下载文档原格式
德国OTT Parsivel2多功能激光雨滴谱仪说明手册北京博伦经纬科技发展有限公司2014年1概述德国OTT Parsivel2激光雨滴谱仪是一种现代化的以激光技术为基础的光学测量系统。
传感器采用原装德国进口，它可以全面而可靠地测量各种类型的降水。
液态降水类型粒径的测量范围为0.2毫米到5毫米，固态降水类型粒径测量范围为0.2毫米到2.5毫米。
它可对速度为0.2到20米每秒降水粒子进行测量。
可测量的降水类型如下：毛毛雨、小雨、雨、雨、雨夹雪、雪、米雪、冻雨、冰雹。
降水测量是通过一个专门设计的特殊的传感元件来实现的。
它可以检测肉眼可见的地面以上一米降水。
设备具备有线和无线通信传输，数据获取和存储是通过一个快速的数字化信号处理器完成的。
2基本工作原理德国OTT Parsivel2激光雨滴谱仪的工作原理基础是一个能够发射水平光束的激光传感器。
其变送器和接收器集成在防护罩中。
图2-1工作原理图当激光束里没有降水粒子降落穿过时，最大电压为接收器的输出电压。
降水粒子穿过水平光束时以其相应的直径遮挡部分光束，因而产生输出电压。
我们通过电压的大小来确定降水粒子的直径大小。
降水粒子的下降速度是根据电子信号持续的时间推导出来的。
电子信号的持续时间为降水粒子开始进入光速到完全离开光束所经历的时间。
根据上述的决定量可以推算出降水滴谱、降水类型、降水动能、降水强度、雷达放射率和大气的能见度等信息。
安装在传感器头上的防雾装置能够防止降水粒子偏离防护罩、掉入激光束造成测量误差。
3系统组成德国OTT Parsivel2激光雨滴谱仪主要由气象传感器单元、数据采集控制单元、数据通信单元、供电单元、电源和通信防雷单元以及观测软件等几个部分组成。
数据处理控制中心气象传感器数据观测处理平台气象数据采集本场数据传输前端数据简化与综合监控与维护网络与通信其它共享平台通信防雷图3-1系统总体框图图3-2传感器实物图1.供电系统为保证系统稳定连续的电力供应，除降水现象仪本身采用了低功耗设计外，设备采用UPS 不间断稳压电源供电，保证了系统的长时间稳定可靠工作。
雨滴谱降水现象仪对比观测试验技术应用分析杜波;马舒庆;梁明珠;刘达新;张晓宇;王柏林【摘要】降水天气现象自动化观测是实现地面自动化观测的重要内容之一,为了克服人工观测的主观性,提高降水现象观测资料的完整性和实时性,中国气象局气象探测中心遴选了6家厂家18台雨滴谱降水现象仪分别在北京站和长沙站进行为期3个月的降水天气现象仪对比试验.主要从试验的选址、原理、标准、方法及参试设备的试验数据进行分析,结果表明:参试设备对雨强大于0.1 mm/h的平均捕获率不低于97％,对雨强小于0.1 mm/h的平均捕获率不低于84％;各参试设备吻合率随着降水强度的逐渐增大,经历了一个先升后降的过程;参试设备对冰雹现象观测结果较为理想,所有参试设备对冰雹现象平均错报率均低于0.5％,而对毛毛雨和未知现象的观测仍需改进;参试设备的漏报率与雨强大小呈负相关,雨强越小,漏报率越高.%The automatic observation of precipitation weather phenomena is an important part of the ground observation automation.In order to eliminate the subjectivity of manual observation and improve the integrity and timeliness of precipitation data,the China Meteorological Administration Meteorological Observation Center selected 18 laser raindrop spectrometers from 6 manufacturers,which participated in the 3-month contrast experiment on precipitation weather phenomena meters in Beijing and Changsha.This paper is focusing on the experiment equipment,test data analysis