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本文采用不同的方法,对广东省区域范围内的雷达网(广州、深圳、韶关、阳江、梅州及汕头六部新一代天气雷达)进行区域定量估测降水分析。所用的资料为2008年6月5日-6月7日、广东省6部雷达的6分钟/次的雷达原始体扫数据,及相同时间、相同区域(广东省内)、6分钟/次的加密自动雨量站资料。
由于雷达原始体扫资料在扫描时受地物阻挡影响非常严重,因此,我们首先将雷达原始体扫数据转换成雷达三维组网拼图的CAPPI回波强度数据,然后再进行区域定量估测降水,这样就可以有效的减小地物阻挡的影响,如果采用的方法得当,就可以得到高时空分辨率的定量估测降水资料。本文主要从以下几个方面进行了研究。
首先,用反射率差值和雨强差值分析了广东省雷达网不同雷达的观测差异。通过计算雷达网系统观测的反射率差值发现,广州雷达比其周围的阳江、深圳、韶关三部雷达的观测值要偏高1-3dBz,用Z-I关系转换成降水时,最大雨强差值可达4.69mm/h。梅州雷达与其周围的三部雷达相比,其观测值要偏低1-2dBz,最大雨强差值不超过3.5mm/h,其它雷达相差不大。深圳-汕头的雨强差值最小,然后依次是广州-阳江、阳江-深圳、韶关-梅州、汕头-梅州、广州-深圳、深圳-梅州,最大是广州-韶关。其中,造成反射率差值或雨强差值较大的原因,除了雷达本身的系统误差外,还与观测误差,主要是地形阻挡有关。
其次,利用雷达-雨量计联合估测降水,分别分析了6分钟和1小时的定量估测降水。其中6分钟定量估测降水采用了Z-I关系法和最优插值校准法,结果发现这两种方法都会低估,而且面雨量越大,校准效果越好,最优插值校准法优于Z-I关系法,尤其是在降水较稳定的时侯。对于1小时定量估测降水,我们也采用了Z-I关系法和最优插值校准法,其中,最优插值校准法我们又分为第一类最优插值校准法和第二类最优插值校准法,研究发现,三种估测方法都有高估或低估的情况,且大多数情况是高估,但是面雨量偏差变化不大(第一类最优插值校准法除外)。其中第二类最优插值校准法的估测效果最好,Z-I关系法次之,第一类最优差值校准法最差。通过比较均方根误差,1小时定量估测降水优于6分钟定量估测降水,但是6分钟定量估测降水更能反应出降水过程的变化,如果需要反映某个时段的降水大小,最好用较长时间步长研究定量估测降水,而如果需要反映某个时段的降水变化趋势,最好用较短时间步长研究定量估测降水。
最后,分析了自动雨量站的资料处理及质量评估。资料处理主要是剔除了部分经纬度信息或站点号信息有误、以及缺测的自动雨量站。同时,针对自动雨量站的不同信息误差,用不同的方法进行了评估。其中,用实测雨量、估测雨量、相对误差、相关系数和对应上空的回波变化、分时段的综合分析,可以评估自动雨量站的雨强误差,这种方法也适用于评估自动雨量站的任何信息;用相关系数可以简单的评估信息都正确和经纬度误差的自动雨量站。只要几种估测方法的相关系数都较大,或者说点雨量的变化趋势很一致,就说明该站的实测降雨量与经纬度信息是正确的;只要其实测点雨量与估测点雨量的相关性小,则该站的经纬度信息存在误差。