VVP三维风场反演方法研究

多普勒雷达风廓线的反演及变分同化试验
多普勒雷达风廓线的反演及变分同化试验
为了将雷达风场资料更好地应用到数值预报模式中,使用VAD方法反演多普勒雷达风廓线并处理成标准的探空资料进行变分同化试验.结果表明:VAD方法反演的风廓线与探空实况对应较好,验证了用VAD技术反演风廓线的可行性.用GRAPES-Meso模式的三维变分同化系统对雷达风廓线资料进行同化后,风场的初始场明显改善,降水强度和落区预报也有不同程度的改善.其中,对6 h降水预报的改善明显优于对24 h的预报改善.另外,在短时强降水预报中,雷达风场资料的同化频率和同化窗口的不同,对降水预报的改善情况也有所差异.在个例研究中,同化间隔为1 h的方案6 h降水预报要优于同化间隔为3 h和6 h的方案,同化窗口为3 h的试验方案6 h降水预报要好于同化窗口为6 h的试验方案.
作者：李华宏薛纪善王曼杨明 Li Huahong Xue Jishan Wang Man Yang Ming 作者单位：李华宏,Li Huahong(云南省气象台,昆明,650034;中国气象科学研究院灾害天气国家重点实验室,北京,100081)
薛纪善,Xue Jishan(中国气象科学研究院灾害天气国家重点实验室,北京,100081)
王曼,Wang Man(云南省气象科学研究所,昆明,650034)
杨明,Yang Ming(云南省气象台,昆明,650034)
刊名：应用气象学报ISTIC PKU英文刊名：JOURNAL OF APPLIED METEOROLOGICAL SCIENCE 年，卷(期)：2007 18(1) 分类号：P4 关键词：多普勒雷达风廓线反演变分同化 GRAPES-Meso模式。

科技与创新｜Science and Technology & Innovation2024年第06期DOI：10.15913/ki.kjycx.2024.06.011基于梯度下降VAD方法的风场探测技术胡文，贾豫东（北京信息科技大学，北京100192）摘要：为了获得高精度矢量风速，着重对激光雷达回波信号数据反演方法进行分析研究。

开展了一系列1.55 μm全光纤相干测风激光雷达测速实验，采用基于梯度下降的VAD（Velocity-Azimuth Display，速度方位显示）风场反演算法进行矢量风场的反演，并通过MATLAB编程与仿真进行分析。

基于模拟数据进行仿真实验，以风场反演结果的均方误差（MSE）为评价指标，对比LM最小二乘算法、Newton-Gaussian（NG）最小二乘算法及梯度下降算法这3种风场反演算法在进行不同迭代次数下的均方误差。

结果表明，梯度下降和LM最小二乘算法最终都能收敛且MSE值较小，但LM最小二乘算法受初值影响较大，所以选取梯度下降算法进行风场反演成为更优选择。

关键词：梯度下降；全光纤相干测风激光雷达；VAD风场反演；均方误差分析中图分类号：TN958.98 文献标志码：A 文章编号：2095-6835（2024）06-0042-03大气风场作为全球大气水循环、碳循环、气溶胶运输及天气变化的主要动力因素，是气候学和大气动力学研究的重要参数之一[1]。

经过几十年的大气风场探测发展，对全球大尺度三维风场的直接探测仍十分困难。

多普勒测风激光雷达是目前唯一能够获得全球三维大气风场的有效探测设备，而多普勒相干测风激光雷达具有测量精度高、探测范围广、分辨率高等特点，对晴空天气的大气探测具有显著作用[2-3]。

