云雷达回波强度谱密度定标及云内大气垂直运动速度反演试验

摘要：

云内大气垂直运动在云动力和微物理过程中扮演了重要角色,云雷达功率谱数据是其反演的有效数据,但前提必需对谱线的回波强度进行准确定标,其中噪声电平的计算是关键步骤.本文首先提出了一种云雷达功率谱的模拟方法,利用模拟数据定量评估了三种噪声电平计算方法的准确性,对实测谱线回波强度进行了定标.基于以上方法,采用小粒子示踪法反演了2014年6月广东阳江对流云和层状云内的大气垂直运动速度,并提出了假定数浓度和直径下的谱线回波强度临界阈值,利用该阈值对反演结果进行定量检验.结果表明:(1)利用云雷达的高斯白噪声特征和云信号满足高斯分布特征,结合实测数据统计得到的涨落程度,可以模拟出给定谱参数的功率谱,模拟数据与实测十分相近,可作为功率谱定量研究的有效数据源.(2)三种噪声电平计算方法中,分段法的准确性和稳定性最好,最大速度法受噪声起伏的影响,客观法计算结果偏高,当谱宽和多普勒速度较大时客观法和最大速度法误差会达到很大.(3)谱线回波强度临界阈值的检验结果表明,该对流云内所有示踪谱线的回波强度均远小于临界阈值,云内100％距离库为被反演,反演结果可靠;该层状云内,除了少数距离库,大部分示踪谱线的回波强度在临界阈值以下,云内96.23％距离库可被反演,反演结果可靠.

关键词：云雷达功率谱、噪声电平计算方法、大气垂直运动速度反演

所属期刊栏目：35

分类号：P41(大气探测（气象观测）)

资助基金：国家自然科学基金项目41175038,91337103;国家重点基础研究发展计划973项目2012CB417202;公益性行业气象科研专项GYHY201406001;江苏省研究生培养创新工程项目KYLX_0839

在线出版日期：2017-03-10（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页码：1650-1661