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Fusion of Ground-Based and Spaceborne Radar Precipitation Based on Spatial Domain Regularization
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作者 Anfan HUANG Leilei KOU +3 位作者 Yanzhi LIANG Ying MAO Haiyang GAO Zhigang CHU 《Journal of Meteorological Research》 SCIE CSCD 2024年第2期285-302,共18页
High-quality and accurate precipitation estimations can be obtained by integrating precipitation information measures using ground-based and spaceborne radars in the same target area.Estimating the true precipitation ... High-quality and accurate precipitation estimations can be obtained by integrating precipitation information measures using ground-based and spaceborne radars in the same target area.Estimating the true precipitation state is a typical inverse problem for a given set of noisy radar precipitation observations.The regularization method can appropriately constrain the inverse problem to obtain a unique and stable solution.For different types of precipitation with different prior distributions,the L_(1) and L_(2) norms were more effective in constraining stratiform and convective precipitation,respectively.As a combination of L_(1) and L_(2) norms,the Huber norm is more suitable for mixed precipitation types.This study uses different regularization norms to combine precipitation data from the C-band dual-polarization ground radar(CDP)and dual-frequency precipitation radar(DPR)on the Global Precipitation Measurement(GPM)mission core satellite.Compared to single-source radar data,the fused figures contain more information and present a comprehensive precipitation structure encompassing the reflectivity and precipitation fields.In 27 precipitation cases,the fusion results utilizing the Huber norm achieved a structural similarity index measure(SSIM)and a peak signal-to-noise ratio(PSNR)of 0.8378 and 30.9322,respectively,compared with the CDP data.The fusion results showed that the Huber norm effectively amalgamate the features of convective and stratiform precipitation,with a reduction in the mean absolute error(MAE;16.1%and 22.6%,respectively)and root-mean-square error(RMSE;11.7%and 13.6%,respectively)compared to the 1-norm and 2-norm.Moreover,in contrast to the fusion results of scale recursive estimation(SRE),the Huber norm exhibits superior capability in capturing the localized precipitation intensity and reconstructing the detailed features of precipitation. 展开更多
关键词 dual-frequency precipitation radar(dpr) dual-polarization radar data fusion REGULARIZATION Huber norm
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GPM卫星探测新疆区域降雪敏感性及云结构特征研究
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作者 王智敏 汪会 +3 位作者 冯婉悦 李斌 李圆圆 郑博华 《气象》 CSCD 北大核心 2024年第6期686-700,共15页
