雷达测量降水

leida celiang jiangshui
雷达测量降水
radar measurement of precipitation

   根据气象雷达回波强度推算降水强度和降水量。它具有能够大面积遥测的优点（见）。测量方法主要有两种：①利用雷达反射因子Z（见）和降水强度I 的关系测雨强；②利用雨使雷达波衰减的效应（见）和降水强度I 的关系测雨强。
　第一种方法,根据气象雷达方程,平均回波功率Z成正比，Z 和降水粒子谱有关，而降水粒子谱又和I有关，因此Z和I有关。理论分析和观测统计等方法都得出Z＝AI的关系，其中A、b的数值同降水粒子谱的分布和降水粒子的落速有关，所以Z-I 关系因降水的类型、发展阶段和所在地理位置的不同而不同。对雨来说，大多数情况下A为30～600，b为1～2，通常取Z＝200IIZ分布之后,便可通过Z-I关系计算出I的分布。
　由于雷达参数的标定误差、回波强度的测量误差、Z-I关系的不确定性、Z 和I取样的空间、时间的不一致性、地物回波的干扰以及雷达波的衰减等影响，早期雷达测量降水区内各点的雨强精度并不高。研究表明，当所有因子采用极端情况，其最小可能误差还有20％。而当选择不明显衰减的雷达波（如波长为10厘米），并按不同降水类型采用适当的Z-I 关系，再用标准雨量计加以校准，则测量的精度可显著提高。对回波强度进行时空平均测量某区域某时段内大面积的降水量，效果比较好，单点测量的效果较差。有人曾进行了对比：用10厘米雷达测量降水，经雨量器校正后，单点每小时降雨量的平均相对误差为37％，而在相同情况下,400平方公里面积的降雨量，误差则为13％。
　第二种方法，出现于60年代初期。它利用雷达波的衰减系数I的关系kI 测量降水,其中k和d是温度和波长的函数。具体方法有两种:①用衰减波长的雷达，观测降水区远端的一个或多个已知散射截面标准目标的回波强度计算这些回波强度同无降水时所测得的回波强度的差,即可求出I。②用双波长雷达（发射衰减程度不同的两种电磁波的雷达）沿同一路径观测降水区，比较这两种波长的回波功率，即可求出I。
　利用雷达波衰减效应测量降水的精度比较高，例如用 0.86厘米雷达，按标准目标法所得I的平均误差小于10％。但此法得到的是某一路径上的平均雨强，被测路径的范围受最大可测雨强所限制。
　利用反射因子测量降水，虽然精度较低，但适用范围比较广，又比较简便，因此被广泛采用。
　随着雷达数据处理和传输技术的发展，雷达测量降水正走向实用阶段，人们已能实时地获得区域降水量资料。特别是把雷达定量测量降水的资料同探测资料和常规气象观测资料相结合，可以进行暴雨监视和短时间的降水预报，这样，气象雷达就成为洪水预报和流量预报的工具（见）。但是，雷达测量降雪的误差很大，还有待进一步研究。  参考书目
应用》,科学出版社，北京,1979。（
L.J.Battan,Radar Observation of the Atmosphere，The Univ.of Chicago Press，Chicago，1973.
　　　　　　　　　　　　　　　　　徐玉貌

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