利用北京雨滴谱资料分析降水强度和雷达反射率

利用雷达观测技术研究降水过程和云物理过程雷达观测技术在研究降水过程和云物理过程方面起着重要的作用。

雷达观测可以提供精确而详细的大气数据，有助于科学家们更好地理解和预测天气现象，并进一步推动气象科学的发展。

雷达观测技术在研究降水过程方面，主要通过测量和分析云体内的微物理粒子，如云滴、水滴、冰晶等，来推测降水的发生和发展情况。

雷达可以提供云体内粒子的大小、形状、密度等信息，进而明确降水类型，如雨滴、雪花、冰雹等。

此外，雷达还可以探测到降水区域的空间分布和强弱程度，进一步提供雨带和降水带的运动轨迹，为气象预报提供重要依据。

在云物理过程研究中，雷达观测技术可以揭示云体内微观物理过程的变化和演变规律。

通过观测云体内的微物理粒子运动、碰撞、凝结和沉降等过程，可以深入了解云雾形成、发展、消散的机制，以及云粒子的生命周期。

雷达还可以观测到云体内各种尺度的动态变化，如云对流、云旋涡等，为科学家提供了宝贵的数据，以研究大气中的运动、能量转换及云物理学的基本规律。

为了达到更准确的观测效果，雷达观测技术不断进行技术创新和改进。

例如，一些新型的双偏振雷达能够获取降水和云体内粒子的极化反射率，可以提供关于粒子大小和形状的更详细信息。

另外，雷达观测可以与其他遥感技术相结合，如卫星遥感、光学雷达等，形成较为完整的大气观测体系。

借助雷达观测技术，科学家们能够更加全面、准确地研究降水过程和云物理过程，为天气预报的准确性提供重要支持。

另外，随着雷达观测技术的不断进步，其应用范围不仅局限于气象研究，还可以在农业、天文、环境监测等领域发挥重要作用。

总之，雷达观测技术在研究降水过程和云物理过程方面具有广泛的应用前景，将对人们的生活和社会发展产生积极影响。

第47卷第4期2021年4月Vol.47No.4April2021气象METEOROLOGICAL MONTHLY冯婉悦，施丽娟，王智敏，等2021雨滴谱仪资料在“温比亚”台风降水估测中的应用探究气象,47(4)(8+397.Feng WY, Shi L J,Wang Z M,et al,2021.Application of raindrop disdrometer data in rainfall estimation of Typhoon Rumbia[J].Meteor Mon,47(4)：38+397(.Chinese).雨滴谱仪资料在“温比亚”台风降水估测中的应用探究!冯婉悦1施丽娟2王智敏3黄晓1杨莲梅4张林21新疆维吾尔自治区气象技术装备保障中心，乌鲁木齐8300022中国气象局气象探测中心，北京1000813新疆维吾尔自治区人工影响天气办公室，乌鲁木齐8300024中国气象局乌鲁木齐沙漠气象研究所，乌鲁木齐830002提要：利用台风温比亚(1808)登陆阶段受外围云系降水影响的上海、浙江、江苏、安徽四个省(直辖市)42个雨滴谱仪站点数据，对比分析雨滴谱仪数据计算获得的雷达反射率因子、降水强度分别与雷达实测、雨量计实测的差异；进行Z-R关系拟合，以探究台风降水回波与降水强度的关系；分别利用两种ZR关系进行降水估测效果对比，以探究雨滴谱仪资料在台风雷达降水估测中的应用效果+结果表明：雨滴谱仪数据计算得到的雷达反射率因子与雷达观测一致性较好，两者相关系数为0.96,前者略小于后者+雨滴谱仪数据计算得到的降水强度与雨量计观测的降水强度相比，变化趋势一致，相关系数为0.94,但在量值上，部分区域仪器存在较大的差异，其可能原因：一是该区域内仪器本身系统误差，二是受台风大风影响，雨滴下落速度快，容易发生破碎、重叠等，使到达地面的雨滴直径、数目产生一定的误差+台风温比亚外围云系降水回波与强度的拟合公式:Z=18885R142,利用此关系的估测效果优于默认关系Z K300R14,估测降水量提高近17%左右+关键词：台风温比亚，雨滴谱，雷达回波，降水强度Z#关系中图分类号：P412文献标志码：A DOI：10.7519/j.issn.1000-0526.2021.04.001Application of Raindrop Disdrometer Data in RainfallEstimation of Typhoon RumbiaFENG Wanyue1SHI Lijuan2WANG Zhimin3HUANG Xiao1YANG Lianmei4ZHANG Lin2 1Xinjiang Meteorological and Technical Equipment Support Center,Urumqi8300022CMA Meteorological Observation Centre,Beijing1000813XinOiang Weather ModificationOfice,Urumqi8300024InstituteofDesert Meteorology,CMA,Urumqi830002Abstract:Based on the raindrop disdrometer data of42stations in Shanghai,Zhejiang,Jiangsu and Anhui during the precipitation process of Typhoon Rumbia(1808),this paper compares and analyzes the differ­ence between the radar reflectivity calculated from raindrop size