[发明专利]一种云中液态水含量的反演方法及装置

说明书

本发明提供的云中液态水含量的反演方法及装置，包括：以将雷达平面扫描数据划分为降水云回波数据和非降水云回波数据；对降水云回波数据进行校准；根据液态水含量与雷达回波强度的关系函数分别对校准后的降水云回波数据，以及非降水云回波数据进行反演，获取液态水含量平面扫描分布。本发明提供的云中液态水含量的反演方法及装置，本发明通过雨滴谱数据确定降水回波阈值和理论回波强度，将PPI回波数据分为降水云回波数据和非降水云回波数据，用理论回波强度对降水云雷达回波强度进行校准，消除雨滴衰减对降水回波强度的影响，然后分别对两种回波数据分别进行液态水含量反演，对探测设备要求较低，且简化了反演流程，提高了反演的精度。

技术领域

本发明涉及大气科学技术领域，尤其涉及一种云中液态水含量的反演方法及装置。

背景技术

云中液态水含量是重要的云微物理参数，在气候变化、天气变化、人工影响天气和飞行安全等方面都有重要意义。现有技术中涉及了多种方式以获取云中液态水含量信息的记载，主要包括：

方式1，利用机载探测设备，获取云中液态水含量，即通过机载云粒子探头(CloudDroplet Probe，CDP)探测各档粒子数浓度以及各档平均粒子直径获得云中液态水含量。由于方式对设备和空域开放要求较高，在空域管制越来越严的形势下，该种获取云中液态水含量的方法难以大范围推广应用。

方式2，利用星载微波辐射计反演云中液态水含量，包括反演非降水云液态水含量，以及反演降水云液态水含量。其中，反演非降水云液态水含量是利用微波辐射计的37GHz云水敏感通道和23GHz水汽吸收通道，通过多元线性回归获得；降水云液态水含量是基于降水云中液态水含量与地面平均降雨率之间的经验关系进行反演获取。由于星载微波辐射计反演分辨率很低，导致星载微波辐射计反演云中液态水含量的方式普遍存在时空分辨率低的问题。

方式3，利用雷达(包括测雨雷达、毫米波雷达和激光雷达)联合地基微波辐射计，反演云中液态水含量，即通过建立的液态水含量与雷达反射率因子的经验关系反演获得。由于测雨雷达相对云滴来说，探测灵敏度不够，导致测雨雷达在探测较薄的非降水云时没有回波信号；而激光雷达不能穿透厚云，只能联合微波辐射计对薄云进行液态水含量反演；而毫米波雷达在降水云的情况下会产生米散射，也会导致用于反演的雷达回波强度不准确。

方式4，利用双波长或多波长雷达反演云中液态水含量，即通过不同波长雷达对同一目标探测，通过探测到的雷达反射率因子的差异或衰减的差异，建立液态水含量LWC与这种差异之间的经验关系，从而反演液态水含量。双波长或多波长雷达，通过不同波长雷达反射率因子差异或衰减差异反演云中液态水含量系统较为复杂，对多部雷达系统定标，观测时间和空间一致性要求较高，且多部雷达造价偏高，导致推广难度大。

综上所述，由于现有的云中液态水含量均存在各自不同的缺陷，亟需提供一种新的云中液态水含量测量方法，以克服现有技术所存在的测量精度低、测量流程复杂、设备造价高等缺陷。

发明内容

本发明提供一种云中液态水含量的反演方法及装置，用以解决现有技术在实现的云中液态水含量监测时存在的测量精度低、测量流程复杂、设备造价高等缺陷，实现精确、快速、简单的完成对云中液态水含量的测量。

第一方面，本发明提供一种云中液态水含量的反演方法，包括：根据雨滴谱数据确定雷达回波理论值，以及降水回波阈值；

基于所述降水回波阈值，将雷达平面扫描数据划分为降水云回波数据和非降水云回波数据；

利用所述雷达回波理论值对所述降水云回波数据进行校准，获取校准后的降水云回波数据；

利用第一函数对所述校准后的降水云回波数据进行反演，并利用第二函数对所述非降水云回波数据进行反演，以获取液态水含量平面扫描分布；

所述第一函数为降水云液态水含量与雷达回波强度的关系函数，所述第二函数为非降水云液态水含量与雷达回波强度的关系函数。