多普勒天气雷达原理与应用6-雷达探测算法(3).ppt

多普勒天气雷达原理与应用6-雷达探测算法(3)
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反射率因子Z和降水率R
反射率因子Ｚ： 反射率因子与滴谱分布和滴的尺度有关。表示为：
Z=∫N(D)D6dD
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WSR-88D 降水处理子系统
WSR-88D 降水处理子系统（PPS）由五个主要算法子程序和两个外部支持功能块构成。
五个子算法是：1）降水预处理；2）降水速率；3）降水累加；4）降水调整；5） 降水产品。该算法包括46个可调（适配）参数。通过调整这些参数，可以适应局地气象条件。
两个外部支持功能块是：1）降水检测；2）雨量计数据获取。这两个功能块独立于算法运行，为算法提供附加的重要输入信息。
整个系统的框图如下图所示。
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降水检测功能块
降水检测功能块（PDF）主要是确定在230km的范围内是否有降水发生，从而确定是否开始降水累积算法程序。有两个主要功能。一是确定雷达的扫描方式，另一个是确定降水处理子系统（PPS）的处理方式。
第一类阈值确定是否变换体扫模态：PPS使用最低4个仰角的反射率因子数据计算降水。如果在上述4个仰角的任一仰角扫中，非地物回波的反射率因子超过一定的强度和面积阈值（可调参数，称做“显著降水”阈值或“第一类”阈值），PDF将自动地把雷达的扫描方式从“晴空”模变到“降水”模（如果已经在降水模态，则保持不变）。体扫间隔从10分钟减为5或6分钟，取样频率增加，从而改善降水估计。
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第二类阈值确定算法的处理方式：PDF使用另一组反射率因子强度和面积阈值（称作“小雨”阈值或“第二类”阈值）来确定PPS的处理方式。它们比第一类阈值小，对应PPS算法中能够分辨的降水强度的下限。如果第二类阈值被超过，则不论目前的扫描模态是“降水”还是“晴空”，PDF将指示PPS算法从一个初始的零值场开始累加降水。如果第二类阈值不被超过，则对应于没有降水，PPS将以一个简化的方式运行以大大减少计算机处理时间。
如果PDF在1h期间没有检测到降水，则认为降水事件结束，风暴总降水产品被重新赋初值为零。同时，若当前体扫处在降水模态，可手动转换到晴空模态。
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雨量计数据获取功能块
RPG内第二个PPS支持函数称为雨量计数据获取功能块（RGDAF）。它从一个外部雨量计数据支持（GDS）计算机接收“标准水文气象交换格式”的实时雨量计报告，并把这些数据存放到RPG上的雨量计数据库，提供给降水算法程序（PPS）使用。GDS计算机同时传送雨量计标号和位置以确定每个WSR-88D使用的雨量计网。在PDF没有检测到降水时，RGDAF处于休眠状态。一旦PDF检测到降水，RGDAF给外部GDS计算机传送一个唤醒电话，指示它开始给RPG传送实时雨量计报告。当PDF不再检测到降水，GDS计算机将从RGDAF接收到一条停止传送雨量计数据的讯息。
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降水算法子程序1 ：反射率因子预处理

降水处理算法使用来自距雷达230km范围内分辨率为1km×1 º的四个最低仰角（ º ， º ， º º）的基反射率因子作为输入（不依赖于VCP）。这个算法在第四个仰角扫描结束后开始执行。为得到较好的反射率因子值，在基本反射率因子数据中使用了五个质量控制步骤。
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1）雷达波束阻碍
第一个质量控制步骤是纠正雷达波束的物理阻碍，否则将导致对降水的过低估计。
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如果对每个体积扫，雷达波束的阻碍低于60%，预置的dBZ值被添加到被部分阻碍的距离库中。
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如果超过60%的波束被阻碍，那么采取下列二种步骤之一：如果阻碍物的方位伸展是2或更小，则在相应仰角紧挨阻碍物的其它距离库上的平均值被指定为被阻碍物所阻碍的样本体积的距离库的值。如果阻碍物的方位伸展大于2，则不做修正，对那个扇面，将使用邻接的的较高仰角上的值。
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2）虚假的噪声和极端值
在预处理算法中，第二和第三个质量控制纠正不真实的高反射率因子值，这些反射率因子具有异常高值但覆盖面积很小。它们是由于系统噪声或非气象目标（飞机、异常传播回波、或残留的地物回波）造成的虚假回波。这些反射率因子有二种类型：孤立的反射率因子和反射率因子极端值。
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孤立的反射率因子： 第二个质量控制步骤搜索并矫正孤立的反射率因子。孤立反射率因子是一表明有降水的值，但距离库是在无降水的回波区域。这可能是虚假噪声或飞机飞过波束造成的。如果反射率因子的值大于最小