distribution and the actual measurement based on radar,and the difference between the raindrop size distribution inversion rain rate and gauge actu­al observation.The Z-R relationship fitting is carried out to explore the relationship between radar echo and the precipitation intensity of typhoon.Two kinds of Z-R relations are used for comparative analysis of*国家重点研发计划(2018YFC1507102)和中国沙漠气象科学研究基金(Sqj2019007)共同资助2020年4月16日收稿*2020年12月18日收修定稿第一作者：冯婉悦，主要从事雷达技术研究、大气探测研究.E-mail:610320128@通讯作者：施丽娟，主要从事综合气象观测产品系统研发研究.E-mail：S hilj@390气象第47卷precipitation estimation so as to explore t he application effect of raindrop size distribution.The main re­sults are as follows.The radar reflectivity factor of raindrop disdrometers inversion is consistent with radar observation,with correlation coefficient being0.96,and the former is slightly smaller than the latter. Comparison suggests that the rainfall intensity observed by rain gauge and the precipitation intensity calcu­lated by raindrop disdrometer data have the almost same varying trend,and their correlation coefficient is 0.94.However,the values from some instruments have great differences in some regions,which may be causedbythesystem erroroftheinstrumentitselfintheregion!andalsobytheinfluenceoftyphoon. When raindrops fall to the ground,the falling speed is fast so that they are easy to break,overlap,etc. This could cause some errors in the diameter and number of drops.In addition,the fitting formula of pre­cipitation echo and intensity of t he cloud system around the Typhoon Rumbia is85#1,42.The esti­mation effect by using this relationship is better than using the default relationship Z=300##4,increasing by about17%of precipitation estimation.Key words:Typhoon Rumbia,raindrop size distribution,radar echo,precipitation intensity,Z-R relation­ship引言台风暴雨作为影响我国东南部沿海地区的主要灾害天气之一，通常给受影响地区造成较大的经济损失+特别是台风温比亚（1808）横跨上海、浙江、安徽、河南、山东等省（直辖市），影响范围广，给当地造成了巨大的经济损失+近年来，随着我国多种探测设备多源资料融合应用的研究发展，使得降水估测准确性不断提高+Bent（1943）提出雷达估测降水的概念，而雷达定量估测降水最常用的方法是雷达反射率因子-雨强（ZR）关系法，即Z=AR”,我国新一代天气雷达沿用WSR-88D默认降水估测关系Z= 300R1'4,但Z-R关系随地域、时间和降水性质等发生变化，如果能够针对某一地区、季节或降水类型建立更好的Z-R关系，那么就可以减小雷达估测降水的不确定性（李慧等，2018；梅海霞等，2017；吴亚昊等，2016）。

雨滴谱仪网数据在雷达定量降水估测中的应用张扬;刘黎平;何建新;文浩【摘要】为了探讨利用雨滴谱数据验证雷达观测的回波强度的偏差和实时拟合反射率因子(Z)与降水强度(R)的关系(即Z-R关系)进行定量降水估测的可能性，以发生在江苏南部的三次大范围降水过程为例，首先分析雨滴谱数据、雷达数据和雨量计数据的一致性，然后利用雨滴谱仪网法和传统方法分别进行降水估测，并对比两种方法的降水估测效果。

