[發明專利]一種X波段雙偏振天氣雷達降水估測方法

在審

• 申請號: 201810025648.2
• 申請日: 2018-01-11
• 公開（公告）號: CN108562904A
• 公開（公告）日: 2018-09-21
• 發明（設計）人: 周筠珺;趙川鴻
• 申請（專利權）人: 成都信息工程大學
• 主分類號: G01S13/95
• 分類號: G01S13/95
• 代理公司: 北京天奇智新知識產權代理有限公司 11340
• 代理人: 楊春

本發明公開了一種X波段雙偏振天氣雷達降水估測方法，通過涉及一種優越的綜合小波去噪濾波方法以提高Φ_DP質量，進而提升K_DP質量，最終提高降水估測精準度。本發明通過對Ψ_C進行資料識別、逐步訂正及小波去噪三個步驟(稱為綜合小波去噪)獲得高質量的Φ_DP，進而利用Φ_DP估算得到K_DP，最后利用改善的K_DP通過測雨方程I_DK(K_DP，Z_DR)進行降水估測，整個過程關鍵在于從濾波方法提升Φ_DP質量，從而達到對降水估測精準度的提高。

技術領域

本發明屬于大氣科學領域，尤其涉及一種優越的X波段雙偏振天氣雷達共極化差分相移資料的綜合小波去噪濾波方法，以提高Φ_DP質量，進而提升K_DP質量，最終提高X波段雙偏振天氣雷達降水估測精準度。

背景技術

X波段雙偏振多普勒雷達的偏振參量差分傳播相移率K_DP由于其特殊的性能(對滴譜分布變化不敏感、對電磁波衰減不敏感)被認為是降水估測優越的估算量。

降水估測：X波段雙偏振多普勒雷達應用于降水估測有四種測雨方程：

其中，Z_H為水平反射率因子，Z_DR為差分反射率，K_DP為差分傳播相移率。這四種測雨方程在雨強范圍0<I<200mm/h時，測雨方程I_H(Z_H)平均標準差為36.8％；測雨方程I_DR(Z_H，Z_DR)平均標準差為11.9％；測雨方程I_DP(K_DP)平均標準差為18.3％；測雨方程I_DK(K_DP，Z_DR)平均標準差為7.3％。

因此對于X波段雙偏振多普勒雷達測雨方程來說，I_DK(K_DP，Z_DR)測雨方程由于K_DP對滴譜參數Dm，μ變化不敏感，而D0的變化又能反映到Z_DR中，所以該測雨方程對滴譜分布變化具有更好的獨立性，它的測雨準確度比其他三個測雨方程都要高。其中K_DP是I_DK(K_DP，Z_DR)測雨方程中的關鍵物理量。

K_DP是差分傳播相移Φ_DP的徑向距離廓線平均趨勢的斜率，由雷達差分傳播相移Φ_DP估算得到：

其中，r_i為第i個庫與雷達之間的徑向距離，r₀為前一個距離庫與雷達之間的徑向距離。

而實際探測過程中，雷達探測到的共極化差分相移Ψ_C包含了差分傳播相移Φ_DP和差分后向散射相移δ，Muller(1984)提出算法計算Ψ_C：

δ是差分散射相移，由大雨滴粒子的非瑞利散射導致，其影響在X波段雙偏振雷達中不容忽視，同時，Φ_DP還受環境噪聲的影響。

因此，在進行降水估測前，對X波段雙偏振雷達共極化差分相移Ψ_C的濾波必不可少。