基于新型观测算子的双偏振雷达雨滴谱变分反演

作者：陈垚; 寇蕾蕾^*; 蒋银丰; 杨春生; 林正健; 楚志刚

来源：热带气象学报, 2022, 38(06): 854-869.

DOI：10.16032/j.issn.1004-4965.2022.077

• 变分反演
• 观测算子
• 双偏振多普勒天气雷达
• 雨滴谱反演
• 衰减订正

提出一种基于变分理论的双偏振多普勒天气雷达反演雨滴谱方法，最优反演雨滴谱的同时可实现衰减订正。反演过程中使用一种新型观测算子，利用滴谱仪实测数据计算状态变量和双偏振参量，使观测算子更能代表本地降水特性。将新型观测算子、误差协方差矩阵和状态变量的先验估计用于代价函数中，基于高斯-牛顿迭代方法求解代价函数得到最优雨滴谱。利用理想模拟试验和南京信息工程大学C波段双偏振多普勒天气雷达实测个例对算法进行验证和评估。结果表明：算法反演得到的状态变量(液态水含量LWC和质量权重平均直径Dm)与滴谱仪数据计算结果的相关系数达到了0.96和0.80，相对偏差为25.19%和10.63%，均方根误差比常规反演结果改善了50%左右，比基于模拟观测算子的变分反演结果改善了30%左右，最优反演雨滴谱得到的降雨率R和雨量计数据相关系数达到0.89，相对偏差为14.78%。

• 单位
  南京信息工程大学; 物理学院