[发明专利]一种基于双参数粒子谱分布的测雨雷达辐射传输系统

说明书

本发明公开了一种基于双参数粒子谱分布的测雨雷达辐射传输系统，包括输入模块、计算模块和输出模块；输入模块包括大气状态参数单元、雷达参数单元和水凝物参数单元；计算模块包括水凝物衰减模型、双参数粒子谱分布模型和大气衰减模型，其中输入模块的大气状态参数单元连接水凝物衰减模型和大气衰减模型，雷达参数单元连接到水凝物衰减模型和大气衰减模型，水凝物参数单元连接到双参数粒子谱分布模型，双参数粒子谱分布模型连接到水凝物衰减模型；水凝物衰减模型和大气衰减模型的输出端连接到输出模块。本发明具有以下优点：优化粒子谱分布模型，具有更高的仿真精度，为精确反演降水提供技术上的支持。

技术领域

本发明是一种新型的气象雷达辐射传输模式，具体是一种利用雷达信息将双参数粒子谱分布模型、球形气象粒子模型散射理论、雷达波大气衰减模型结合在一起的测雨雷达辐射传输模式。

背景技术

降水过程作为地球水循环中重要的一环，在大气能量传输和全球能量平衡上发挥着重要的作用。由于简单的降水微物理及粒子谱分布参数化假定等因素的限制，雷达辐射传输模式在仿真雷达波束大气传输特性方面仍存在一定的偏差。所以有必要基于降水微物理及粒子谱分布的最新研究成果，选取具有合理物理基础和符合云雨实际分布情况的粒子谱分布，提升降雨雷达辐射传输模式的仿真精度。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供了一种能够提升降雨雷达辐射传输模式的仿真精度的基于双参数粒子谱分布的测雨雷达辐射传输系统。

本发明是通过以下技术方案解决上述技术问题的：一种基于双参数粒子谱分布的测雨雷达辐射传输系统，包括输入模块、计算模块和输出模块三部分；

输入模块包括大气状态参数单元、雷达参数单元和水凝物参数单元；

计算模块是本发明的核心，包括水凝物衰减模型、双参数粒子谱分布模型和大气衰减模型，其中输入模块的大气状态参数单元连接水凝物衰减模型和大气衰减模型，雷达参数单元连接到水凝物衰减模型和大气衰减模型，水凝物参数单元连接到双参数粒子谱分布模型，双参数粒子谱分布模型连接到水凝物衰减模型；

水凝物衰减模型和大气衰减模型的输出端连接到输出模块；

利用大气状态信息、雷达参数信息和水凝物参数信息通过水凝物衰减模型、双参数粒子谱分布模型、大气衰减模型仿真测雨雷达大气辐射传输的模式，通过仿真计算获得雷达回波信息，在输出模块中输出。

作为更具体的技术方案，所述大气状态参数单元包括大气温度、大气压力、大气湿度和海拔高度信息，垂直方向分层，四种数据间一一对应。

作为更具体的技术方案，雷达参数单元包括雷达的频率、探测距离、探测方式等信息，雷达频率适用范围为5～40GHz，雷达探测方式为地基、空基和星基三种中的任一种，探测距离为雷达到目标的距离。

作为更具体的技术方案，水凝物参数单元是描述云雨粒子量的参数，云雨粒子包括云液水、云冰、降雨、降雪和降霰粒子五种，水凝物的量用水凝物绝对密度和水凝物粒子数浓度表示。

作为更具体的技术方案，所述输出模块包括大气吸收衰减廓线、等效雷达反射率因子廓线和衰减校正等效雷达反射率因子廓线数据，大气吸收衰减廓线由大气状态参数和雷达参数通过大气衰减模型计算获得，等效雷达反射率因子廓线由大气吸收衰减廓线加上相应位置处水凝物散射衰减廓线组成，衰减校正等效雷达反射率因子廓线是由大气吸收衰减廓线加上相应位置处水凝物散射衰减，并去掉水凝物后向散射路径衰减获得。

作为更具体的技术方案，所述双参数粒子谱分布模型是指伽马分布中斜率和截距两个参数决定粒子谱特征的模型，斜率和截距两个参数由水凝物绝对密度和水凝物粒子数浓度等物理量计算获得。

作为更具体的技术方案，在双参数粒子谱分布模型中，粒子谱分布函数形式如下：