结果表明：雷达和雨滴谱仪观测的回波强度具有较好的一致性；采用雨量计数据和雨滴谱计算的平均降水强度存在一定差异，但其变化趋势基本一致。

相对于层状云降水，两种方法对对流云降水估测的误差更大，对层状云降水的估测，雨滴谱仪网法略优于传统方法，但对对流云降水的估测，雨滴谱仪网法更具优势。

总体上，雨滴谱仪网法估测的降水，其偏差和相对误差更小，估测值总量与雨量计观测雨量更接近，估测降水的效果更好。

%The objective of this study is to investigate the possibility of using drop size distribution data to assess the bias of radar echo in-tensity and to estimate precipitation quantitatively by fitting Z-R relationship in real time. Taking three precipitation processes occurred in the south of Jiangsu Province as examples, we have analyzed the consistency among the raindrop size distribution data, radar data and the rain gauge data, and then estimated precipitation by using disdrometer network method and traditional method, respectively, with comparing the precipitation estimation’s accuracy of the two methods. The results show that the echo intensity observed by radar and disdrometers have a good consistency. While the averaged rainfall intensities calculated by rain gauge data anddisdrometers data have some differences in magni-tude, their trends showed a general consistency. Error of the two methods is bigger for convective than for the stratiform precipitation esti-mates. The disdrometer network method has a clear advantage with respect to the traditional method when the convective precipitation is esti-mated. But when the stratiform precipitation is estimated, the disdrometer network method is slightly better than the traditional method, whose bias and relative error are smaller and the estimated precipitation total is closer to rain gauge observation. From overall evaluation results, the skill of precipitation estimation by using disdrometer network method is better than the traditional method.【期刊名称】《暴雨灾害》【年(卷),期】2016(035)002【总页数】9页(P173-181)【关键词】Z-R关系;定量降水估测;雨滴谱仪网法;一致性【作者】张扬;刘黎平;何建新;文浩【作者单位】成都信息工程大学，成都610225; 中国气象科学研究院，北京100081;中国气象科学研究院，北京100081;成都信息工程大学，成都610225;成都信息工程大学，成都610225; 中国气象科学研究院，北京100081【正文语种】中文【中图分类】P414.9张扬，刘黎平，何建新，等.雨滴谱仪网数据在雷达定量降水估测中的应用［J］.暴雨灾害，2016，35（2）﹕173-181ZHANG Yang，LIU Liping，HE Jianxin，et al. Application of raindrop size distribution data from a disdrometer network to quantitative precipitation estimation［J］. Torrential Rain and Disasters，2016，35（2）﹕173-181 资助项目：国家科技支撑计划项目（2012BAC22B00）；国家自然科学基金项目（91337103）第一作者：张扬，主要从事雷达气象学研究。

利用雨量雷达构建面雨量自动监测系统牛睿平;唐跃平;魏广;唐炜【摘要】雨量雷达是专门适用于气象目标中降雨量定量测量的雷达设备，高分辨区域面雨量自动监测系统则是应用雨量雷达进行区域内雨量监测，监测系统通过雨滴谱仪与模型算法解决衰减订正和雨量数据计算准确度问题，可以方便地获得区域内的降雨分布情况和有效的降雨量，与常规单点雨量定量测量相比，在较大区域内测量雨量，整体上精度高，成本低。

经过大理监测区域的验证，面雨量自动监测系统具备较高的测量精确度，具有较好应用前景。

%The rain radar is a kind of specific radar equipment suitable for rainfall quantity measurement in meteorology subject. The automatic monitoring system of fine grid precipitation uses the rain radar to monitor area rainfall. The monitoring system solves attenuation correcting and rainfall data quality control by means of raindrop spectrometer, real-time attenuation model and inversion algorithm. It can obtain area rainfall distribution and effective rainfall data. Compared with regular single rainfall measurement, that monitoring system has the advantage of high entirety accuracy with low cost in large area. The monitoring system has high measurement accuracy and good application future after being proved by field test at Dali.【期刊名称】《水利信息化》【年(卷),期】2015(000)001【总页数】4页(P33-36)【关键词】雨量雷达;定量测雨;高分辨区域面雨量自动监测系统【作者】牛睿平;唐跃平;魏广;唐炜【作者单位】水利部南京水利水文自动化研究所，江苏南京 210012; 水利部水文水资源监控工程技术研究中心，江苏南京 210012;水利部南京水利水文自动化研究所，江苏南京 210012; 水利部水文水资源监控工程技术研究中心，江苏南京210012;江苏南水科技有限公司，江苏南京 210012;水利部南京水利水文自动化研究所，江苏南京 210012; 水利部水文水资源监控工程技术研究中心，江苏南京210012【正文语种】中文【中图分类】P335目前条件下，国内大部分监测区域内的雨量数据主要是通过分散布设的传统雨量计（如翻斗式或称重式雨量计）站网获得的。

