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摘 要：本文依据2014年毕节CINRAD/CD雷达基数据资料和地面观测站雨量资料，利用分类型最优化法对数据拟合，进行雷达产品降水估测的研究，建立适合本区域的Z-I关系。最后对降水产品进行效果检验对比，并对误差原因进行多方面分析。结果表明，与默认的理论Z-I关系（Z=300×I1.4）对比，分类型优化的Z-I关系适用性较好、准确性也有一定的提高，能为本区域降水估测提供较可靠的判断依据。
关键词：CINRAD/CD雷达；定量降水估测；Z-I关系；误差分析
新一代天气雷达用于监测降水和强对流天气系统的发展演变，是气象部门进行短时预警的重要探测手段之一。鉴于新一代天气雷达资料具有时间和空间分辨率高的特点，适合进行定量测量降水的研究与应用。
目前，国内外众多学者都在致力于解决雷达定量测量降水的关键问题[ 1-5 ]，但我市天气雷达定量降水估测仍然应用现成的理论Z-I关系， 所有RPG降水产品也是基于该Z-I关系得到的，与实际雨量往往有较大差异。
由于Z-I关系随不同的地理位置和硬件设备等存在很大差异，因此，建立本地适用的Z-I关系是进行雷达定量估测降水工作本地化研究与应用的基础。
毕节CINRAD/CD雷达自2006年5月1日投入运行，聂祥[ 6 ]对本地区雷达回波强度与降水关系进行了初步分析，但当时区域站点相对较少，降水样本的容量也较小，导致研究不够深入。
目前，随着全市地面观测站点的建设，已经具备了开展更优化Z-I关系研究的条件。
本文采用分类型最优化法对毕节CINRAD/CD雷达Z-I关系进行研究，建立本地实用的Z-I关系模型，为充分发挥我市新一代天气雷达在灾害性天气监测、预警作用，更好地服务于经济建设和防灾减灾做出积极贡献。
1 研究分析
研究方法就是不断调整Z-I关系表达式中的A、b的值，直到判别函数CTF达到最小值。
2 样本选取及处理
2.1 降水资料处理
选取毕节市2014年11次主要降水过程，利用天气雷达强度产品及下属8县（区）国家级自动站的雨量统计资料，把每1h降水定义为一个样本，对每次降水过程进行分型，根据地理环境、降水范围、降水量级等选取样本。
2.2 雷达资料处理
选取与上述11次降水过程相对应的毕节雷达的体扫强度回波资料。
在实际应用中，Z≤10dbz的雷达强度回波资料，对降水强度的贡献可以忽略不计，因此不再进行处理；
Z≥55dbz的雷达强度回波资料，其中少数大水滴对Z的影响远大于对I的影响，因此都按照55dbz来进行处理。
同时，考虑到降水过程在短时间内的连续性和相对稳定性，假定回波强度值在一个雷达体扫时间内是维持不变的。
雷达强度回波经过上述处理，在反射率因子Z选取时，还必须考虑地形环境、距雷达中心距离等因素。
首先，对处于静锥区的七星关区，不作分析；对距雷达中心太远，且受到地形环境遮挡严重的威宁，也不作分析。
同时，在选取选取雷达强度资料时，假定其距离库1°×1km内降水均匀。据此要求，雷达回波样本分析得到不同距离最优仰角为：
对于L<30km，使用3.4°仰角；
30≤L≤60km，使用2.4°仰角；
L>60km，使用1.5°仰角。
2.3 Z-I关系分布
根据以上对等效反射率因子Z和降水强度I的样本选取要求和假设，对2014年11次主要降水过程400多个样本资料进行分析，利用最优化方法来调整Z-I关系，对于不同类型降水，取不同的A、b代入公式，建立适合本区域的Z-I关系表达式。
3 结果分析
3.1 效果检验
对建立的Z-I关系表达式进行降水估测，随机挑选扫描范围内区域站的实况值进行对比分析。本文中引进区域降水平均相对误差，对不同降水类型L>60km的Z-I关系进行效果检验，能较客观反映误差的大小。
