降水云体风廓线雷达返回信号谱特征的分析研究

风廓线雷达（WPR）探测获取垂直指向高时空分辨率多普勒速度谱，与天气雷达相比更强调对返回信号的谱信息获取，在上一基金项目支持下，已经完成WPR对降水信号的定量标校研究，实现了降水雨滴谱反演。本项目将继续开展WPR的降水返回信号谱特征分析，研究降水云体中固态、液态、混合相态粒子群的返回信号谱分布特征，进而获取降水粒子相态变化及随高度演变信息。联合风廓线雷达高时空分辨率风、温度（RASS）探测资料，在获取降水云的动力、热力过程描述基础上，建立南北方不同降水云精细结构的速度、强度以及垂直分布的多参数描述模型；分析谱分布中降水粒子分布、相态随高度分布及演变特征，了解降水云中粒子群相态转化、增长及生消等过程，增进对降水云微物理结构认识；进行地面及其上空降水云雨滴谱垂直分布统计分析，为研究降水云微物理结构研究提供观测结果和研究依据，拓展中国气象局风廓线雷达观测网的资料应用。

在开展了对风廓线雷达谱矩参数的合理获取、进行了数据质量控制的基础上，进行风廓线雷达对降水探测返回信号特征识别分析，提取降水返回信号谱信息，研究了风廓线雷达对降水云体的探测特征。针对P波段风廓线雷达开展了降水期间的大气与降水粒子谱特征分析，建立了双峰识别方案，对大气以及降水粒子谱进行了分离；对大气运动谱和降水粒子谱的卷积谱进行反卷积计算，剔除大气运动对降水粒子谱分布的影响，获取静止大气环境下的降水粒子谱分布，进而反演降水云中的液态粒子合理谱分布。对反演的粒子谱分布，建立拟合函数，认为基本符合gamma模型分布；在此基础上建立粒子谱分布模型库，研究利用谱参数反演粒子谱模型参数的简化方法，以实现获取粒子谱分布的统计特征。开展了利用探测谱参数进行降水云分类的算法研究，分别对北京、云南腾冲进行了南北方的降水云识别试验，获取了两地降水云分类的统计特征认识；并给出孟加拉湾水汽通道上降水云的垂直分布概念模型；分析了融化过程对降水云垂直结构的影响和地面降水的加强作用；对降水云中的雨滴谱反演结果与地面雨滴谱特征进行了比对分析，分析了广东地区同降水系统的地面雨滴谱特征。.另外开展了降水发生期间风的能谱分析，以获取风能分布和传递过程；为进一步开展降水云的精细结构研究，对研制的C波段调频连续波雷达提出了定量标校方案，并进行了观测试验数据的比对分析。