè)量受雨中衰減的影響比較嚴(yán)重，而且ZDR對(duì)含水量大的降水的變化的敏感性，使它在估算混合相態(tài)降水時(shí)有一定的局限性。

KDP在識(shí)別時(shí)，由于含有對(duì)粒子指向角因素的測(cè)量，對(duì)各向同性和各向異性的粒子的識(shí)別更為有效，它與降雨率之間存在的近似線性的關(guān)系又使得它在測(cè)量中能很快測(cè)出降水中雨的含量，滴譜分布等，它在估算時(shí)與衰減無關(guān)，對(duì)滴譜的變化不如ZDR靈敏。因此，ZDR和KDP對(duì)不同的降雨型的估算效果不同，可用兩種特性加以區(qū)別。

相關(guān)系數(shù)與粒子的指向角、形狀有關(guān)，混合相態(tài)下冰雹的含水量的反應(yīng)較為明顯，它在估算混合態(tài)降水，如亮帶的測(cè)量中具有非常的意義。四參數(shù)相結(jié)合對(duì)降水類型進(jìn)行分析和判斷，則能準(zhǔn)確地識(shí)別降水類型。見表1：

表1 降水類型與偏振參數(shù)關(guān)系表

通過各參數(shù)測(cè)量結(jié)果，參照上表對(duì)降水類型進(jìn)行識(shí)別。

由于降水粒子具有某種經(jīng)驗(yàn)分布的關(guān)系，經(jīng)降水識(shí)別以后，我們可以計(jì)算其降水率，粒子的下降速度和滴譜分布指數(shù)等。

3 結(jié)論

從以上討論可以看出，雙偏振天氣雷達(dá)通過測(cè)量以上幾個(gè)極化參數(shù)來達(dá)到對(duì)降水粒子的識(shí)別，從而能較準(zhǔn)確地進(jìn)行天氣預(yù)報(bào)，為航空氣象提供大氣探測(cè)服務(wù)。

【參考文獻(xiàn)】

[1]V.N.Bringi.偏振多普勒天氣雷達(dá)原理和應(yīng)用[M].氣象出版社，2010-4-1.

[2]董振賢，李妙英.雙偏振多普勒天氣雷達(dá)的偏振參量及其應(yīng)用[J].解放軍理工大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2004，6，5（3）：98-103.

[3]SELIGA，BRINGI V N.Potential use of radar differential reflectivity measurements at orthogonal polarizations for measuring precipitation[J].J Appl Meteor，1976，15（1）：69-76.

[責(zé)任編輯：湯靜]

【摘 要】雙偏振天氣雷達(dá)是進(jìn)行天氣預(yù)報(bào)的重要設(shè)備保障，它根據(jù)不同的降水粒子對(duì)不同極化電磁波的散射特性的差異來區(qū)分不同的降水，從而達(dá)到對(duì)降水類型的識(shí)別和分類。本文對(duì)雙偏振天氣雷達(dá)的探測(cè)原理進(jìn)行了分析。

【關(guān)鍵詞】雙偏振；探測(cè)原理；目標(biāo)識(shí)別

【Abstract】Dual-polarization weather radar is an important equipment protection for weather forecasting，it is based on the different precipitation particles scattering of electromagnetic waves of different polarization differences to distinguish the different rainfall，so as to achieve the identification and classification of precipitation type.this paper analysis of dual-polarization weather radar detection principle.

【Key words】Dual-polarization； Detection principle； Target identification

0 引言

隨著天氣預(yù)報(bào)在航空安全保障中的作用越來越重要，航空客戶對(duì)提供的天氣預(yù)報(bào)準(zhǔn)確性要求也越來越高。常規(guī)天氣雷達(dá)只能測(cè)量氣象目標(biāo)的距離和強(qiáng)度，多普勒天氣雷達(dá)通過測(cè)量降水粒子的反射率、速度和譜寬的分布，實(shí)現(xiàn)對(duì)降雨的預(yù)報(bào)和探測(cè)，但不能區(qū)分各種降雨類型。雙偏振天氣雷達(dá)利用極化技術(shù)和降水粒子回波的極化特性，通過發(fā)射水平和垂直極化電磁波，接收與發(fā)射共極化的回波，測(cè)量雷達(dá)的反射率因子ZH、反射率差ZDR、傳播相移差和相關(guān)系數(shù)ρHV（0）等參數(shù)，估算出降水粒子的形狀，尺寸和指向角的分布情況，進(jìn)行降水的分類和識(shí)別。

