2、天气雷达极化技术中的水凝物特性解析

天气雷达极化技术中的水凝物特性解析

1. 天气雷达极化技术概述

天气雷达极化技术在气象领域有着重要的应用。特定差分相位（KDP）与降雨率近似线性相关，且不受部分波束阻塞和功率校准误差的影响，因此受到了广泛关注。基于模拟和对雨滴谱分布（DSD）的研究，开发了许多极化雷达降雨估计器，在实际数据中实现了改进的定量降水估计（QPE）。

模糊逻辑技术在雷达回波分类中的成功应用，进一步推动了极化雷达数据（PRD）在云和降水微物理研究中的应用。一系列涉及S波段极化雷达的野外项目开展，这些项目的数据和结果证明了多参数PRD在气象服务中的价值，以及对国家NEXRAD雷达网络进行双极化升级的必要性。

为了改进模型微物理参数化和天气预报，可以从PRD中反演DSD。更严谨的方法是通过数据同化将PRD与数值天气预报（NWP）模型结合，以反演微物理状态并改进定量降水预报（QPF）。雷达极化技术的最大潜力在于能够准确反演模型状态和微物理参数，从而改进天气预报。

2. 水凝物的物理和统计特性

水凝物是悬浮的水或冰粒子，或者是水 - 冰混合物，存在于云或降水中。云是由水汽凝结而成的水（液态、冰态或两者皆有）粒子的集合。云粒子从云/冰核形成，并通过水汽/液态水的凝结/沉积生长。通过碰撞 - 合并、聚集或吸积等过程，云粒子进一步生长可能产生雨、雪或冰雹等降水。

水凝物和云粒子的物理和统计特性通过搭载粒子探测器的仪器飞机或地面雨滴谱仪的原位观测来确定。常用的探测器包括Particle Measuring Systems系列，如用于测量2 - 47μm液滴直径的前向散射光谱仪探头，以及用于云（2D - C：25 - 800μm）和降水（2D - P：200