and summary,mainly from the experiment location,principles,standards,methods and other aspects.The average capture rate of the tested equipment is not less than 97％ for precipitation intensity of greater than 0.1 mm/h,and not less than 84％ for precipitationintensity of less than 0.1 mm/h.The consistent rate of the tested equipment went through a process of increasing firstly and then decreasing with the increase of precipitation.The test results of the tested equipment are relatively ideal for hail phenomenon,and the average false alarm rate of all the tested equipment is less than 0.5％ for hail phenomenon,while the observations of drizzle and unknown phenomena still need improvement.The misstatement rate is negatively correlated with the precipitation intensity.The smaller the precipitation intensity is,the higher the misstatements rate.The results provide hopefully a reference for the relevant technicians.【期刊名称】《气象科技》【年(卷),期】2017(045)006【总页数】7页(P995-1001)【关键词】降水现象仪;对比观测试验;数据分析【作者】杜波;马舒庆;梁明珠;刘达新;张晓宇;王柏林【作者单位】中国气象局气象探测中心,北京100081;中国气象局气象探测中心,北京100081;浙江省湖州市气象局,湖州313000;中国气象局气象探测中心,北京100081;成都信息工程学院,成都610000;中国气象局气象探测中心,北京100081【正文语种】中文【中图分类】P414降水是气象观测的常规项目，它是表征天气现象的一个物理量。
毫米波雷达与雨滴谱仪观测弱降水的对比分析谢蕾;刘黎平;姚雯【摘要】针对毫米波雷达测量的数据需要进行验证,提出利用雨滴谱反演雷达观测量:回波强度、径向速度、速度谱宽和归一化的功率谱密度数据对比毫米波雷达在最低有效观测高度处探测弱降水数据的方法及分析毫米波雷达观测量误差来源.结果表明:2种观测仪器得到的回波强度随时间变化趋势大致相同但变化幅度差异较大,误差主要源于雷达天线的积水;径向速度由于空气的上升速度、湍流等影响使两者数值有一定差异,但是变化趋势却十分接近.速度谱宽两者结果是演变趋势和变化范围都非常接近;两者归一化功率谱值曲线随速度变化趋势相似,然而由于空气的上升速度、湍流等影响导致两者曲线出现整体平移.【期刊名称】《成都信息工程学院学报》【年(卷),期】2014(029)001【总页数】8页(P39-46)【关键词】信息与通信工程;气象雷达;雨滴谱;回波强度;径向速度;速度谱宽;归一化的功率谱【作者】谢蕾;刘黎平;姚雯【作者单位】成都信息工程学院电子工程学院,四川成都610225;中国气象科学研究院灾害天气国家重点实验室,北京100081;中国气象科学研究院灾害天气国家重点实验室,北京100081;中国气象科学研究院灾害天气国家重点实验室,北京100081【正文语种】中文【中图分类】TN9530 引言近年,中国发展和引进了很多新的云降水探测设备,如Ka波段的毫米波雷达、微降水雷达、雨滴谱仪、自动气象站等,促进了关于这些探测设备的研究,如刘黎平等[1]利用毫米波测云雷达连续观测大气中的云,得出毫米波雷达能够清楚地反映云的内部结构。
