论文部分内容阅读
X波段双线偏振天气雷达因其体积小、造价低以及较高的空间分辨率等特点,在研究云降水发生、发展以及其微物理结构等方面具有较为明显的优势。但实际探测过程中,雷达系统内部噪声以及外部环境噪声、地物杂波等因素容易对双线偏振雷达数据质量造成一定影响。本文利用一部X波段双线偏振雷达的试验数据,从雷达数据质量控制和降水粒子分类识别这两个方面开展相关研究,主要研究内容与结论如下:（1）首先利用统计分析方法研究雷达偏振参量数据随雷达信噪比变化的特征。从统计结果可以看出:当信噪比低于某一阈值后,偏振参量数据分布会呈现不稳定的趋势,其数据可靠性开始下降。因此通过确定该信噪比阈值大小并将低于该阈值的雷达数据剔除可保证雷达数据的可靠性;（2）对于本文所用的双线偏振雷达,为了去除如地物杂波等非降水目标对雷达数据质量的影响,通过对比降水目标与非降水目标的偏振参量分布特征后发现:利用水平反射率因子ZH和差分传播相位ΦDP的空间纹理参量能较为有效地识别并去除非降水目标;（3）本文利用自然目标物订正法,对差分反射率因子ZDR数据进行系统误差订正,通过对比分析其它偏振参量数据,订正结果表明:利用小雨作为订正参考物能够较为快速且相对有效地订正差分反射率因子ZDR系统误差;（4）对由于信噪比衰减造成偏振参量交叉相关系数ρHV出现异常低值的现象进行信噪比订正。分析订正后的ρHV结果发现:在一定范围内交叉相关系数ρHV具有良好的订正效果,但对于距离雷达中心较远的回波边缘,其订正效果欠佳;（5）对差分传播相位ΦDP数据进行滑动平均滤波处理,并利用最小二乘法估算差分传播相移率KDP。在此基础之上,利用ZH-KDP综合订正方法对强对流天气条件下的水平反射率因子ZH和差分反射率因子ZDR进行衰减订正。通过对比C波段多普勒天气雷达反射率因子ZH,所用衰减订正方法能适用于X波段雷达的衰减订正。（6）最后,在雷达数据质量控制的基础上,建立了降水粒子模糊逻辑分类识别系统,并结合雷达径向速度Vr以及偏振参量特征理论分析了该识别系统所得识别结果的合理性。为研究识别系统的可靠性,本文从雷达偏振参量不确定度的角度,定量分析了所建立的降水粒子识别系统对偏振参量数据变化的敏感性程度,结果发现:在参与识别的所有偏振参量中,识别系统对交叉相关系数ρHV的不确定度变化最为敏感。上述研究结果和结论是针对X波段双线偏振天气雷达所得出的,所得结论对基于模糊逻辑算法的降水粒子识别研究具有一定应用价值,尤其是本文所关注到的偏振参量不确定度对识别结果的影响,对于降水粒子分类识别算法的调整与建立具有一定的指导意义。