目前人们对新疆干旱区降雪云结构特征的认知仍有限。利用2014—2021年GPM(global precipitation measurement)卫星搭载的测雨雷达DPR(dual-frequency precipitation radar)和微波成像仪GMI(GPM microwave imager)观测资料,对比了DPR不... 目前人们对新疆干旱区降雪云结构特征的认知仍有限。利用2014—2021年GPM(global precipitation measurement)卫星搭载的测雨雷达DPR(dual-frequency precipitation radar)和微波成像仪GMI(GPM microwave imager)观测资料,对比了DPR不同产品对新疆区域降雪的敏感性及三类降雪云(深厚、浅薄和近地表)的宏微观特性差异,利用等频率高度统计方法,分析了四次新疆不同下垫面降雪云结构特征。结果表明:浅薄降雪云出现频率超过60%,而深厚降雪云对降雪量的贡献最大,三类云的液水路径(LWP)和冰水路径(IWP)集中在80~450 g·m^(-2)和100~380 g·m^(-2),回波顶高、LWP、IWP与近地表降水率总体上呈正相关;四次典型降雪系统分别发生在阿勒泰山区(A个例)、伊犁河谷(B个例)、古尔班通古特沙漠腹地(C个例)及昆仑山北麓戈壁地区(D个例),其中A、B个例主要为冰云,C、D个例多为冰水混合云,在GMI中166 GHz高频通道对降雪的敏感性较好,亮温分布在200~275 K;雷达反射率因子(Z)集中在16~25 dBz,对应高度为0.75~4.65 km,A、B和D个例云团存在“左倾”结构,Z集中在云体中上部,属于发展阶段,C个例的Z主要位于云体下部,云团处于成熟阶段。质量加权平均直径(D m)和粒子数浓度(dB N w)在1.00~1.22 mm和33~35产生的降雪量较大,降雪强度不仅与冰晶和过冷水粒子大小有关,还受到粒子数浓度的影响。研究成果对提升新疆地区降雪监测水平,深入认识该地区降雪形成机制及评估复杂地形条件下人工增雨(雪)潜力等具有积极意义。 展开更多
关键词 测雨雷达(dpr) 微波成像仪(GMI) 降雪系统结构 粒子谱分布
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基于GPM/DPR数据的北疆地区降雪云宏观结构和微物理特征分析 被引量:1
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作者 王智敏 施丽娟 +3 位作者 汪会 殷占福 李圆圆 冯婉悦 《气象》 CSCD 北大核心 2022年第9期1140-1152,共13页
利用GPM/DPR双频降水雷达资料、FY-2E卫星资料和地面降水实况,对新疆北部四次成熟期降雪过程的红外亮温、水平分布和垂直结构特征进行了分析。结果表明:降雪云团的云顶亮温集中在210~245 K,降雪云主要为层状云,中云对降水率贡献最大,近... 利用GPM/DPR双频降水雷达资料、FY-2E卫星资料和地面降水实况,对新疆北部四次成熟期降雪过程的红外亮温、水平分布和垂直结构特征进行了分析。结果表明:降雪云团的云顶亮温集中在210~245 K,降雪云主要为层状云,中云对降水率贡献最大,近地面降水率多分布于0.5~2.0 mm·h^(-1),回波顶高主要集中在3.0~4.5 km范围内,回波顶高与近地表降水率强弱变化存在正相关;雷达反射率因子(Z)范围在22~35 dBz,强回波中心高度主要分布在1.25~4.50 km;质量加权平均直径(D_(m))为1.01~1.25 mm和粒子数浓度(dB N_(w))为32~36的配置贡献的降水最多,对应的高度范围为2.19~2.50 km和2.13~2.67 km;近地表由碰撞-聚并过程产生的大粒子较多,近地表附近D_(m)达到了2.33~3.00 mm,Z和D_(m)朝地面几乎恒定或稍有增加,Z和D_(m)数值大小与地表降水量变化呈正相关特征。 展开更多
关键词 双频降水雷达(dpr) 降水垂直结构 回波顶高 滴谱参数
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GPM双频降水测量雷达对降雪的探测能力分析 被引量:12
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作者 吴琼 仰美霖 窦芳丽 《气象》 CSCD 北大核心 2017年第3期348-353,共6页
以双频降水测量雷达为主载荷的GPM卫星于2014年2月发射升空。由于轨道倾角以及仪器通道的设置,大大提升了对弱降水和降雪的探测能力。通过四次降雪个例,分析比较了双频降水测量雷达的三种扫描模式(Ku,KaMS和KaHs)对降雪探测能力的差异... 以双频降水测量雷达为主载荷的GPM卫星于2014年2月发射升空。由于轨道倾角以及仪器通道的设置,大大提升了对弱降水和降雪的探测能力。通过四次降雪个例,分析比较了双频降水测量雷达的三种扫描模式(Ku,KaMS和KaHs)对降雪探测能力的差异。结果表明:DPR相态产品和地面实际观测结果比较一致,固态降雪温度<-0.5℃并且降雪发生时的风暴顶高度大多<6 km。Ku波段雷达由于仪器灵敏度的大幅提高.对降雪的综合探测能力最强,而KaMs和KaHS也具有特定的作用。此外,为了保证衰减订正的精度,和非降雪部分的衰减相比,需要主要提高降雪衰减尤其是混合相态湿雪的衰减订正精度。 展开更多
关键词 GPM 双频降水测量雷达 降雪探测 粒子相态 路径衰减
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国外星载气象雷达技术研究 被引量:2
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作者 唐治华 杜辉 《航天器工程》 2008年第5期88-94,共7页
调查研究了国外星载气象雷达技术发展情况,在对多颗典型卫星分析的基础上总结了其技术发展特点和趋势,并对开展星载气象雷达技术先期研究工作提出了建议。
关键词 测雨雷达 测云雷达 双频测雨雷达
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基于GPM卫星双频降水雷达的地面降雪识别算法 被引量:3
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作者 李林蔚 官莉 《地球物理学进展》 CSCD 北大核心 2020年第1期23-31,共9页
继搭载在TRMM(Tropical Rainfall Measuring Mission)卫星上的降水雷达PR(Precipitation Radar)之后,GPM(Global Precipitation Measurement)核心观测平台搭载了全球首个双频降水雷达DPR(Dual-Frequency Precipitation Radar),其对降雪... 继搭载在TRMM(Tropical Rainfall Measuring Mission)卫星上的降水雷达PR(Precipitation Radar)之后,GPM(Global Precipitation Measurement)核心观测平台搭载了全球首个双频降水雷达DPR(Dual-Frequency Precipitation Radar),其对降雪的探测能力备受人们关注.本文基于GPM双频降水雷达的探测数据,以三次降水过程(包含降雪、积层混合性降雨和冬季层状云降雨)为例,利用Ku和Ka双波段三个参量(即测量双频比DFRm垂直廓线斜率、回波顶高、垂直方向上Ku波段最大反射率因子)计算的降雪指数SI(Snow Index)来识别地面降水相态.结果表明,若不使用辅助信息(0℃等温线高度等),利用SI原计算公式能很好地区分夏季降雨和降雪,但较难区分冬季降雨和降雪.为了提高冬季降雨和降雪的分辨效果,改进了反射率因子的质量控制方法,用最小二乘法计算DFRm垂直廓线的斜率,结果显示改进后地面降雪识别结果与地面自动站观测结果有较好的一致性. 展开更多
关键词 全球降水测量(GPM) 双频降水雷达(dpr) 地面降雪识别 最小二乘法
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