本发明公开了一种雨量雷达实时动态衰减订正与降水计算方法。通过实时获取的降水粒子信息和对传统衰减订正方法的改进，得到实时动态的衰减订正和降水计算的相关参数，有效改善因当时当地大气、降水衰减和其它气象因子等的影响对雷达降水估测带来的误差。
1.一种雨量雷达实时动态衰减订正与降水计算方法，是利用激光雨滴谱仪与雨量雷达的同步测量，对雨量雷达进行实时动态的衰减订正和降水计算，其特征在于，包括以下步骤：
1)获取激光雨滴谱仪与雨量雷达在时空上同步实时测量的雷达反射率因子Zp(R)；
2)根据HITSCHFELD和BORDAN提出的衰减订正方法(简称HB法)，按照(1)式求解c、d系数，其中，Zm(R)为雨量雷达测量的与Zp(R)时空匹配的雷达反射率因子，R为距离；
3)由已知的c、d系数，按(2)式对雨量雷达的每条扫描线逐库进行衰减订正，其中，Zt(N)为雨量雷达经衰减订正后的第N个库的雷达反射率因子值，Zm(N)雨量雷达衰减订正前的第N个库的雷达反射率因子值，N为库数，dN为库长，J为总库数；
4)实时获取多个或多时次激光雨滴谱仪与雨量雷达在时间上匹配的雷达反射率因子Zpi(R)及相应的雨强Ipi(R)；
其中，在多时次的情况下，下标i为时次数；在多个激光雨滴谱仪的情况下，下标i为激光雨滴谱仪数；
其中，在多时次的情况下，下标i为时次数；在多个激光雨滴谱仪的情况下，下标i为激光雨滴谱仪数；
6)由求得的a、b系数，按(4)式对雨量雷达的每条扫描线逐库进行雨强计算，Zt(N)＝a×lt(N)b (4)其中，It(N)为雨量雷达扫描线上第N个库的雨强值；
2.如权利要求1所述的雨量雷达实时动态衰减订正与降水计算方法，其特征在于，所述雨量雷达包括可以用于测雨的S、C、X波段的各种型号和各种库长的雷达。
3.如权利要求1所述的雨量雷达实时动态衰减订正与降水计算方法，其特征在于，所述雨量雷达包括单部雷达测量和多部雷达的组网测量。
4.如权利要求1所述的雨量雷达实时动态衰减订正与降水计算方法，其特征在于，所述衰减订正与降水计算应用于大于30km的各种雷达有效探测半径之中。
雨量雷达实时动态衰减订正与降水计算方法
技术领域
[0001] 本发明属于大气科学领域，具体涉及激光雨滴谱仪与雨量雷达(precipitation radar)的同步测量，对雨量雷达进行实时、动态的衰减订正和降水计算。
背景技术
[0002] 本世纪以来，雷达定量测量降水再次得到许多国家，特别是发达国家的高度重视。美国2003年以来开展的CASA计划，以4部X波段雷达组网开展引发山洪、城市内涝的降水定量测量；2013年日本拟建的26个“radar rain gauge”，以雷达为核心开展覆盖其重点洪涝区的降水定量测量。这些雷达主要用于降水的测量，具有明显的雨量雷达特性。近年来，我国有关部门在部分城市和流域也开展了类似的工作。
[0003] 雨量雷达能实现高时空分辨率的降水测量，可以克服常规雨量计空间代表性很差的问题，但，由于雨量雷达测量降水受到当时当地的大气、降水本身的衰减和气象因子等的影响，所得到的回波或雷达反射率因子(通常称Z值)只是相对值，导致定量估算的降水误差较大。为减小误差，国内外不少科技人员通过对降水滴谱分型和对降水类型分型，统计出较为接近真实的雷达衰减和降水估测的系数，但这些相对固定的统计值难以完全符合世界各地的每次实际降水过程。
[0004] 随着激光雨滴谱仪的广泛使用，使得用雨量雷达得到真实Z值成为可能。激光雨滴谱仪可实时获取每个降水粒子的粒径和下落速度，可根据雨强I和Z值计算公式直接得到当时当地的I和Z值。在时空匹配的条件下，用激光雨滴谱仪测量的I和Z值，对雨量雷达进行实时动态的衰减订正和雨量计算，可显著提高雷达定量测量降水的准确性。
发明内容
