偏振天气雷达探测云的相态与滴谱分布变化及其对降水估测影响研究

降水云内水凝物粒子的相态、尺度、密度、空间取向等变化范围很大，常规的多普勒天气雷达，无法探测云的微观结构，因此，对云中所发生的微物理变化及其对宏观热力、动力过程的影响，无法准确揭示，雷达定量估测降水也一直无法达到令人满意的精度。而双线偏振雷达具有探测云的滴谱分布，识别水凝物相态的能力，本项目利用X、C波段双线偏振雷达反演降水过程中云的相态、滴谱等微物理结构变化，分析这些变化对雷达探测参量的影响，并间接导致的雷达定量估测降水的精度变化，从微观层面上揭示利用Z-R关系法、及各种偏振参量进行降水估测的误差主要来源，评估双线偏振雷达在降水估测中的潜力，总结提出综合利用多种偏振参量进行降水估测的模型，使之适用于各种降水云系及不同雨强分布的降水估测，以期极大地改进雷达定量估测降水精度。

开展了C波段双线偏振雷达质量控制，以及对降水的相态识别，滴谱反演等研究工作，评估双线偏振雷达在降水估测中的潜力。对三年来外场试验的数据分析研究，发展出了一套完整的偏振雷达系统误差订正、衰减订正、ΦDP降噪算法，并改进了从ΦDP中提取KDP算法，利用KDP对ZH、ZDR进行衰减订正后，数据质量有明显的改善。指出了理论上完美的双发双收机制偏振雷达，实际应用时，由于两个接收机之间在低信噪比（SNR）时，很难保持一致，有一定的缺陷。对偏振雷达降水估测的潜力研究表明，利用KDP进行降水估测，在雨强大于5mm/hr时，估测精度明显大于其它估测方法，能够达到很高的估测精度。