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多种遥感平台（雷达、卫星）资料和雨量计资料综合定量降水估计技术

作　者: 高晓荣
导　师: 梁建茵
学　校: 中国气象科学研究院
专　业: 气象学
关键词: 天气雷达概率配对定量降水估计融合交叉检验
分类号: P412.25
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 55次
引　用: 1次
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内容摘要

为提高雷达定量估测降水的精度,本文利用广东省境内的6部新一代多普勒天气雷达(CINRAD/SA)回波资料和雨量计降水量观测资料,采用概率密度法(PFT/ Probability-fitting technique)建立Z-I关系进行单部雷达降水估计,并用最优插值法(OI/Optimum Interpolation)对降水估计进行订正;为扩大降水估测的范围,对多部雷达的降水估测进行拼接,采取重叠区域以各部雷达的均方根误差平方的倒数作为权重系数进行加权平均,得到分辨率为0.010×0.010的降水分析产品,并分别分析比较多部雷达降水估计的拼接与单纯OI(Optimum Interpolation)雨量计及与雷达拼图回波的降水估计的优劣;对于CMORPH资料和雨量计资料采取基于OI的有效合成,得到分辨率为0.1250×0.1250的降水分析产品;最后将两种不同分辨率进行区域定量协调。以上各个环节误差分析表明:对于单部雷达,雨量计上空9点平均的雷达回波强度与降水强度关系最为密切;逐6min雷达降水估测值再累加为1h,比雷达回波强度平均与逐时雨量计降水配对的精度要高;6部相同型号的雷达估测降水精度各异;对于多部雷达的降水估测,单部雷达先分别进行OI订正后拼接,然后对重叠区再次OI订正的结果比直接对未订正的单部雷达降水估计拼接后统一一次OI订正的效果好。交叉检验表明:OI雷达法对单部和多部雷达估测降水均可以取得比较好的校准效果;多部雷达降水估测拼接时,前期对于单部雷达降水估计的订正尤为重要;用多部雷达降水估计的拼接得到的降水估计值精度要明显高于OI雨量计的精度;而相比由雷达拼图回波强度得到的降水估计值的精度而言,前者也优于后者。前期雨量计订正CMORPH能有效减小系统偏差;CMORPH融合了雨量计资料,比单纯OI雨量计的效果要好。两种不同分辨率有着明显的区域差异特征;获取的一套降水产品既能体现雷达资料的优势、又能体现CMORPH融合雨量计的优势,在降水估测精度和扩大降水估测范围上都有了较好改观,能够反映不同尺度平台的降水信息。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-7
第一章引言  7-19
  1.1 定量估测降水研究的意义  7
  1.2 雨量计测量降水的优越性及不足  7-8
  1.3 雷达定量估测降水回顾  8-15
    1.3.1 雷达定量测量降水的理论基础  8-9
    1.3.2 雷达定量估测降水的国内外进展  9-11
    1.3.3 雷达估测降水的方法  11-15
      1.3.3.1 平均校正法  11-12
        1.3.3.1.1 原理  11
        1.3.3.1.2 缺点  11-12
      1.3.3.2 最优插值法(OI)  12
        1.3.3.2.1 原理  12
        1.3.3.2.2 算法  12
        1.3.3.2.3 特点  12
        1.3.3.2.4 缺点  12
      1.3.3.3 变分校正法  12-14
        1.3.3.3.1 原理  13
        1.3.3.3.2 方法特点  13
        1.3.3.3.3 缺点  13
        1.3.3.3.4 说明  13-14
      1.3.3.4 自适应卡尔曼滤波算法  14-15
        1.3.3.4.1 原理  14
        1.3.3.4.2 算法  14-15
        1.3.3.4.3 方法特点  15
        1.3.3.4.4 缺点  15
  1.4 卫星定量估测降水的回顾  15-17
    1.4.1 卫星资料探测降水方法  15-16
    1.4.2 卫星资料探测降水优劣势  16-17
  1.5 降水估计的融合技术发展  17-18
  1.6 本文的研究目标  18
  1.7 本文的创新点  18
  1.8 本文的主要研究内容  18-19
第二章资料  19-22
  2.1 本文使用的遥感和常规资料  19-21
  2.2 降水过程概况  21
  2.3 资料预处理  21-22
    2.3.1 雷达资料质量控制  21-22
    2.3.2 卫星资料预处理  22
第三章本文方法简介  22-27
  3.1 雷达定量估测降水的 Z-I 关系建立法  22-23
  3.2 雨量计联合雷达降水估计法  23
  3.3 多部雷达定量估测降水流程设计方法  23-24
  3.4 CMORPH 估测降水资料和雨量计资料的合成方法  24-25
    3.4.1 融合原理  25
    3.4.2 主要特色  25
    3.4.3 算法  25
  3.5 CMORPH、雨量计资料及雷达资料的融合方法  25-26
  3.6 评估  26-27
  3.7 效果检验法  27
第四章雷达定量估测降水  27-44
  4.1 单部雷达估测降水  27-36
    4.1.1 单部雷达回波强度(CAPPI)与雨量计降水强度的关系  27-29
    4.1.2 Z-I 关系的建立  29-31
    4.1.3 单部雷达平均回波强度与相应的雷达区域估测总降水量的分布的关系  31-34
    4.1.4 雨量计资料对单部雷达估测降水的订正  34-36
  4.2 多部雷达定量降水估计的拼接技术和误差评估  36-41
    4.2.1 多部定量估测降水流程设计  36-39
    4.2.2 雨量计资料对多部雷达估测降水的订正  39-41
  4.3 订正方法的交叉检验  41-44
    4.3.1 检验结果  41-44
    4.3.2 分析比较上述方法得到的降水估计与从雷达拼图回波强度得到的降水估计的优劣  44
第五章卫星定量估测降水  44-47
  5.1 CMORPH 降水估计与自动站观测资料之间的误差比较  44-45
  5.2 CMORPH 降水与自动站资料的合成技术和误差分析  45-47
第六章降水估计的融合  47-48
  6.1 分辨率I 和分辨率II 资料在相对应的区域的差异特征  47
  6.2 如何使得分辨率 I 与分辨率 II 资料在相应的区域定量统一相互协调一致  47-48
第七章总结与结论  48-51
  7.1 雷达定量估测降水的初步结论  48-49
  7.2 CMORPH 估测降水的初步结论  49-51
参考文献  51-56
致谢  56-57
个人简介  57

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