本文對(duì)雙偏振天氣雷達(dá)的探測(cè)原理和方法進(jìn)行了分析。

1 雙偏振天氣雷達(dá)的探測(cè)參數(shù)

2 極化參數(shù)的應(yīng)用

如前所述，雙偏振天氣雷達(dá)測(cè)量的幾個(gè)參數(shù)中，任何一個(gè)都可以進(jìn)行降水分析，但單憑某一個(gè)參數(shù)是不能進(jìn)行準(zhǔn)確識(shí)別的。

用ZH進(jìn)行降水識(shí)別是常規(guī)天氣雷達(dá)測(cè)量的手段，它的判斷是粗糙的，存在許多難以解決的交錯(cuò)的問題，且不能區(qū)分大暴雨和冰雹；用反射率差來進(jìn)行降水識(shí)別，不能區(qū)分小雨和各向異性的降水粒子。

ZDR 結(jié)合ZH可以提高識(shí)別能力，但ZH、ZDR的測(cè)量受雨中衰減的影響比較嚴(yán)重，而且ZDR對(duì)含水量大的降水的變化的敏感性，使它在估算混合相態(tài)降水時(shí)有一定的局限性。

KDP在識(shí)別時(shí)，由于含有對(duì)粒子指向角因素的測(cè)量，對(duì)各向同性和各向異性的粒子的識(shí)別更為有效，它與降雨率之間存在的近似線性的關(guān)系又使得它在測(cè)量中能很快測(cè)出降水中雨的含量，滴譜分布等，它在估算時(shí)與衰減無關(guān)，對(duì)滴譜的變化不如ZDR靈敏。因此，ZDR和KDP對(duì)不同的降雨型的估算效果不同，可用兩種特性加以區(qū)別。

相關(guān)系數(shù)與粒子的指向角、形狀有關(guān)，混合相態(tài)下冰雹的含水量的反應(yīng)較為明顯，它在估算混合態(tài)降水，如亮帶的測(cè)量中具有非常的意義。四參數(shù)相結(jié)合對(duì)降水類型進(jìn)行分析和判斷，則能準(zhǔn)確地識(shí)別降水類型。見表1：

表1 降水類型與偏振參數(shù)關(guān)系表

通過各參數(shù)測(cè)量結(jié)果，參照上表對(duì)降水類型進(jìn)行識(shí)別。

由于降水粒子具有某種經(jīng)驗(yàn)分布的關(guān)系，經(jīng)降水識(shí)別以后，我們可以計(jì)算其降水率，粒子的下降速度和滴譜分布指數(shù)等。

3 結(jié)論

從以上討論可以看出，雙偏振天氣雷達(dá)通過測(cè)量以上幾個(gè)極化參數(shù)來達(dá)到對(duì)降水粒子的識(shí)別，從而能較準(zhǔn)確地進(jìn)行天氣預(yù)報(bào)，為航空氣象提供大氣探測(cè)服務(wù)。

【參考文獻(xiàn)】

[1]V.N.Bringi.偏振多普勒天氣雷達(dá)原理和應(yīng)用[M].氣象出版社，2010-4-1.

[2]董振賢，李妙英.雙偏振多普勒天氣雷達(dá)的偏振參量及其應(yīng)用[J].解放軍理工大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2004，6，5（3）：98-103.

[3]SELIGA，BRINGI V N.Potential use of radar differential reflectivity measurements at orthogonal polarizations for measuring precipitation[J].J Appl Meteor，1976，15（1）：69-76.

[責(zé)任編輯：湯靜]