[发明专利]X波段双偏振天气雷达定量测量降水方法及系统

权利要求书

1.一种X波段双偏振天气雷达定量测量降水方法，其特征在于，包括：

利用X波段双偏振雷达获取探测范围内的雷达数据，并利用激光雨滴谱仪获取所述探测范围内任一检测点的实测雨滴谱；

对所述雷达数据进行衰减订正，获取所述X波段双偏振天气雷达在所述探测范围内的雷达反射率因子和衰减率；

基于所述实测雨滴谱，获取所述检测点的实测降雨率和雷达反射率因子真值，并通过T矩阵散射模拟，获取所述检测点的衰减率真值；通过拟合所述实测降雨率与所述衰减率真值，获取所述探测范围内的降水函数；

若所述雷达反射率因子大于第一设定阈值，则直接利用所述衰减率以及所述降水函数反演降雨率；

若所述雷达反射率因子小于或等于第一设定阈值，则先通过拟合所述雷达反射率因子真值与所述衰减率真值，获取所述探测范围内的衰减率函数；再基于所述衰减率函数以及所述降水函数反演降雨率；

所述降水函数为：R＝aA_H^b，所述衰减率函数为：A_H＝cZ_H^d，其中R为降雨率，A_H为衰减率，Z_H为雷达反射率因子，a、b、c和d均为拟合系数。

2.根据权利要求1所述的X波段双偏振天气雷达定量测量降水方法，其特征在于，在所述对所述雷达数据进行衰减订正之前，还包括：

通过反演信噪比对所述雷达数据进行相关系数校准，若所述信噪比大于第二设定阈值时，依次对所述雷达数据进行地物杂波滤除、数据短缺点补齐、掉线径向数据补缺、差分传播相移退折叠以及二维中值滤波处理。

3.根据权利要求1所述的X波段双偏振天气雷达定量测量降水方法，其特征在于，所述利用激光雨滴谱仪获取所述探测范围内任一检测点的实测雨滴谱，其计算方法为：

其中，N(D)为实测雨滴谱的计算函数，Δt为采样时间间隔，i为雨滴直径分档标签，j为雨滴标签，m_i为Δt时间内雨滴直径属于第i档的雨滴数量，D为雨滴等效体积直径，ΔD为雨滴直径分辨率，A_j为雨滴有效测量面积，v_j为雨滴下落末速度。

4.根据权利要求1所述的X波段双偏振天气雷达定量测量降水方法，其特征在于，基于所述实测雨滴谱，获取所述检测点的实测降雨率，所述实测降雨率的计算公式为：

其中，Δt为采样时间间隔，i为雨滴数目标签，n为Δt时间内采样的雨滴总数目，V_i为雨滴的体积，A_i为雨滴有效测量面积。

5.根据权利要求1所述的X波段双偏振天气雷达定量测量降水方法，其特征在于，基于所述实测雨滴谱，获取所述检测点的雷达反射率因子真值，所述雷达反射率因子真值的计算公式为：

Z_H＝10log₁₀(z)

其中，d表示微分，z为中间变量；

所述通过T矩阵散射模拟，获取所述检测点的衰减率真值，所述衰减率真值的计算公式为：

其中，A_H为单程衰减率真值，Im为取积分后的虚部，f_H(D)为水平前向散射振幅矩阵，λ为雷达波的波长；D为雨滴等效体积直径。

6.根据权利要求1所述的X波段双偏振天气雷达定量测量降水方法，其特征在于，获取所述探测范围内的降水函数，包括：

若所述雷达反射率因子大于第一设定阈值，则基于Matlab中的Curve Fitting Tool对所述实测降雨率与所述衰减率真值进行拟合，以确定所述拟合系数a和b，并获取所述降水函数；

若所述雷达反射率因子小于或等于第一设定阈值，则基于Matlab中的Curve FittingTool对所述反射率因子真值与所述衰减率真值进行拟合，获取衰减率函数A_H＝cZ_H^d中的所述拟合系数c和d；并根据获取的衰减率和所述降水函数反演降雨率。