[发明专利]一种用于太赫兹雷达的卷云微物理参数计算方法

摘要

本发明提供一种用于太赫兹雷达的卷云微物理参数计算方法。利用离散偶极子近似法计算太赫兹频段的粒子散射特性数据，结合卷云冰晶粒子谱分布参数，计算雷达反射率因子，建立修正后的前向物理模型，最小化代价函数得到待反演参量的迭代解，以设定的卷云冰晶粒子谱参数加上随机误差做为迭代初值，迭代运算求出待反演的卷云微物理参数，将计算结果与设定的卷云微物理参数比对，判断本发明的方法能有效用于卷云微物理参数计算。本发明的方法步骤简单，计算可靠，且不需要大量统计数据，具有很好的实际应用价值。

主权项

1.一种用于太赫兹雷达的卷云微物理参数计算方法，该方法的输入为雷达反射率因子，输出为待反演的卷云微物理参数，包括冰晶粒子的粒子几何平均直径、粒子数密度和粒子谱分布宽度，其特征在于，包含步骤：S1、利用DDA算法来计算太赫兹频段的粒子散射特性数据，令D_a为粒子直径，N(D_a)为设定的卷云冰晶粒子分布函数，D_ga、N_Ta和σ_a分别表示N(D_a)中的粒子几何平均直径、粒子数密度和粒子谱分布宽度，计算得到卷云中冰水含量IWC_a和卷云有效粒子半径r_ea，以及米散射雷达反射率因子Z_{e_a}；S2、计算瑞利散射下的雷达反射率因子Z_{Ray_a}，令f_a＝Z_{e_a}/Z_{Ray_a}；S3、将f_a作为修正参数，建立修正后的太赫兹频段卷云粒子前向物理模型，y＝F(x)＝Z_dB，其中Z_Ray为瑞利反射率因子，K_ice为冰介电常数，K_liq为水介电常数，x为待计算量，其中D_g、N_T和σ分别表示待反演的冰晶粒子的粒子直径、粒子数密度和粒子谱分布宽度；S4、根据待计算x和先验数据x_a以及10log₁₀Z_{e_a}和前向物理模型值Z_dB的差值加权之和建立代价函数；最小化代价函数，得到待反演变量的迭代公式；将S1中设置的D_ga、N_Ta和σ_a加上随机误差作为迭代初值，设置收敛条件和迭代次数上限，求得卷云微物理参数D_g、N_T和σ的反演结果；其中S5、根据反演的卷云微物理参数D_g、N_T和σ，进一步计算得到反演的卷云中冰水含量IWC和反演的卷云有效粒子半径r_e，与步骤S1中的IWC_a和r_ea比对；比对结果IWC与IWC_a吻合，且r_e与r_ea吻合，说明步骤S1～S4可有效用于太赫兹雷达的卷云微物理参数计算。