基于雷达组网拼图的定量降水反演Ⅰ—动态Z-I关系法纪永明;蒋大凯;陈传雷;任志杰;孟莹;才奎志;胡鹏宇;张硕【摘要】综合利用辽宁省及周边区域9部多普勒天气雷达组网拼图资料与地面加密自动气象站降水观测资料,通过最优化法,建立适合辽宁本地区的动态Z-I关系,实时得到高时空分辨率雷达定量降水反演资料.结果表明:对2011年台风"米雷"和2012年台风"达维"降水反演表明,动态Z-I关系法可以反演地面降水的主要空间分布特征,但反演的强降水中心存在较大偏差;动态Z-I关系法定量降水反演能力整体优于固定Z-I关系法,但存在高估小雨强度和抑制大雨强度的系统性偏差,特别是对于20.0 mm·h-1以上量级的强降水,平均误差达-10.0 mm以上,平均相对误差超过70.0％;各量级降水样本所占比例的差异与地理区域气候条件的差异,是动态Z-I关系法反演降水产生误差的两个主要原因.【期刊名称】《气象与环境学报》【年(卷),期】2018(034)004【总页数】8页(P18-25)【关键词】雷达;动态Z-I关系法;最优化法;台风;误差【作者】纪永明;蒋大凯;陈传雷;任志杰;孟莹;才奎志;胡鹏宇;张硕【作者单位】辽宁省气象灾害监测预警中心,辽宁沈阳 110166;辽宁省气象局,辽宁沈阳 110166;辽宁省气象灾害监测预警中心,辽宁沈阳 110166;中国气象局气象干部培训学院辽宁分院,辽宁沈阳 110166;中国气象局气象干部培训学院辽宁分院,辽宁沈阳 110166;辽宁省气象灾害监测预警中心,辽宁沈阳 110166;辽宁省气象灾害监测预警中心,辽宁沈阳 110166;辽宁省气象灾害监测预警中心,辽宁沈阳 110166【正文语种】中文【中图分类】P457.6引言近年来，局地性、突发性及灾害性极端短时强降水天气事件频发，因其造成的灾害和损失尤为严重，已成为气象部门备受重视的预报难点、服务重点及社会大众的关注热点，对其开展短临预报预警研究，防灾减灾意义重大。

X波段双偏振雷达在冰雹和强降水天气识别中的初步应用毕力格;苏立娟;佟小林;关彦如【摘要】文章利用X波段双偏振雷达,通过分析差分反射率因子、差分传播相移和零滞后相关系数等双偏振参量特征,识别了呼和浩特地区两次强对流天气过程,并与对应时刻的地面雨滴谱观测资料进行对比,检验了识别效果.从个例分析结果来看,此X波段双偏振雷达具有较好的识别效果,当雷达回波强度大、差分传播相移小且差分反射率因子和零滞后相关系数也较小时,产生冰雹的可能性较大;当差分反射率因子值较大,差分传播相移高且零滞后相关系数接近1时,由大粒子组成的强降水天气的可能性大.同时,雨滴谱仪的天气现象识别、粒子谱连续监测和高频率数据采集等特征,在双偏振雷达的冰雹和强降水天气识别检验中提供了重要的数据支撑.【期刊名称】《内蒙古气象》【年(卷),期】2017(000)004【总页数】5页(P27-31)【关键词】X波段双偏振雷达;偏振参量;冰雹;强降水;雨滴谱【作者】毕力格;苏立娟;佟小林;关彦如【作者单位】内蒙古气象科学研究所,内蒙古呼和浩特 010051;内蒙古气象科学研究所,内蒙古呼和浩特 010051;内蒙古气象科学研究所,内蒙古呼和浩特 010051;内蒙古气象科学研究所,内蒙古呼和浩特 010051【正文语种】中文【中图分类】P415.2随着气候变化的影响，强冰雹和短时强降水等强对流天气频发，对人工影响天气作业指挥带来了极大的困难。

