风的空间不均匀分布对风廓线雷达数据质量影响分析研究

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风廓线雷达作为新型探测仪器,能够实现对大气风场等气象要素遥感探测。目前我国风廓线雷达网的建设也进入了快速发展时期。预计2020年,我国将在中尺度天气预测网、城市环境观测系统布设边界层风廓线雷达,并将对流层风廓线雷达网纳入气象综合探测业务系统。因此,对风廓线雷达数据质量的深入分析研究,对风廓线雷达网建设、雷达基数据质量控制、风廓线雷达资料同化等业务上的应用都具有十分重要意义。本文首先研究分析了国内外学者及气象部门在风廓线雷达数据质量评估方面开展的工作和取得的成果。基于环境风场对风廓线雷达测风数据质量的影响,提出了一种新评估雷达数据质量的方法。通过5波束风廓线雷达计算出两组独立的水平风分量U和V,利用旋转坐标系方法分离风的水平速度不均匀分布和垂直速度水平分布不均匀对雷达测风的影响,分别研究二者对风廓线雷达数据质量的影响程度。对北京延庆CFL-08风廓线雷达2012年全年数据采用一致性平均处理方案进行了质量控制,对处理后的一小时分辨率数据进行了计算分析。结果表明:水平运动的不均匀性在U、v方向上的分量基本相同,风的水平速度不均匀分布和垂直速度水平不均匀分布对测风数据的质量均有影响;且两种影响都和风速大小变化有关,均对垂直速度W的变化比对水平风速Vh的变化更为敏感;晴空条件下,由于垂直速度较小,水平速度不均匀分布是影响测风的主要因子,水平运动不均匀性与垂直运动不均匀性对测风影响的比约为2:1;降水期间水平运动不均匀性和垂直运动分布不均匀性对测风的影响程度均大于晴空条件下,二者对测风影响的比约为1:1。针对晴空、降水天气提出更为合理的质量控制方法,降低环境大气的不均匀程度对雷达测风的影响,是优化风廓线雷达测风算法的预研究。
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