[0005] 随着雷达和雨滴谱仪技术的进步，本发明提出了一种利用激光雨滴谱仪与雨量雷达的同步测量，对雨量雷达进行实时、动态的衰减订正和降水计算的方法，以解决单一雷达定量估算降水误差较大的问题。
[0006] 本发明的目的在于提出一种雨量雷达实时动态衰减订正与降水计算方法。
[0007] 本发明的实时动态衰减订正与降水计算包括以下步骤：
[0008] 1)获取激光雨滴谱仪与雨量雷达在时空上同步实时测量的雷达反射率因子Zp(R)。
[0009] 2)根据HITSCHFELD和BORDAN提出的衰减订正方法(简称HB法)，按照(1)式求解c、d系数，
[0010]
[0011] 其中，Zm(R)为雨量雷达测量的与Zp(R)时空匹配的雷达反射率因子，R为距离。
[0012] 3)由已知的c、d系数，按(2)式对雨量雷达的每条扫描线逐库进行衰减订正，[0013]
[0014] 其中，Zt(N)为雨量雷达经衰减订正后的第N个库的雷达反射率因子值，Zm(N)雨量雷达衰减订正前的第N个库的雷达反射率因子值，N为库数，dN为库长，J为总库数。
[0015] 4)实时获取多个或多时次激光雨滴谱仪与雨量雷达在时间上匹配的雷达反射率因子Zp(R)及相应的雨强Ip(R)。
[0016] 5)根据(3)式求解a、b系数，
[0017] Zpi(R)＝a×Ipi(R)b (3)
[0018] 其中，在多时次的情况下，i为大于2的时次数；在多个激光雨滴谱仪的情况下，i为大于2的激光雨滴谱仪数。
[0019] 6)由求得的a、b系数，按(4)式对雨量雷达的每条扫描线逐库进行雨强计算，[0020] Zt(N)＝a×It(N)b (4)
[0021] 其中，It(N)为雨量雷达扫描线上第N个库的雨强值。
[0022] 7)衰减订正与降水计算结束。
[0023] 本发明的优点：
[0024] 一是对HB法的计算进行了较大改进，根据雨滴谱仪实际测量值，对雷达进行实时动态的衰减订正，改善了一次降水过程固定一组c、d系数带来的误差。
[0025] 二是根据雨滴谱仪实际测量的Z值，直接进行衰减订正，降低了计算或拟合衰减系数k可能带来的不确定性。
[0026] 三是利用雨滴谱仪实时建立的Z-I关系和雨量雷达的实时测量值，进行实时动态降水计算，改善了一次降水过程固定一组a、b系数带来的误差。
[0027] 四是利用(1)、(2)式的处理，不仅对衰减进行了订正，还可对雷达常数的变化进行间接的校准。
附图说明
[0028] 图1为本发明的雨量雷达实时动态衰减订正与降水计算方法的流程图；
具体实施方式
[0029] 下面结合说明书附图详细描述本发明的实施方式。
[0030] 如图1所示，本发明的雨量雷达实时动态衰减订正与降水计算方法包括以下步骤：
[0031] 1.获取某时段雨量雷达平面位置扫描的雷达反射率因子Zm(R)。
[0032] 2.读取同时段多个激光雨滴谱仪测量的雷达反射率因子Zp(R)和雨强Ip(R)。
[0033] 3.在空间上对Zm(R)和Zp(R)进行匹配，并计算(1)式中随时段变化的c、d系数。
[0034] 4.将c、d系数带入(2)式，对雨量雷达进行逐库的实时衰减订正。
[0035] 5.在时空上对Zp(R)和Ip(R)进行匹配，根据(3)式计算或拟合随时段变化的a、b系数。
[0036] 6.将a、b系数带入(4)式，对雨量雷达进行逐库的实时雨强计算。
[0037] 7.衰减订正与降水计算结束。
[0038] 最后需要注意的是，公布实施方式的目的在于帮助进一步理解本发明，但是本领域的技术人员可以理解：在不脱离本发明及所附的权利要求的精神和范围内，各种替换和修改都是可能的。因此，本发明不应局限于实施例所公开的内容，本发明要求保护的范围以权利要求书界定的范围为准。
