雙偏振天氣雷達探測原理分析

臺琪榮

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

【關(guān)鍵詞】雙偏振；探測原理；目標識別

【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)報在航空安全保障中的作用越來越重要，航空客戶對提供的天氣預(yù)報準確性要求也越來越高。常規(guī)天氣雷達只能測量氣象目標的距離和強度，多普勒天氣雷達通過測量降水粒子的反射率、速度和譜寬的分布，實現(xiàn)對降雨的預(yù)報和探測，但不能區(qū)分各種降雨類型。雙偏振天氣雷達利用極化技術(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，測量雷達的反射率因子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，進行降水的分類和識別。

本文對雙偏振天氣雷達的探測原理和方法進行了分析。

1 雙偏振天氣雷達的探測參數(shù)

2 極化參數(shù)的應(yīng)用

如前所述，雙偏振天氣雷達測量的幾個參數(shù)中，任何一個都可以進行降水分析，但單憑某一個參數(shù)是不能進行準確識別的。

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

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

KDP在識別時，由于含有對粒子指向角因素的測量，對各向同性和各向異性的粒子的識別更為有效，它與降雨率之間存在的近似線性的關(guān)系又使得它在測量中能很快測出降水中雨的含量，滴譜分布等，它在估算時與衰減無關(guān)，對滴譜的變化不如ZDR靈敏。因此，ZDR和KDP對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，如亮帶的測量中具有非常的意義。四參數(shù)相結(jié)合對降水類型進行分析和判斷，則能準確地識別降水類型。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)測量結(jié)果，參照上表對降水類型進行識別。

由于降水粒子具有某種經(jīng)驗分布的關(guān)系，經(jīng)降水識別以后，我們可以計算其降水率，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，雙偏振天氣雷達通過測量以上幾個極化參數(shù)來達到對降水粒子的識別，從而能較準確地進行天氣預(yù)報，為航空氣象提供大氣探測服務(wù)。

【參考文獻】

[1]V.N.Bringi.偏振多普勒天氣雷達原理和應(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的偏振參量及其應(yīng)用[J].解放軍理工大學(xué)學(xué)報：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】雙偏振天氣雷達是進行天氣預(yù)報的重要設(shè)備保障，它根據(jù)不同的降水粒子對不同極化電磁波的散射特性的差異來區(qū)分不同的降水，從而達到對降水類型的識別和分類。本文對雙偏振天氣雷達的探測原理進行了分析。

【關(guān)鍵詞】雙偏振；探測原理；目標識別

【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)報在航空安全保障中的作用越來越重要，航空客戶對提供的天氣預(yù)報準確性要求也越來越高。常規(guī)天氣雷達只能測量氣象目標的距離和強度，多普勒天氣雷達通過測量降水粒子的反射率、速度和譜寬的分布，實現(xiàn)對降雨的預(yù)報和探測，但不能區(qū)分各種降雨類型。雙偏振天氣雷達利用極化技術(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，測量雷達的反射率因子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，進行降水的分類和識別。

本文對雙偏振天氣雷達的探測原理和方法進行了分析。

1 雙偏振天氣雷達的探測參數(shù)

2 極化參數(shù)的應(yīng)用

如前所述，雙偏振天氣雷達測量的幾個參數(shù)中，任何一個都可以進行降水分析，但單憑某一個參數(shù)是不能進行準確識別的。

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

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

KDP在識別時，由于含有對粒子指向角因素的測量，對各向同性和各向異性的粒子的識別更為有效，它與降雨率之間存在的近似線性的關(guān)系又使得它在測量中能很快測出降水中雨的含量，滴譜分布等，它在估算時與衰減無關(guān)，對滴譜的變化不如ZDR靈敏。因此，ZDR和KDP對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，如亮帶的測量中具有非常的意義。四參數(shù)相結(jié)合對降水類型進行分析和判斷，則能準確地識別降水類型。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)測量結(jié)果，參照上表對降水類型進行識別。

由于降水粒子具有某種經(jīng)驗分布的關(guān)系，經(jīng)降水識別以后，我們可以計算其降水率，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，雙偏振天氣雷達通過測量以上幾個極化參數(shù)來達到對降水粒子的識別，從而能較準確地進行天氣預(yù)報，為航空氣象提供大氣探測服務(wù)。

【參考文獻】

[1]V.N.Bringi.偏振多普勒天氣雷達原理和應(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的偏振參量及其應(yīng)用[J].解放軍理工大學(xué)學(xué)報：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】雙偏振天氣雷達是進行天氣預(yù)報的重要設(shè)備保障，它根據(jù)不同的降水粒子對不同極化電磁波的散射特性的差異來區(qū)分不同的降水，從而達到對降水類型的識別和分類。本文對雙偏振天氣雷達的探測原理進行了分析。

【關(guān)鍵詞】雙偏振；探測原理；目標識別

【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)報在航空安全保障中的作用越來越重要，航空客戶對提供的天氣預(yù)報準確性要求也越來越高。常規(guī)天氣雷達只能測量氣象目標的距離和強度，多普勒天氣雷達通過測量降水粒子的反射率、速度和譜寬的分布，實現(xiàn)對降雨的預(yù)報和探測，但不能區(qū)分各種降雨類型。雙偏振天氣雷達利用極化技術(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，測量雷達的反射率因子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，進行降水的分類和識別。

本文對雙偏振天氣雷達的探測原理和方法進行了分析。

1 雙偏振天氣雷達的探測參數(shù)

2 極化參數(shù)的應(yīng)用

如前所述，雙偏振天氣雷達測量的幾個參數(shù)中，任何一個都可以進行降水分析，但單憑某一個參數(shù)是不能進行準確識別的。

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

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

KDP在識別時，由于含有對粒子指向角因素的測量，對各向同性和各向異性的粒子的識別更為有效，它與降雨率之間存在的近似線性的關(guān)系又使得它在測量中能很快測出降水中雨的含量，滴譜分布等，它在估算時與衰減無關(guān)，對滴譜的變化不如ZDR靈敏。因此，ZDR和KDP對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，如亮帶的測量中具有非常的意義。四參數(shù)相結(jié)合對降水類型進行分析和判斷，則能準確地識別降水類型。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)測量結(jié)果，參照上表對降水類型進行識別。

由于降水粒子具有某種經(jīng)驗分布的關(guān)系，經(jīng)降水識別以后，我們可以計算其降水率，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，雙偏振天氣雷達通過測量以上幾個極化參數(shù)來達到對降水粒子的識別，從而能較準確地進行天氣預(yù)報，為航空氣象提供大氣探測服務(wù)。

【參考文獻】

[1]V.N.Bringi.偏振多普勒天氣雷達原理和應(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的偏振參量及其應(yīng)用[J].解放軍理工大學(xué)學(xué)報：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]