仲凌志等[2]概括了毫米波测云雷达在国内外的发展状况,介绍毫米波雷达的特点,并展望国内毫米波雷达未来研究的方向,表明毫米波雷达的巨大作用和重要性。
余东升等[3]提出激光雨滴谱仪在雨滴谱测量方面具备优势。
陶汝颂等[4]分析测雨雷达工作原理,展望雨雷达在水文发展中更广泛的应用。
两次强降水过程雨滴谱特征及差异李侠丽;潘先洁;童应祥;倪婷;黄国贵;李景安;陶杰;姚祎;凌新锋【摘要】利用寿县观测站内的Parsivel激光雨滴谱仪结合观测站雨量数据及雷达基数据, 分析了发生在2015年6月26-30日梅雨期间和2015年8月7-10日超强台风\"苏迪罗\"影响期间2次强降水过程的雨滴谱结构特征及其差异, 拟合了雨强与雷达反射率因子之间的关系.结果表明:雨强的大小直接影响雨滴谱的特征参量, 且随着雨强增大而增大;梅雨锋暴雨中1.0mm<直径≤1.5mm的粒子所占比例最多, 雨强贡献率最大;台风雨中0.75mm<直径≤1.0mm的粒子所占比例最多, 但1.0mm<直径≤1.25mm的粒子对雨强的贡献最大, 说明较大粒子对强降水的贡献较大.%Using the data from the Parsivel laser precipitation particle spectrometer combined with rainfall data and radar data, we analyze the structure characteristics and difference of raindrop spectrums of two heavy rains in Shouxian.In addition, the relationship between rain intensity and radar reflectivity factor is fitted.Results show that the rainfall intensity directly affects the characteristic parameters of the raindrop spectrum, and increases with the rainfall intensity.In the Meiyu front rainstorm, contributions to the total number concentration of raindrops with a diameter of 0.25 to 1.0 mm are the maximum, and rainfall intensity is the greatest.In the typhoon rainstorm, the contributions to the total number concentration of raindrops with a diameter of 0.75 to 1.0 mm are the greatest, but those to the total rainfall intensity of raindrops with a diameter of 1.0 to 1.25 mm are the greatest, which indicates that the larger particles contribute more greatly to the heavy rainfall;The Z-R relationshipof the Meiyu front rainstorm is Z=160I1.47, and the Z-Rrelationship of the typhoon rain is Z=152I1.30.【期刊名称】《气象科技》【年(卷),期】2019(047)002【总页数】7页(P322-328)【关键词】雨滴谱;梅雨锋暴雨;台风雨【作者】李侠丽;潘先洁;童应祥;倪婷;黄国贵;李景安;陶杰;姚祎;凌新锋【作者单位】安徽省寿县气象局,寿县 232200;安徽省淮南市气象局,淮南 232007;安徽省寿县气象局,寿县 232200;安徽省寿县气象局,寿县 232200;安徽省寿县气象局,寿县 232200;安徽省寿县气象局,寿县 232200;安徽省寿县气象局,寿县 232200;安徽省寿县气象局,寿县 232200;安徽省寿县气象局,寿县 232200【正文语种】中文【中图分类】P426引言降水是云中微物理过程、云动力学过程以及诸多因素综合作用的过程[1-2]。
