[发明专利]用于估计降水率、特别是降雨率或降雪率的方法

说明书

本发明涉及一种气象技术，并且更具体地，涉及一种用于估计降水率的方法，其涉及借助于双极雷达，在行程半径区间[r₀，r₁]上测量无线电波的微分相位和反射率，其中r₀和r₁是视线的两个点，其中r₀在降雪的情况下与0℃等温线重合，并且确定根据r和作为截距参数在r₀处的值的条件的截取参数N₀*的模型的一个或多个调整参数的一个或多个值，其中截距参数根据半径和一个或多个调整参数而变化，其在行程半径区间[r₀，r₁]中最小化在r与r₀之间的微分相位差与反射率Z、条件N₀*(r₀)和一个或多个调整参数的函数之间的偏差。

技术领域

本发明涉及一种气象技术，更具体地说，涉及一种利用雷达估计降水率，特别是降雨率或降雪率的方法。

背景技术

降水率的测量通常就地进行，例如使用雨量计。在降雪测量的情况下，该测量可以通过加热的雨量计进行，该雨量计收集雪花并测量等效的融水高度。雨量计允许准确地测量该地区一部分的降水。然而，它们用于绘制降雨或降雪图的实施可能是复杂的和/或昂贵的。此外，通过雨量计的降水测量报告了已经下降的降水：在降水的特征时间之前不能在短时间内推断出给定海拔处的降水。

为此，已经开发了一种用于通过雷达测量降水率的方法。气象雷达可以测量发射的无线电信号的反射率Z的图。反射率Z与降雨率R或降雪率S之间的经验关系是已知的。然而，这些关系在很大程度上取决于要测量的降水类型(雨或雪)。

反射率Z与降水率(R或S)之间的已知经验关系是以下马歇尔-帕尔默(Marshall-Palmer)关系：

Z＝200R^1.5 (1)

该关系假定例如由下面的公式(2)来描述雨滴大小的指数分布：

N(D)＝N₀e^-ΛD (2)

其中D对应于水滴的直径，并且N₀和Λ是常数。术语“截距参数”是指参数N₀，在该模型中其值是常数并且等于0.8×10⁷m^-4。然而，该参数实际上可以在覆盖至少二十年的范围内变化，例如从0.8×10⁶m^-4到0.8×10⁸m^-4。这种变化导致R或S的计算中的不确定性太高。

为此，Testud以及其他人(Testud J.,S.Oury,P.Amayenc和R.Black,2001：用于描述雨滴谱的“归一化”分布的概念：用于云物理和云遥感的工具,应用气象学杂志(Jour.OfApplied Meteorology),40,n°6,1118-1140。)已提出使用尺寸参数N₀*来表征一种类型的雨(细雨、小雨、中雨、阵雨等)。

Testud以及其他人表示，根据以下关系，可以使用对任何类型的降雨都有效的常数参数C和d：

还已知在水平H和垂直V偏振中同时(或可选地)发送，并且分别接收每个偏振的共极信号。术语“具有偏振分集的天气雷达”是指实施这种类型测量的雷达。可以在雷达信号的偏振H和V之间测量微分相位Ф_DP。降水率的估计通常面临雷达波衰减和降水类型(雨或雪)的自然变化问题。