近些年，国内外人工影响天气工作者也对强对流天气的监测预警和作业指挥方面开展很多工作，也取得很好的效果。

李德俊等[1]利用多普勒天气雷达和常规分析资料，对比分析强降水天气和冰雹天气，找出了适合判别短时强降水和强冰雹的多普勒雷达临近预警指标。

陈金敏等[2]利用雷达资料和探空资料对冰雹和强降水天气的物理量和多普勒雷达参数特征进行了对比分析，并给出了判别阈值。

对于普通的多普勒天气雷达判别冰雹存在一定的缺陷,很难通过回波强度值来判断强雷达回波是强降水回波还是冰雹回波，必须引进其他辅助参量来识别[3]。

全国各城市暴雨强度公式的应用案例分析暴雨是指暴雨天气，一般是指降雨量非常大的降水现象。

暴雨强度公式是用于计算暴雨的降雨强度的数学公式。

在全国范围内，不同城市的暴雨强度公式会有所不同，因为每个地区的气候、地形、环境条件等各异。

本文将通过案例分析，讨论全国各城市暴雨强度公式的应用情况。

案例一：北京市暴雨强度公式北京市位于华北地区，受季风气候的影响，暴雨时常发生。

根据北京市气象局的统计数据和历史观测资料，北京市的暴雨强度公式可以简化为以下形式：I = 3.2 × (P / T)^0.56其中，I表示暴雨强度（单位：mm/h），P表示降雨量（单位：mm），T表示降雨时长（单位：h）。

该公式在北京市的气象预报和城市防洪工程设计中得到广泛应用。

通过该公式，相关部门可以根据实时的降雨量和降雨时长，及时预警并采取应对措施，确保市民的生命财产安全。

案例二：广州市暴雨强度公式广州市位于南方的珠江三角洲地区，属于热带季风气候。

由于地形起伏和多河流交汇，广州市的暴雨情况复杂多变。

广州市气象局根据本地区的降雨特点和气象数据，研究出了适用于广州市的暴雨强度公式。

I = 3.8 × (P / T)^0.6 + 0.4 × (P / T)^0.4该公式在广州市的气象预报、城市排水设计以及防洪抗灾工作中被广泛运用。

通过该公式，相关部门可以更加准确地评估降雨对城市排水系统的影响，提前制定应急预案，避免城市内涝和洪涝灾害的发生。

案例三：上海市暴雨强度公式上海市位于中国东南沿海地区，受到台风和热带气旋的影响比较大。

上海市暴雨强度公式的推导基于上海市的气候特点和降雨观测资料，并结合了上海市的地理环境和城市规模等因素。

I = 2.5 × (P / T)^0.65该公式在上海市的气象预报、城市防洪工程规划以及抗台风工作中得到广泛应用。

通过该公式，相关部门可以及时判断台风或热带气旋带来的降雨对上海市的影响程度，采取相应的防洪和救灾措施，保障市民的生命财产安全。

雨滴谱式降水现象仪降水类型判定算法优化探究杨宁;张晋;刘钧【摘要】雨滴谱式降水现象仪目前已在国内台站大量列装,随着众多设备投入运行,全国各地大量真实的降水现象原始数据和粒子谱图数据可被测量记录,通过对其中部分数据的对比分析,发现雨滴谱式降水现象仪在现象判定准确性方面与人工观测还有一定差距.通过对国内真实观测数据的横向比对发现,发生降水天气现象的同时,相关气象要素值都会发生相应的变化,在完善现有算法的基础上,提出一种通过综合目前业务台站已有相关气象要素的实时数据进行现象综合判定的方法,从而解决因单一传感器观测原理和方式的局限性导致现象判定准确性不佳的问题,提高天气现象判定准确性.该方法的实质与人工观测某种天气现象时的工作原理保持一致.通过对部分已有天气现象对比观测数据的分析,在提出相应的阈值进行综合判定后,能够对部分现象的误报进行订正.通过对不同地域大量数据的分析汇总,这种方式能够解决部分由于仪器测量工作原理的局限性导致的单个仪器在现有条件下现象观测准确性无法完全达到人工观测水平的问题.【期刊名称】《气象科技进展》【年(卷),期】2018(008)006【总页数】6页(P89-94)【关键词】降水天气现象;雨滴谱【作者】杨宁;张晋;刘钧【作者单位】华云升达(北京)气象科技有限责任公司,北京 102299;中国华云气象科技集团公司,北京 100081;华云升达(北京)气象科技有限责任公司,北京 102299【正文语种】中文0 引言降水现象观测是地面气象观测的基本内容之一，实现降水现象自动观测，将有效提高观测的频次和质量。

雨滴谱式降水现象仪通过激光测量技术对降水过程进行记录、分析，能够自动实现降水现象要素观测，数据采样、存储和处理，并按照气象业务规定数据格式输出多种降水类型。

雨滴谱式降水现象仪目前在全国2423个台站已完成布设，正在进行人工与自动观测的对比，为降水现象仪数据的可用性进行科学论证。

从目前反馈的情况来看，设备整体性能明显优于人工观测，但在准确性方面还不能做到100%准确识别。