Parsivel与LNM激光雨滴谱仪降水观测的差异张晓宇;雷勇;王柏林;庞文静;汤志亚;杜波;郭伟【摘要】为研究Parsivel与LNM两种激光雨滴谱仪观测性能的差异,通过分析北京南郊观象台试验场地的两台激光雨滴谱仪2014年7— 11月(北方雨季条件下123天)的观测数据,并辅以同期的人工观测作为参考标准,将上述两种设备的累积降水量、起止时间、粒子采样信息等采集数据进行对比.分析结果表明:LNM激光雨滴谱仪较Parsivel激光雨滴谱仪的反映时间短,总是提早观测到降水现象的发生.Parsivel激光雨滴谱仪粒子等级信息较为丰富,同一降水过程中,Parsivel输出的粒子直径比LNM大.在降水量方面,两台设备与翻斗雨量计的结果基本一致,但累积降水量大于10 mm时,LNM累积降水量的输出值明显大于Parsivel.【期刊名称】《气象科技》【年(卷),期】2016(044)004【总页数】7页(P548-554)【关键词】激光雨滴谱仪;对比试验;累积降水量;降水强度【作者】张晓宇;雷勇;王柏林;庞文静;汤志亚;杜波;郭伟【作者单位】成都信息工程学院,成都610103;中国气象局气象探测中心,北京100081;中国气象局气象探测中心,北京100081;中国气象局气象探测中心,北京100081;成都信息工程学院,成都610103;中国气象局气象探测中心,北京100081;中国气象局气象探测中心,北京100081【正文语种】中文引言降水现象和降水资料是研究气候变迁、分析天气动力、开展数值天气预报模式等方面的重要参数，降水测量的准确性对国计民生有着重要意义[1-3]。
激光雨滴谱仪利用消光测量原理和激光技术实时观测降水现象，具有可实现无人值守、自动记录、全天候气象条件下作业等明显优势[4-5]。
胡子浩等[5]通过分析Parsivel激光雨滴谱仪和SL3-1雨量计在南京4次强降水过程中的观测资料，发现Parsivel不仅能迅速检测到降水过程的发生,还能提供降水过程的细节信息；也有文献反映激光雨滴谱仪输出的累积降水量普遍高于翻斗雨量计，特别是在大强度的降水过程中其两者累积降水量的差值尤为明显，文献[5-10]中就分别分析了 Parsivel、LNM激光雨滴谱仪与翻斗雨量计的关系；同时在一定程度上，激光雨滴谱仪也可检测小雨滴降水过程，刘俊等[11]为提高激光雨滴谱仪对毛毛雨的辨别能力，采用锁相放大技术优化Parsivel小雨滴信号的检测能力，从而弱化噪声提高系统的信噪比；激光雨滴谱仪不仅可以用于液态降水观测同时也可应用于固态降水的观测，如Ali Tokey等[12]使用加拿大CALIPSO项目中Parsivel激光雨滴谱仪获取的固态降水资料，发现该设备可以较好的识别降雪过程但存在低估雪粒子速度的现象。
降雨对多普勒雷达的影响分析熊启迪摘要：本文通过对降雨特性的分析，计算了雨衰对多普勒雷达电磁波的影响，雨杂波及积水对雷达测速精度的影响，分析多普勒雷达在雨天工作的适用性。
关键词：降雨，多普勒雷达，测速精度；1 引言多普勒测速雷达主要测量载体坐标系下的三轴向速度，供惯导系统实现组合导航功能。
雷达在雨天中工作主要受到三个方面的影响，第一、降雨对雷达发射信号和回波信号具有衰减作用；第二、降雨对雷达电磁波具有反射作用；第三、地面积水对雷达回波的影响。
根据国家气象部门规定的降水量标准，降雨可分为小雨、中雨、大雨、暴雨、大暴雨和特大暴雨6种。
其中中雨为降水强度中等的雨。
科学定义为24小时内降水量为10mm～24.9mm；1小时内降水量为2.6mm～8mm的雨。
多普勒雷达一般在中雨及以下雨情中工作，本文主要分析雷达在中雨及以下情况工作时受到的影响。
2降雨衰减对电磁波的影响降雨衰减(通常简称雨衰)是通过降雨损耗、等效路径长度和路径缩减因子来计算，见公式（1）。
式中，K和α是用于对雨衰的统计特性的估计，包括对线性极化和圆极化的估计，采用内插法计算雷达电磁波频率对应的K为0.024288，α为1.17570。
根据公式(4) 计算降雨损耗率为0.123946。
雷达工作高度为3000m，最大姿态角时，根据雨衰公式计算，中雨对雷达电磁波的衰减为0.693dB。
