气象科学

作者：李安文，吕迎辉，赵坤，黄浩，胡向峰，段英

单位：南京大学 大气科学学院/中尺度灾害性天气教育部重点实验室, 南京 210023;中国气象局雷达气象重点开放实验室/灾害天气国家重点实验室, 北京 100081,,南京大学 大气科学学院/中尺度灾害性天气教育部重点实验室, 南京 210023;中国气象局雷达气象重点开放实验室/灾害天气国家重点实验室, 北京 100081,,南京大学 大气科学学院/中尺度灾害性天气教育部重点实验室, 南京 210023;中国气象局雷达气象重点开放实验室/灾害天气国家重点实验室, 北京 100081,,南京大学 大气科学学院/中尺度灾害性天气教育部重点实验室, 南京 210023;中国气象局雷达气象重点开放实验室/灾害天气国家重点实验室, 北京 100081,,河北省人工影响天气中心, 石家庄 051432,,河北省人工影响天气中心, 石家庄 051432,

关键词：冰晶分类;微物理特征;粒子谱;雷达模拟器

基金：国家自然科学基金资助项目(42025501;42175159);中央高校基本科研业务费专项资金资助项目(020714380177);江苏省社会发展重大科技示范项目(BE2023766);国家灾害天气国家重点实验室开放项目(2022LASW-A01;2023LASW-A01)

为获取不同种类冰相粒子拟合谱参数的统计关系,本文利用2017年5月22日的飞机原位探测数据,对中国北方地区的冰相粒子谱进行研究。针对机载高容量降水光谱仪(High Volume Precipitation Spectrometer, HVPS)观测数据,提出了一种基于决策树方法的图像分类算法,可将水凝物粒子分为小冰晶、柱状冰晶、聚合状雪花和雨滴,并提取出水凝物粒径、轴比和数量等特征,结合采样体积计算沿飞行轨迹的各类水凝物的粒子谱。利用观测粒子谱的各阶矩将其拟合为Gamma谱分布,并分析谱分布参数间的统计关系,该关系可作为雷达反演模型的约束条件。为了验证拟合粒子谱参数的准确性,利用T矩阵方法计算沿飞行轨迹的各类水凝物散射特性,并使用雷达模拟器结合拟合粒子谱模拟雷达变量。结果表明,模拟雷达反射率与附近S波段雷达观测结果吻合良好,在整个飞行过程中平均绝对误差为19.55%,这可能是由飞行观测和雷达观测的采样体积不同以及T矩阵方法中参数假设所造成的。基于观测构建中国北部背景下粒子谱和雷达变量间的物理关系,可以改进冰相粒子谱的雷达反演算法,为进一步分析冰相微物理过程,提高数值预报的准确性提供基础。

来源：2024年第5期

《气象科学》期刊编辑部

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