单部激光雷达的径向速度资料只提供风矢量的一个分量信息，不足以产生水平或三维风场的分析。

由单部激光雷达获取的观测信息不够全面，为弥补这种缺陷，需进一步增加信息或施加约束。

激光雷达风场矢量反演算法
激光雷达风场矢量反演算法是一种基于激光雷达数据的风场矢量反演方法。

该算法通过对激光雷达回波信号的分析，得到风向和风速的信息，从而反演出风场的矢量场。

具体来说，激光雷达风场矢量反演算法是通过测量激光雷达发射和接收回波信号的时间差、频率差等参数，来计算出风场的矢量信息。

其中，风速的计算基于多普勒效应，即通过测量回波信号的频率差来确定风速；而风向的计算则是基于激光雷达发射和接收回波信号的时间差，来确定风向。

激光雷达风场矢量反演算法具有非接触、高精度、高分辨率等优点，尤其适用于复杂地形和大气流场的测量。

目前，该算法已经广泛应用于气象、空气质量、环境监测等领域，为相关研究提供了有力的数据支持。

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METEOR 360AC型多普勒雷达功能和风场反演UW技术
简介
王峰云
【期刊名称】《自然灾害学报》
【年(卷),期】2001(10)1
【摘要】介绍了民航华东空中交通管理局气象中心引进的Ｇｅｍａｔｒｏｎｉｋ公司多普勒天气雷达的主要产品及功能，并着重介绍了一种实用的单多普勒雷达风场反演方法──ＵＷ（均匀风）技术．
【总页数】4页(P120-123)
【关键词】多普勒雷达;风场反演;均匀风技术;反演原理;误差分析
【作者】王峰云
【作者单位】民航上海气象中心
【正文语种】中文
【中图分类】P412.25
【相关文献】
1.用机载多普勒雷达资料进行三维风场解析反演 I.多重解析多普勒方法在机载雷达情况下的推广及模拟验证 [J],
2.用机载多普勒雷达资料进行三维风场解析反演 II.多重解析多普勒方法应用于在CaPE现场实验中获取的机载雷达实测资料 [J],
3.民航上海多普勒雷达风场反演UW方法的试验 [J], 王峰云;邢谦
4.用机载多普勒雷达资料进行三维风场解析反演Ⅱ.多重解析多普勒方法应用于在CaPE现场实验中获取的机载雷达实测资料 [J], 窦贤康;Scial.,G
5.用机载多普勒雷达资料进行三维风场解析反演──I.多重解析多普勒方法在机载雷达情况下的推广及模拟验证 [J], 窦贤康;G.Scialom;Y.Lemaitre
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利用双多普勒雷达研究强飑线过程的三维风场结构王俊1朱君鉴2任钟冬31 山东省人工影响天气办公室，济南，2500312 山东省气象台，济南，2500313 山东省滨州市气象局，滨州，257091摘要山东齐河CINRAD/SA和滨州CINRAD/SC雷达相距125.5 km，组成了双多普勒雷达观测网，利用2004年6月21—22日的一次强飑线过程的多普勒天气雷达探测资料，分析了双雷达观测资料的质量控制结果，并根据双多普勒雷达反演的三维风场研究了飑线的三维结构。

结果表明，两部雷达探测的回波在水平位置上有2.0 km的差别，回波强度滨州雷达低5.2 dBz，回波结构也有一定的差别，径向速度在可比较的区域一致性很好。

飑线不同位置的水平风场结构有很大不同，在飑线北端，低层是气旋性辐合风场，飑线南端是反气旋性辐合风场，而中部沿强对流窄带的前部是偏西和东南风的风场辐合。

中高层云中风逐渐转为西北风，强对流回波带上空对应辐散风场；垂直于强对流带方向的风场垂直结构表明：成熟阶段，强对流窄带前部的低层是入流气流，即东风气流，它与对流带后部的西风相遇后向上倾斜上升，在中高层向前流出形成飑前砧状云。

