基于双偏振雷达的雨滴谱反演技术的对比分析OA

基于双偏振雷达准确反演雨滴谱能够为研究大范围的降水微物理特性提供丰富的数据。为了进一步提高雨滴谱反演的精度,本文提出了基于六、七阶矩的双阶矩规范化雨滴谱反演算法(M6M7法),利用2022年5-6月河源站双偏振雷达及周围雨滴谱仪观测的6次降水过程数据,从整体统计、不同降水强度和不同雨滴大小三个角度,将新的雨滴谱反演算法与基于三、六阶矩的双阶矩规范化雨滴谱反演算法(M3M6法)、约束性Gamma雨滴谱模型反演算法(C-G法)进行对比,并对每个算法的反演结果进行研究分析。结果表明,M6M7法在小雨阶段[0 mm·h^(-1)<降水强度(R)≤5 mm·h^(-1)]反演的滴谱参量误差是三种方法中最小的,随着降水强度的增大,除了液态水含量(LWC)、R误差增大,其余参量误差变化较小,在各个粒子端大部分参量误差在三种方法中最小,同时误差随粒子的增大变化较小。M3M6法相较M6M7法增加了差传播相移率(K_(dp))进行反演,虽K_(dp)对噪声敏感,但在大到暴雨(R>30 mm·h^(-1))环境中数据质量好,故在大到暴雨的反演具有较小的估测误差,且误差随粒子的增大(除LWC、R)有所减小。在中雨(5 mm·h^(-1)<R≤30 mm·h^(-1))阶段,C-G法偏差中值接近于0,但部分误差变幅显著,且随降水强度和粒子增大,误差呈先减小后增大的趋势,相对误差波动剧烈,估测结果稳定性较差。整体评估显示,M6M7法估测各滴谱参量的偏差中值更接近于0且误差波动范围小,M3M6法和C-G法误差波动范围大,总之,新提出的M6M7法相较于传统方法整体反演效果更优且稳定性突出,尤其在中小雨阶段优势明显,而M3M6法在大到暴雨环境中反演效果更佳,C-G法则表现出反演反演不稳定的特点。融合M6M7法和M3M6法的综合算法,经初步验证能进一步提升雨滴谱反演精度。