94GHz机载测云雷达总体技术研究

云宏微观参数信息的获取是现代气象探测的重要环节。根据国内外94GHz机载测云雷达现状,结合机载测云的特点,分析了机载测云雷达的技术难点,在云雷达技术体制、观测方式、系统参数的设计以及环境适应性要求方面提出了总体设计思路,并对机内及机外系统标校方法提出了建议。通过对W波段上地面主杂波及副瓣杂波回波功率的计算,确认了机载测云雷达杂波抑制的必要性并系统地提出了杂波抑制的解决方案,为后续的工程实施提供理论支持。

机载W波段双线偏振测云雷达回波分析

介绍了 W波段测云雷达的意义及国外现状，对国内研制的首部机载 W波段双线偏振测云雷达回波进行了分析：雷达系统可实现多种扫描探测模式，以雷达波束固定向下探测资料为最便于作合理的分析，在侧向探测时，以距云一定距离作平行于云的直线飞行探测较好；实验中探测到非降水的冰晶云或混合相云的强度为-20～5 dBz，线性退极化比与粒子形状及雷达扫描模式有关。这些分析为进一步研制和改进 W波段雷达奠定了基础。

机载W波段测云雷达回波强度衰减订正仿真研究

考虑到大气和云对W波段雷达波的衰减,数值仿真4种非降水云的机载W波段雷达(94GHz,3.2 mm)回波强度;基于雷达回波强度Z与云衰减系数k之间的经验关系,进行雷达回波衰减订正。结果表明,在云厚、云滴粒子浓度和含水量参数的一般取值情况下,可以获得比较好(相对误差<15%)的订正效果。随着云体加厚、云中大滴增多和含水量增加,云体对雷达回波的衰减增强,透过率降低,雷达测量值偏离真实值的程度增大,云下部衰减订正难度加大。雷达测量误差会对衰减订正效果造成一定影响。与常规测雨天气雷达回波的雨区衰减订正相比,定性来说是一致的。

机载W波段雷达衰减订正方法的不同云型模拟对比研究

为了探讨适用于机载W波段(94 GHz,3.2 mm)测云雷达的衰减订正算法,根据大气和云的毫米波衰减理论,模拟在5种典型参数情况下的非降水云雷达回波强度,基于回波强度Z与云衰减系数kc之间的关系,使用解析法等5种衰减订正算法进行回波订正试验,寻求最优kc-Z关系系数,同时研究改变云液态水含量和云滴数密度(使典型云变成为非典型云)对订正效果的影响。结果表明,W波段kc-Z关系系数a=5.096 5和b=0.491 9适用的云型接近于典型层积云,而逐库类法订正效果优于解析法和迭代法。在使用最佳kc-Z关系系数情况下,5种订正算法对典型云的订正效果都较好,即使云厚增加到典型云厚度的2倍,订正误差仍小于5%。对于改变云液态水含量、云滴数密度、云厚度而表示的非典型云,虽然逐库法订正结果略优于逐库近似2法和逐库近似1法,但效果相近,在云不太厚时订正误差均小于10%。如果用"φ≤10%或20%"来评价其适用范围更广些,优于解析法和迭代法。但逐库类法对云液态水含量较敏感,导致"可订正厚度"减小、误差增大。因此,要尽量做好云型和云液态水含量的估算。