减弱阶段，低层的西风分量增强并向前穿过强对流回波带，导致前面的入流气流风速减弱、下边界抬高，这一垂直风场结构和演变特征与美国中纬度飑线的结构基本一致。

关键词：双多普勒雷达，飑线，三维风场，强对流带。

初稿时间：2006年3月3日；修改稿时间：2006年6月28日。

资助课题：国家自然科学基金项目(40575012、40505001)，山东省自然科学基金项目(Y2006E08)和山东省气象局2005年重点攻关项目。

作者简介：王俊，主要从事雷达气象学和人工影响天气研究。

E-mail:wangjun818@。

井地电法的准解析近似三维反演研究
王志刚;何展翔;魏文博;刘雪军;唐必晏
【期刊名称】《石油地球物理勘探》
【年(卷),期】2007(042)002
【摘要】针对复杂地电模型的井地电法三维反演方法研究一直是一个具有挑战性的课题.传统的积分方程法作为一种直接的三维电磁正演近似模拟方法,计算量很大.精度低.为避开积分方法的缺点,准解析近似法(QA)应用而生,此法以计算速度快,精度高景具特色.本文在准解析近似和重加权正则化的共轭梯度法的基础上,推演出一套可实际应用的算法,并用Visual Fortran 6.5开发了井地电法三维准解析近似反演程序.通过理论域型的合成数据反演试算,表明基于准解析近似法和加权正则化的共轭梯度法的井地电法三维反演程序有着计算速度快、反演精度高等特点.
【总页数】6页(P220-225)
【作者】王志刚;何展翔;魏文博;刘雪军;唐必晏
【作者单位】中国地质大学·北京;东方地球物理公司;东方地球物理公司;中国地质大学·北京;东方地球物理公司;东方地球物理公司
【正文语种】中文
【中图分类】P61
【相关文献】
1.大地电磁三维模型的一维二维反演近似问题研究 [J], 陈小斌;赵国泽;马霄
2.大地电磁二维解析延拓与近似反演 [J], 吴向红;王家映
3.井地电法的三维正反演研究 [J], 柯敢攀;黄清华
4.不同激励源井地电位成像技术三维正反演方法研究（英文） [J], 白泽;谭茂金;张福莱
5.Born近似快速三维反演井地电法数据 [J], 王志刚;何展翔;魏文博
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瑞利散射多普勒激光雷达风场反演方法*沈法华1，2，董吉辉2，刘成林1，王忠纯1，舒志峰2，孙东松2(1.盐城师范学院物理系江苏盐城2240022.中国科学院安徽光学精密机械研究所合肥230031)摘要：关键词：激光雷达；瑞利散射；多普勒；风；Fabry-Perot 标准具中图分类号：TN958.98 文献标识码：AWind Retrieval Method of Rayleigh Doppler lidarSHEN Fa-hua1,2, Dong Ji-hui2, Liu Cheng-lin1, Wang Zhong-chun1, Shu Zhi-feng2,SUN Dong-Song2(1. Department of Physics, Yancheng Teachers College, Yancheng, 224002, China;2. Anhui Institute of Optics and Fine Mechanics, the Chinese Academy of Sciences, Hefei, 230031,China)Abstract:Key words:Lidar, Rayleigh scattering, Doppler, Wind, Fabry-Perot etalon1引言高精度、高分辨率的全球大气风场观测在气象研究、天气预报、大气环境监测和国防高技术战略/战术武器系统的气象保障、靶场气象条件检测等方面都具有广泛的应用。

目前，直接探测多普勒测风激光雷达是能够实现全球范围三维风场测量的最有效工具。

直接探测测风激光雷达对大气风场的测量主要利用了气溶胶或分子作为后向散射目标。

在气溶胶散射较强的区域，一般在低对流层或边界层附近，米散射测风激光雷达提供了高频谱分辨率和高灵敏度测量的可能性。

但是在南半球的大部分地区和海洋中部地区，自由对流层的气溶胶浓度较低，而且在高对流层至平流层顶区域，气溶胶浓度一般很低，米散射测风激光雷达就无能*基金项目：安徽省国际科学合作计划项目（0908*******）作者简介：沈法华（1981~），男，博士，从事激光雷达大气探测研究；Email: sfh81914@。

风电场风速概率分布参数计算方法的研究风电场的风速概率分布参数是评估风电场风能资源的重要指标，对于风电场的设计、运营和管理具有重要意义。

因此，研究风电场风速概率分布参数的计算方法是风电行业的重要研究方向之一。

目前，常用的风速概率分布参数计算方法主要有以下几种：1. 统计分析法：通过对风速数据进行统计分析，得到风速概率分布参数。

常用的统计分析方法包括最小二乘法、最大似然法、矩估计法等。

2. 物理模型法：通过建立风速的物理模型，利用模型参数计算风速概率分布参数。

常用的物理模型包括Weibull分布模型、Rayleigh分布模型等。

3. 数值模拟法：通过数值模拟方法，模拟风场的风速分布，得到风速概率分布参数。

常用的数值模拟方法包括CFD模拟、大气模式模拟等。

以上三种方法各有优缺点，需要根据实际情况选择合适的方法进行计算。

同时，还需要注意数据的质量和数量，以及计算结果的可靠性和精度。