雷达电磁波通过中雨时的衰减很小，基本忽略不计。
3降雨反射对电磁波的影响电磁波在大气中传播，吸收主要由氧气和水蒸气引起，散射则几乎完全由凝结的水蒸气（如雨滴）所引起。
雨滴对电磁波的散射作用与雨滴半径和信号波长的比值有着密切的关系。
当信号波长接近雨滴的直径时，雨滴对电磁波的散射作用将会加剧。
实测结果表明，雨滴的半径一般约在0.05mm～4mm之间。
多普勒雷达工作在ku波段，其波长远比雨滴半径大的多。
因此降雨时，雨滴对雷达电磁波的散射作用影响很小。
在大气压强为1013hpa，相对湿度为50%，温度为20℃的情况下测量了雨滴下降的末速度。
雨滴谱仪和天气雷达观测的反射率因子对比分析李洋;崔远鸿;张晋广;袁健;房彬;陈宇;单楠;翟晴飞;朱轶明;万绪江【摘要】利用Parsivel雨滴谱仪和新一代天气雷达对2012年沈阳地区一次短时暴雨过程进行了对比观测,对雨滴谱仪观测资料计算的反射率因子ZP进行分档统计,并与雷达RHI扫描资料计算的反射率因子Z进行对比分析.结果表明:对于2012年沈阳地区此次暴雨过程,雷达观测的回波强度存在低估现象,雨滴谱仪计算的各档反射率因子ZP均大于雷达观测的反射率因子Z;应用雷达单点和3点平均值进行统计,雷达观测的反射率因子分别平均偏低约8.30 dBz和8.64 dBz;观测仪器取样范围、资料时空匹配及谱宽变化是造成雨滴谱仪和天气雷达观测的反射率因子不一致的主要原因.%A Comparison observation between the Parsivel raindrop spectrometer and the new generation weather radar on a rainstorm occurring in Shenyang area in 2012 was conducted and the counted classifiable reflectivity factor ZP calculated with the raindrop spectrometer data was compared with the reflectivity factor Z calculated with the radar Range-Height Indicator data.The results show that for the rainstorm,the echo intensity of radar is underestimated and the reflectivity factor Zp is greater than Z.Based on the statistics of radar data at a single point and its 3-point average,the reflectivity factor Z is on average about 8.30 dBz and 8.64 dBz lower than the normal value respectively.The sampling range of observation instrument,temporal-spatial matching of data and the change of spectral width are the main reasons for causing the inconsistency between two kinds of reflectivity factors observed with the two devices.【期刊名称】《气象与环境学报》【年(卷),期】2017(033)005【总页数】6页(P91-96)【关键词】雨滴谱仪;天气雷达;反射率因子;暴雨【作者】李洋;崔远鸿;张晋广;袁健;房彬;陈宇;单楠;翟晴飞;朱轶明;万绪江【作者单位】辽宁省人工影响天气办公室,辽宁沈阳110166;辽宁省科技创新体系建设服务中心,辽宁沈阳110004;辽宁省人工影响天气办公室,辽宁沈阳110166;辽宁省人工影响天气办公室,辽宁沈阳110166;辽宁省人工影响天气办公室,辽宁沈阳110166;辽宁省气象灾害监测预警中心,辽宁沈阳110166;辽宁省人工影响天气办公室,辽宁沈阳110166;辽宁省人工影响天气办公室,辽宁沈阳110166;辽宁省人工影响天气办公室,辽宁沈阳110166;辽宁省人工影响天气办公室,辽宁沈阳110166【正文语种】中文【中图分类】P413雨滴谱分析是云降水物理学研究的重要内容之一，应用各种型号或类型的雨滴谱仪进行观测，可以获得降水的粒子尺度、数量、速度分布及液态含水量、雨强和反射率因子等物理参量[1-3]，对了解自然降水及研究具有地域特点的人工影响降水的原理、催化效果检验等方面提供科学依据具有重要的作用。