3.2 误差分析
应用上述所建立的Z-I关系进行降水估测，不同类型的降水过程的误差系数都有一定的提高，但是仍存在较明显的误差，其主要原因主要有以下几点：
首先是Z-I关系的不稳定性所致，只能通过不断增加样本资料，进一步修正表达式来接近实际测量值；
其次，雷达参数、性能的不同对Z值的影响较大，导致各个地区Z-I关系的独特性；
第三，贵州的山区地形遮挡，特别是毕节雷达在240～330°方向上遮挡严重，导致回波探测不全，使得建立的Z-I关系误差较大。
4 结语
贵州省毕节市地形复杂，遮挡角度较大，在进行雷达定量估测降水时误差较大，通过资料选取、样本分型，对表达式最优化计算，建立适应本区域的Z-I关系，能在一定程度上提高降水产品的估测能力。同时，我们也发现在本地化Z-I关系的研究中，必须理论和实际相结合，不同类型的降水过程和不同性质的回波，需加以区分并做必要的修正，否则难以反映当地的实际情况，导致预报出现较大的偏差。
参考文献：
[1] 李腹广，王芬.用天气雷达回波强度资料估测降水[J].气象科技，2007，35（2）：286-288.
[2] 罗晓松，周枫，王君军，等.贵州省遵义地区暴雨Z-I关系研究[J].安徽农业科学，2009，37（16）：7559-7561.
[3] 张丽，何晓旭，姜玉印.宜昌市天气雷达定量降水估测Z-I关系研究[J].贵州气象，2014，38（6）：34-36.
[4] 王树雄，薄兆海，张俊峰，等.天气雷达Z-I关系本地化及RPG降水产品改进[J].气象科技，2013，41（3）：430-435.
[5] 白先达，王艳兰，孙莹.雷达定量估测降水[J].气象科技，2011，39（1）：61-65.
[6] 聂祥.毕节雷达回波强度与降水强度关系的初步分析[J].贵州气象，1996，19（2）：16-18.
基金项目：
贵州省毕节市气象局青年基金项目（BJQN[2015]03）资助
作者简介：
龚雪鹏（1984-），男，本科，工程师，主要从事雷达观测与机务保障工作。
关键词：CINRAD/CD雷达；定量降水估测；Z-I关系；误差分析
新一代天气雷达用于监测降水和强对流天气系统的发展演变，是气象部门进行短时预警的重要探测手段之一。鉴于新一代天气雷达资料具有时间和空间分辨率高的特点，适合进行定量测量降水的研究与应用。
目前，国内外众多学者都在致力于解决雷达定量测量降水的关键问题[ 1-5 ]，但我市天气雷达定量降水估测仍然应用现成的理论Z-I关系， 所有RPG降水产品也是基于该Z-I关系得到的，与实际雨量往往有较大差异。
由于Z-I关系随不同的地理位置和硬件设备等存在很大差异，因此，建立本地适用的Z-I关系是进行雷达定量估测降水工作本地化研究与应用的基础。
毕节CINRAD/CD雷达自2006年5月1日投入运行，聂祥[ 6 ]对本地区雷达回波强度与降水关系进行了初步分析，但当时区域站点相对较少，降水样本的容量也较小，导致研究不够深入。
目前，随着全市地面观测站点的建设，已经具备了开展更优化Z-I关系研究的条件。
本文采用分类型最优化法对毕节CINRAD/CD雷达Z-I关系进行研究，建立本地实用的Z-I关系模型，为充分发挥我市新一代天气雷达在灾害性天气监测、预警作用，更好地服务于经济建设和防灾减灾做出积极贡献。
1 研究分析
研究方法就是不断调整Z-I关系表达式中的A、b的值，直到判别函数CTF达到最小值。
2 样本选取及处理
2.1 降水资料处理
选取毕节市2014年11次主要降水过程，利用天气雷达强度产品及下属8县（区）国家级自动站的雨量统计资料，把每1h降水定义为一个样本，对每次降水过程进行分型，根据地理环境、降水范围、降水量级等选取样本。
