短距离无线微波链路降雨反演模型研究

利用商用微波链路进行降雨反演是一种新型的降雨监测手段,且随着通信技术的发展,高密度的商用微波链路网络可提供更高空间分辨率的降雨空间反演结果。目前,幂律模型被广泛用于研究微波衰减与雨率的关系,该模型对长度超过1 km的链路反演精度较高,但在反演短链路(长度<1 km)雨强时出现显著的降雨强度过高估计问题。针对此问题,本文基于ITU-R P.530-16建议书中长期雨衰减公式,建立了雨强反演模型。在瑞典哥德堡地区对该模型进行了验证,并对比分析了本文模型与幂律模型降雨反演结果。结果表明,相比于幂律模型,本文模型在对短链路进行雨强反演时更稳定、精确,确定性系数提升了55.3%,标准化均方根误差下降了76.2%,累计降雨量误差下降了92.4%。本文研究结果为短链路在反演降雨时出现的过高估计问题提供了一个解决思路。

基于商用微波链路反演降雨的空间插值方法对比研究

为探究适宜于商用微波链路降雨监测数据的空间插值方法,基于无线微波雨衰特性经验模型,分析不同线状降雨数据转换为点状降雨数据情景下,反距离权重法、克里金法和趋势面法对降雨空间插值的反演精度。研究结果表明:微波链路越密集,条数越多,其趋势的一致性越好;在微波线状数据转换为点状数据的五种情景中,将微波链路以200m为间隔概化为具体的降雨监测点时,空间插值效果较好;趋势面法的空间插值效果较好,反距离权重法次之,克里金法最差。研究结果明晰了线状降雨数据转换为格网型空间数据的原则,为商用微波链路组网构建空间二维雨量场提供了支撑,对提高线状降雨监测产品兼容性具有重要意义。

微波雨衰特性在降雨测量中的应用

利用微波链路雨衰测量值反演雨强是一种新型降雨测量方法,可以依托全球广泛分布的微波通信链路获取丰富的气象观测资料。本文在分析微波雨衰特性的基础上,首次进行了15~20GHz频段链路测量降雨的试验研究。试验设计了距离6km的视距微波通信链路,选择降雨前临界时间段内接收电平的均值作为雨衰计算的基准值,通过实际接收电平与基准接收电平的雨衰减差值反演计算实际降雨量。试验结果表明,降水强度为2~70mm/h时,该频段微波雨衰值变化显著,完全可以进行更精确空间尺度局部降水的实时测量,通过雨衰减值反演计算的降雨量值与雨滴谱仪的实际测量值有较好的相关性,分析了试验中的误差及误差产生的原因,为下一步在正演模型等方面的深入研究指明了方向。

北京“23•7”特大洪水复盘分析

本文分别采用地面雨量站和雷达反演降雨数据,利用北京山区洪水预报模型对北京“23•7”暴雨洪水开展了复盘分析。结果表明,雷达反演降雨与地面雨量站测量结果一致性较强,可较好地反映降雨的时空变异性;同时,利用二者分别驱动水文模型后所得的预报效果也基本一致,说明在水文预报工作中雷达反演降雨可作为地面站网的可靠替代品。本文改进的考虑北京山区产流特点的水文模型可对大部分预报断面做出较高精度的模拟。北京山区水文过程具有很强的非线性,基于不同量级历史洪水率定的水文模型参数具有不确定性,为了适应产汇流和洪水演进规律的变化,提高洪水预报的可靠性,预报实践时需要结合实况数据及时优化模型参数,完善洪水预报方案。