[发明专利]一种X波段双偏振天气雷达降水估测方法

说明书

本发明公开了一种X波段双偏振天气雷达降水估测方法，通过涉及一种优越的综合小波去噪滤波方法以提高Φ_DP质量，进而提升K_DP质量，最终提高降水估测精准度。本发明通过对Ψ_C进行资料识别、逐步订正及小波去噪三个步骤(称为综合小波去噪)获得高质量的Φ_DP，进而利用Φ_DP估算得到K_DP，最后利用改善的K_DP通过测雨方程I_DK(K_DP，Z_DR)进行降水估测，整个过程关键在于从滤波方法提升Φ_DP质量，从而达到对降水估测精准度的提高。

技术领域

本发明属于大气科学领域，尤其涉及一种优越的X波段双偏振天气雷达共极化差分相移资料的综合小波去噪滤波方法，以提高Φ_DP质量，进而提升K_DP质量，最终提高X波段双偏振天气雷达降水估测精准度。

背景技术

X波段双偏振多普勒雷达的偏振参量差分传播相移率K_DP由于其特殊的性能(对滴谱分布变化不敏感、对电磁波衰减不敏感)被认为是降水估测优越的估算量。

降水估测：X波段双偏振多普勒雷达应用于降水估测有四种测雨方程：

其中，Z_H为水平反射率因子，Z_DR为差分反射率，K_DP为差分传播相移率。这四种测雨方程在雨强范围0<I<200mm/h时，测雨方程I_H(Z_H)平均标准差为36.8％；测雨方程I_DR(Z_H，Z_DR)平均标准差为11.9％；测雨方程I_DP(K_DP)平均标准差为18.3％；测雨方程I_DK(K_DP，Z_DR)平均标准差为7.3％。

因此对于X波段双偏振多普勒雷达测雨方程来说，I_DK(K_DP，Z_DR)测雨方程由于K_DP对滴谱参数Dm，μ变化不敏感，而D0的变化又能反映到Z_DR中，所以该测雨方程对滴谱分布变化具有更好的独立性，它的测雨准确度比其他三个测雨方程都要高。其中K_DP是I_DK(K_DP，Z_DR)测雨方程中的关键物理量。

K_DP是差分传播相移Φ_DP的径向距离廓线平均趋势的斜率，由雷达差分传播相移Φ_DP估算得到：

其中，r_i为第i个库与雷达之间的径向距离，r₀为前一个距离库与雷达之间的径向距离。

而实际探测过程中，雷达探测到的共极化差分相移Ψ_C包含了差分传播相移Φ_DP和差分后向散射相移δ，Muller(1984)提出算法计算Ψ_C：

δ是差分散射相移，由大雨滴粒子的非瑞利散射导致，其影响在X波段双偏振雷达中不容忽视，同时，Φ_DP还受环境噪声的影响。

因此，在进行降水估测前，对X波段双偏振雷达共极化差分相移Ψ_C的滤波必不可少。