雷達(dá)定量測量降水的檢驗(yàn)“真值”求取方法研究

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1、物理學(xué)報(bào)ActaPhys．Sin．Vo1．63，No．23(2014)239201雷達(dá)定量測量降水的檢驗(yàn)“真值”求取方法研究尹忠海1)2)t張沛源3)程明虎4)1)(北京郵電大學(xué)信息與通信工程學(xué)院，北京100876)2)(湖南省氣象臺，長沙410007)3)(中國氣象科學(xué)研究院，北京100081)4)(中國氣象局氣象探測中心，北京100081)(2014年1月l3日收到；2014年7月8日收到修改稿)利用湖南省2013年汛期(4—9月1的高密度區(qū)域自動站的雨量數(shù)據(jù)，引入Cressman逐步訂正法求取0．01?！?．01。精細(xì)網(wǎng)格的區(qū)域降水量，并與距離平方倒

2、數(shù)法、距離指數(shù)法和距離平方指數(shù)法計(jì)算的區(qū)域降水量進(jìn)行比較．結(jié)果表明．Cressman逐步訂正法計(jì)算的區(qū)域降水量與距離平方倒數(shù)法和距離指數(shù)法的結(jié)果相當(dāng)，但其空間結(jié)構(gòu)更為精細(xì)和準(zhǔn)確，更好地反映了雨量站數(shù)據(jù)的分布特征．交叉驗(yàn)證表明Cressman逐步訂正法與原始區(qū)域自動站值最為接近，誤差絕對值小于0．5mm的雨量站占總站數(shù)的98．71％，誤差標(biāo)準(zhǔn)差為0．24mm．對于0．01。×0．Ol。精細(xì)的空間分辨率而言，Cressman逐步訂正法利用高密度的區(qū)域自動站數(shù)據(jù)求得的區(qū)域降水量可以用于檢驗(yàn)雷達(dá)定量估測降水．關(guān)鍵詞：雷達(dá)估測降水，Cressman逐步訂正法，區(qū)域降

3、水量PACS：92．40．Ea，92．40．Zg，92．60．WcDOI：10．7498／aps．63．239201法的數(shù)學(xué)原理、優(yōu)缺點(diǎn)及其應(yīng)用現(xiàn)狀，認(rèn)為逐步訂1引言正法不依賴于任何假定條件，計(jì)算量不大，并能在常規(guī)觀測比較稠密的北半球中高緯度取得高質(zhì)量新一代天氣雷達(dá)可以作為強(qiáng)對流天氣監(jiān)測預(yù)的分析結(jié)果，對于非常規(guī)資料并不很多的國家，使警的工具【1]．也可以用于定量估測區(qū)域降水_2j_對用逐步訂正法比使用最優(yōu)插值法和譜方法都更有于雷達(dá)定量估測區(qū)域降水量技術(shù)的效果評估，一效．文獻(xiàn)[17，18】采用Kriging插值法、加權(quán)反距離般有兩種方法進(jìn)行驗(yàn)證分析：一種是直

4、接用雨量法、Delaunay三角剖分線性內(nèi)插、樣條函數(shù)插值和站的觀測值與其對應(yīng)網(wǎng)格點(diǎn)雷達(dá)估測降水的訂正Cressman客觀分析法5種不同的空間內(nèi)插方法對前和訂正后數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析[3-5】：另一種是用降水?dāng)?shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，利用將插值網(wǎng)格點(diǎn)值反插到雨量站客觀分析方法得到的區(qū)域降水量或者面雨原始臺站后的結(jié)果與臺站觀測值對比的方法進(jìn)行量做比較【0】，進(jìn)行誤差分析．第二種方法常用距驗(yàn)證，認(rèn)為Cressman客觀分析法與原始臺站最為離平方的倒數(shù)【0]和指數(shù)權(quán)重法[10,11】計(jì)算降水資接近．張紅杰等[19]提出了一種基于Cressman算法料的客觀分析場，進(jìn)而計(jì)算區(qū)域降

5、水量．但計(jì)算的優(yōu)化算法，并對優(yōu)化插值算法的關(guān)鍵技術(shù)問題客觀分析場的方法有很多[12，1引，也有著廣泛的用進(jìn)行了討論，最后通過實(shí)際應(yīng)用展示了這種算法途[14]．王躍山[15,16】曾對客觀分析方法進(jìn)行總結(jié)，的應(yīng)用效果，該算法所得制圖效果美觀，增強(qiáng)了降簡要地介紹了多項(xiàng)式插值法、逐步訂正法、最優(yōu)插水分布圖的準(zhǔn)確性和客觀性．文獻(xiàn)f201利用修正的值法、譜方法、變分法、樣條法、譜系數(shù)統(tǒng)計(jì)插值法、Cressman插值函數(shù)計(jì)算了淮河流域2007年梅雨降響應(yīng)函數(shù)法、Gauss—Markov法和面積權(quán)重法等方水8km×8km的客觀分析產(chǎn)品，得到了較好的降十通訊作者．E—ma

6、il：hnqxyzh~126．com@2014中國物理學(xué)會ChinesePhysicalSocietyttp：／／wulixb．iphy．a(chǎn)c．ca239201—1物理學(xué)報(bào)ActaPhys．Sin．Vo1．63，No．23(2014)239201水分析產(chǎn)品．雖然氣象上在降水資料的客觀分析測值，gObs為雨量站的分析值．根據(jù)(1)一(3)式求方法中較為常用的是Cressman插值方法f或者稱得訂正因子，再代入下式，就可以得到第k次迭代為Cressman逐步訂正法)_21_，但Cressman提出的的結(jié)果：逐步訂正法與網(wǎng)格分辨率和數(shù)據(jù)密度均有很大關(guān)R易=R+c

7、，系，以前的工作是在一個較大范圍f如中國區(qū)域)、式中，C為訂正值，R為所求的網(wǎng)格分析值．將得到較大分辨率(如0．5?！?．5。)下求取雨量的客觀分析的更新場作為下一次迭代的背景場，采用不同的影場，而目前雷達(dá)定量估測降水的空間分辨率已達(dá)1km×1kmf0．01?！?．01。)[22,23]．本文的目的是響半徑，重復(fù)上述步驟，直到滿足所要求的精度為使用較密集的區(qū)域自動站雨量資料驗(yàn)證是否能用止．在實(shí)際分析中共進(jìn)行5次訂正，影響半徑分別Cressman逐步訂正方法獲得高分辨率的降水分析取10，7，4，2，1個格距．每進(jìn)行一次迭代，訂正場的可信度就提高一步，最后得到

8、所需的格點(diǎn)場．場，計(jì)算區(qū)域降水量，并與距離平方的倒數(shù)和指數(shù)權(quán)重法的