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第卷第期高原气象.
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常规雷达测量回波区内部运动
及与多普勒雷达的比较①
汤达章傅德胜
南京气象学院,江苏省南京市
李力
贵州省气象局,贵州省贵阳市
提要
本文首先简要介绍矩不变量法测量回波区内部流场的原理和实施方法, 尔后用数字化
雷达的资料,据上述原理和实施方法得到回波区内部各回波模块的Ⅳ,分量及它们所
在方位舯径向速度,并将这些径向速度和同时测得的多普勒径向速度相比较。结果表明,
在分析的两敬天气过程共个个例中其准确率可选% 左右,若除去边缘效应所产生的
错误风矢量,则准确率可选% 以上。这为中小尺度灾害性天气监测和预报、云物理和
人工影响天气等方面的研究提供了一个较可靠的探涣手段。
关键词天气雷达矩不变量回波区多普勒雷达
引言
用常规数字化天气雷达估计回波区内部运动,一方面可大致了解降水区内部流场结
构,加强对中、小尺度天气系统的监坝和预报;另一方面可了解云的形成和发展,为人
工影响和云雾物理研究提供一个探测手段;故自数字化雷达问世以来, 回波追踪技术也
随之得到了较快的发展。八十年代初,“把回波区分割成很多小的回波模
块,应用相关分析法追踪这些回波模块的运动,从而间接估计出降水区中的水平流场结
构。经与同时探测的多普勒雷达的速度资料比较,有一定效果,但有明显误差。赵清云
和汤达章’在详细地分析了相关分析法误差来源的基础上,提出了用亮度相关分析
法估计降水区回波的内部运动。但是效果不理想,其主要原因是相关系数为回波强度的
空间分布函数,若在第二时刻同一回波模块网格点上的回波强度值或回波强度分布稍有
变化,则对两个不同时刻的同一回波模块的相关系数有较大影响,从而导致判断错误。
为此汤达章、李力’”不用相关系数,而建议应用矩不变量作为判别因子来追踪回波
模块的运动, 以此闻接估计回波区内部流场。理论分析和数值试验表明,这个方法效果
良好,对非均匀流场,两幅回波图像的时间间隔.,回波灰度为个等级时,其
①年日收稿。
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高原气象卷
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率平均为% 。本方在据要介绍矩不变量法估计流场基本原理的基础上, 首
先重点阐述用实测数字化雷达资料实现矩不变量法测量的处理技术;然后较详细地分析
了用实测回波资料估计的各追踪回波模块的速度矢量在其方位上的径向投影和同时探测
的多普勒雷达的径向速度的比较情况。最后对矩不变量法的优缺点及适用情况作了初步
讨论。
基本原理简介
令,为某二维连续图像函数,则其件阶原点矩和中心矩分别定义为
∞∞
,
∞∞
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一∞一∞
式中。:
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. , , , ⋯⋯
考虑到使用的是离散的数字化回波图像资料,所以,式可用下列形式代替

毛一『一『’
, 为回波图像尺度,,为雷达反射率因子,,为网格点坐标。
定义。
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其中
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称为标准化中心矩。
根据上述定义,可导出个不变量
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