双波段雷达的降水反演

论文摘要

降水在人类日常生活中十分常见,它对雷达通信和气象观测有着重要的影响。为了保证雷达通信的传输效应和气象观测的准确性,研究降水对雷达发射波的散射衰减特性、分析降水类型就变得尤为重要。由于降水粒子主要分为雨滴和冰晶两大类,因此本文的主要研究亦是针对雨滴粒子和冰晶粒子展开的。本文的主要研究成果包括:1.利用Rayleigh近似和Mie散射分析了小粒子的散射特性。利用Mie散射和离散偶极子近似（DDA）法分析了尺寸与波长相当的粒子的散射特性,并将结果进行比较。比较结果说明了DDA近似法在计算粒子散射特性方面的准确性和可用性。随后,给出了雨滴粒子模型和冰晶粒子模型,使用离散偶极子（DDA）近似法对两种模型的散射特性进行了研究分析。2.基于雨滴粒子、冰晶粒子X波段和Ka波段的散射特性结果,使用ITU-R衰减模型建立了不同的反演关系式,并通过与经验公式的比较说明了衰减反演降水的误差。从雷达方程角度出发,以粒子后向散射因子为基础,本文研究建立了X波段、Ka波段雷达反射率因子（雷达反射率）与降水率、降雨率的反演关系式。通过与经验公式、数据的对比,说明了雷达参量反演降水的准确性。3.为了提高降水反演的准确性。本文给出了两种双因子反演降水的方法:一种是利用相同波段的特征衰减与雷达反射率来反演降水;一种是利用双波段雷达反射因子以及其比值来反演降水。在本文所整理的数据范围内,双因子反演降水的准确性大大提高。4.本文将模糊逻辑算法与双波段雷达探测的雷达反射率以及特征衰减相结合,对降水类型进行分类。其分类结果表明了模糊逻辑分类法在降水类型分类方面的一般准确性。但是对于某些特殊输入,其分类结果并不唯一,因此本文使用神经网络算法对隶属函数参数进行了修正调整。调整后的神经网络-模糊逻辑分类系统的分类结果更为准确,提高了降水类型分类的准确性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 符号对照表
• 缩略语对照表
• 第一章 绪论
•   1.1 研究背景及意义
•   1.2 国内外研究现状
•     1.2.1 粒子毫米波散射特性的研究发展
•     1.2.2 降水反演的研究进展
•   1.3 论文主要研究内容
• 第二章 基本理论方法介绍
•   2.1 粒子尺寸分布函数
•     2.1.1 雨滴粒子分布谱
•     2.1.2 冰晶粒子分布谱
•   2.2 水、冰的介电特性
•   2.3 气象雷达方程
•   2.4 粒子散射方法
•     2.4.1 Rayleigh散射近似
•     2.4.2 球形粒子Mie散射理论
•     2.4.3 离散偶极子近似方法
•   2.5 降水反演方法介绍
•     2.5.1 降水反演
•     2.5.2 降水类型反演算法
•   2.6 本章小结
• 第三章 降水粒子散射特性分析
•   3.1 球形粒子后向散射
•   3.2 非球形粒子后向散射
•     3.2.1 降水粒子模型
•     3.2.2 降水粒子散射特性
•   3.3 本章小结
• 第四章 降雨反演
•   4.1 衰减法反演降水
•     4.1.1 衰减的一般规律及计算方法
•     4.1.2 衰减反演法
•   4.2 雷达参量反演降水
•     4.2.1 雷达参量
•     4.2.2 雷达参量反演法
•   4.3 双因子反演降水
•     4.3.1 衰减-雷达参量联合反演
•     4.3.2 双频反演
•   4.4 本章小结
• 第五章 降水类型反演
•   5.1 水凝物分类方法
•   5.2 衰减及雷达参量
•   5.3 模糊逻辑算法降水分类系统
•     5.3.1 模糊逻辑分类系统配置
•     5.3.2 模糊逻辑分类结构
•     5.3.3 模糊逻辑分类流程
•     5.3.4 模糊逻辑分类结果
•   5.4 神经网络-模糊逻辑分类算法
•     5.4.1 神经网络-模糊分类系统
•     5.4.2 MBF参数修正
•     5.4.3 神经网络-模糊分类结果
•   5.5 本章小结
• 第六章 结论与展望
•   6.1 结论
•   6.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 作者简介
• 附录

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 马少伟

导师: 杨瑞科

关键词: 降水,双波段雷达,散射特性,反演,模糊逻辑分类

来源: 西安电子科技大学

年度: 2019

分类: 基础科学,信息科技

专业: 气象学,电信技术

单位: 西安电子科技大学

分类号: TN958;P412.25

DOI: 10.27389/d.cnki.gxadu.2019.000171

总页数: 102

文件大小: 5288K

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