2.2 雷达资料处理
选取与上述11次降水过程相对应的毕节雷达的体扫强度回波资料。
在实际应用中，Z≤10dbz的雷达强度回波资料，对降水强度的贡献可以忽略不计，因此不再进行处理；
Z≥55dbz的雷达强度回波资料，其中少数大水滴对Z的影响远大于对I的影响，因此都按照55dbz来进行处理。
同时，考虑到降水过程在短时间内的连续性和相对稳定性，假定回波强度值在一个雷达体扫时间内是维持不变的。
雷达强度回波经过上述处理，在反射率因子Z选取时，还必须考虑地形环境、距雷达中心距离等因素。
首先，对处于静锥区的七星关区，不作分析；对距雷达中心太远，且受到地形环境遮挡严重的威宁，也不作分析。
同时，在选取选取雷达强度资料时，假定其距离库1°×1km内降水均匀。据此要求，雷达回波样本分析得到不同距离最优仰角为：
对于L<30km，使用3.4°仰角；
30≤L≤60km，使用2.4°仰角；
L>60km，使用1.5°仰角。
2.3 Z-I关系分布
根据以上对等效反射率因子Z和降水强度I的样本选取要求和假设，对2014年11次主要降水过程400多个样本资料进行分析，利用最优化方法来调整Z-I关系，对于不同类型降水，取不同的A、b代入公式，建立适合本区域的Z-I关系表达式。
3 结果分析
3.1 效果检验
对建立的Z-I关系表达式进行降水估测，随机挑选扫描范围内区域站的实况值进行对比分析。本文中引进区域降水平均相对误差，对不同降水类型L>60km的Z-I关系进行效果检验，能较客观反映误差的大小。
3.2 误差分析
应用上述所建立的Z-I关系进行降水估测，不同类型的降水过程的误差系数都有一定的提高，但是仍存在较明显的误差，其主要原因主要有以下几点：
首先是Z-I关系的不稳定性所致，只能通过不断增加样本资料，进一步修正表达式来接近实际测量值；
其次，雷达参数、性能的不同对Z值的影响较大，导致各个地区Z-I关系的独特性；
第三，贵州的山区地形遮挡，特别是毕节雷达在240～330°方向上遮挡严重，导致回波探测不全，使得建立的Z-I关系误差较大。
4 结语
贵州省毕节市地形复杂，遮挡角度较大，在进行雷达定量估测降水时误差较大，通过资料选取、样本分型，对表达式最优化计算，建立适应本区域的Z-I关系，能在一定程度上提高降水产品的估测能力。同时，我们也发现在本地化Z-I关系的研究中，必须理论和实际相结合，不同类型的降水过程和不同性质的回波，需加以区分并做必要的修正，否则难以反映当地的实际情况，导致预报出现较大的偏差。
参考文献：
[1] 李腹广，王芬.用天气雷达回波强度资料估测降水[J].气象科技，2007，35（2）：286-288.
[2] 罗晓松，周枫，王君军，等.贵州省遵义地区暴雨Z-I关系研究[J].安徽农业科学，2009，37（16）：7559-7561.
[3] 张丽，何晓旭，姜玉印.宜昌市天气雷达定量降水估测Z-I关系研究[J].贵州气象，2014，38（6）：34-36.
[4] 王树雄，薄兆海，张俊峰，等.天气雷达Z-I关系本地化及RPG降水产品改进[J].气象科技，2013，41（3）：430-435.
[5] 白先达，王艳兰，孙莹.雷达定量估测降水[J].气象科技，2011，39（1）：61-65.
[6] 聂祥.毕节雷达回波强度与降水强度关系的初步分析[J].贵州气象，1996，19（2）：16-18.
基金项目：
贵州省毕节市气象局青年基金项目（BJQN[2015]03）资助
作者简介：
龚雪鹏（1984-），男，本科，工程师，主要从事雷达观测与机务保障工作。