雨滴谱资料在雷达面雨量估测中的应用肖秀珠;刘君;张红梅【摘要】利用福建省龙岩市单站Parsivel2雨滴谱仪2015-2016年监测资料,拟合修订本地不同季节的多普勒天气雷达Z/I关系,将修订后的Z/I关系应用于本地雷达降水估算中,以龙岩区域自动站降水资料为检验依据,分析2015-2018年10次降水过程中多普勒天气雷达Z/I关系修订前后对流域面雨量估算精度的变化.结果表明:利用雨滴谱资料进行本地Z/I关系修订后,面雨量估算值较自动站偏小,误差下降了20％,雷达面雨量的估算精度总体提高了50％.【期刊名称】《气象科技》【年(卷),期】2018(046)006【总页数】5页(P1111-1115)【关键词】雨滴谱资料;Z/I关系;面雨量估测【作者】肖秀珠;刘君;张红梅【作者单位】福建省龙岩市气象局,龙岩364000;福建省龙岩市气象局,龙岩364000;福建省龙岩市气象局,龙岩364000【正文语种】中文【中图分类】P413;P459引言随着多普勒天气雷达的广泛布设和应用，利用雷达定量监测和估测降水成为洪涝灾害监测和预警的重要手段。
雷达通过探测降水粒子的大小和密度获得反射率因子Z，而降水量是通过反射率因子与雨强的关系计算生成，然而雷达Z/I关系是随着地域、季节和不同的降水性质而发生变化的[1-2]，甚至在同一次降水过程中也会有不同，因此选定适用于本地的Z/I关系才能提高雷达定量估测降水的精度。
雨滴谱监测仪是一种采用现代激光遥测技术的降水监测记录分析设备，它可以对各种降水过程进行精确监测，统计所有的降水粒子在速度和粒径上的分布(雨滴谱)，并计算各种降雨类型的强度、总量，还可给出降水过程中的雷达反射率、能见度等。
目前国内很多学者开展了雨滴谱资料的研究应用，如王清川[3]、房彬[4-5]、冯雷[6]、晋立军[7]等在河北、沈阳、辽宁、山西等地利用雨滴谱资料研究确定Z/I关系并进行本地化应用，研究结果表明利用雨滴谱资料修订的Z/I关系能提高雷达降水的估算精度。
Science and Technology &Innovation ┃科技与创新2019年第04期·65·文章编号：2095－6835（2019）04－0065－02S 波段多普勒天气雷达对小滴谱降水探测能力的探讨喜度，王凌震（江苏省气象探测中心，江苏南京210008）摘要：S 波段多普勒天气雷达是通过测量降水粒子散射回雷达天线的电磁波功率（P ）的大小来确定照射体积内云体的反射率Z .在实际大气中，每次降水的雨滴谱基本上是不一样的，所以对于同样降水量的云体，雷达探测回波强度会有较大差异。
特别是弱降水，一般雨滴直径很小，散射截面本来就很小，加上S 波段雷达采用的10cm 发射波长，相比3cm 和5cm 波长的雷达，对弱降水的探测能力要弱些。
通过计算，对S 波段多普勒天气雷达在不同滴谱的弱降水的探测能力进行分析探讨，对预报人员正确使用新一代多普勒天气雷达的产品有一定的帮助。
关键词：S 波段；多普勒天气雷达；雨滴谱；探测能力中图分类号：P412.25文献标识码：ADOI ：10.15913/ki.kjycx.2019.04.0651引言新一代S 波段多普勒天气雷达已在江苏省使用多年，近三年来又新增淮安和宿迁两部雷达，使得江苏省气象业务使用中雷达数量达到9部。
多年的使用让许多业务人员耳闻目睹的是雷达的高灵敏度和高精度，但是对雷达气象不很熟悉的业务人员，在业务工作应用雷达资料的时候，对雷达的探测能力仍不是很了解。
许多业务人员认为既然是高灵敏度雷达，应该连云回波都能看到，并且能观测到所有降水。
不少业务人员试图用S 波段新一代多普勒天气雷达观测雾回波，而在秋冬季实况有降水而雷达没有回波时，就认为雷达有故障了。
因此，有必要对S 波段新一代多普勒天气雷达的探测能力再进行一些探讨。
2降水粒子直径、雷达波长和雷达散射截面的关系当粒子直径d <<λ雷达波长时，降水粒子对雷达波的散射称为瑞利散射。
