單雷達風場反演—【移動坐標法】的特性分析與應用

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Title:	單雷達風場反演—【移動坐標法】的特性分析與應用
Authors:	羅英祥;Yi-Xian Lo
Contributors:	大氣物理研究所
Keywords:	單雷達風場反演;移動坐標
Date:	2000-06-22
Issue Date:	2009-09-22 09:40:40 (UTC+8)
Publisher:	國立中央大學圖書館
Abstract:	本研究主要的目的在於測試一種建立在移動參考坐標上的單雷達風場反演技術，以深入了解其應用在真實雷達資料時的表現和特性。在此反演法中，首先利用回波觀測資料找出一組最佳化的平移速度，而在以此速度移動的坐標系統上，回波被保守的程度最大。再來將所有的觀測資料內插到這個新的移動坐標上，並假設風場在密集的天線掃描時間間隔內為近似於恆定，則可以建構出反演三維風場的價值函數，其中用以規範待反演風場的弱勢約束條件有：(1).回波保守；(2).徑向風與笛卡爾風場之間的幾何關係；(3).質量保守；(4).弱水平及垂直渦度；(5).水平風平均值近似VAD風剖面；(6).高階空間平滑函數。使用變分技術極小化這個價值函數後，便可以求出完整的風場分布。選取1987年TAMEX實驗期間IOP#2個案與IOP#13個案，使用其中CP-4和TOGA兩座都卜勒雷達的觀測資料對此反演法進行測試與驗證，並為了進一步了解此反演法之特性，分別探討雷達位置、掃描策略以及不同的天氣系統等可能影響反演優劣的因素，最後分析反演結果的連續性。將其結果歸納如下︰(1).經由測試結果顯示，在反演過程中加入移動坐標及加入VAD產品和高階空間平滑函數確實有助於提升反演的準確度；(2).反演結果會因雷達位置而有所不同，如果相對於分析區域，雷達因所在的位置使得未知的切向風分量小（大）於觀測得到的徑向風分量，反演結果會呈現較優（劣）的表現。對於雷達操作人員而言，在不知道真實風場分布的情形下，是可以根據反演的結果來判斷未知的分量大或小於已知的分量，以決定是否要相信反演所得到的結果；(3).若是天氣系統在雷達掃描中的風場變化沒有很急遽，可以允許較長的掃描時間間隔；(4).解決IOP#13個案中強對流系統位於雙雷達基線區的問題；(5).反演結果具有連續性，可以看到系統隨時間的移動。
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