利用UHF雷達進行降水粒子之辨識分類及垂直速度、粒徑大小之分析研究

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錢映真(Ying-chen Chien) 查詢紙本館藏

畢業系所

人力資源管理研究所

論文名稱

利用UHF雷達進行降水粒子之辨識分類及垂直速度、粒徑大小之分析研究

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摘要(中)

915MHz的UHF雷達對降水粒子很敏感，並且在垂直方向上有很好的空間、時間解析度，是良好的降水研究觀測儀器。本篇論文針對南海季風觀測實驗計畫期間的降水個案，利用UHF雷達在東沙島的觀測資料進行研究。本研究主要分成三個部份，一是針對辨識降水，區別雨、冰晶、融冰、空氣回波的探測；二是對流降水雲系系統垂直結構隨時間變性的討論；三是分析雨滴粒徑分布特性以及雨滴譜儀和UHF雷達整合觀測研究的初探。在辨識槳水的部份，UHF雷達波譜動差資料中的回波功率S(dB)和垂直速度V(m/s)的相關圖確實可以幫助我們辨識降水。看出不同回波來源的分群現象。不同降水型態垂直速度值分布範圍會有所不同：層狀降水的個案，可見明顯的融冰分布(45~55dB，-2~-5m/s)，雨滴速度分佈(-5~-8m/s)比對流降水(-2~-8m/s)要來得窄；而對流降水的冰晶速度分布範圍較大(0~-3.5m/s)。波譜寬特性和降水形式也有關：層狀降水雨滴資料點的波譜寬小於2m/s，對流降水則有波譜寬超過2~3m/s的雨滴資料點。利用不同S區間速度數量分布圖可彌補S-V相關圖的不足，更清楚定義門檻值，並評估出使用速度門檻區別降水、空氣造成的誤差。冰晶和空氣資料點分布疊合的情形最明顯，特別是在25~30dB這個回波強度區間時，選出的最佳門檻，特別是在25~30dB這個回波區間時，選出的最佳門檻為0.2m/s(6月7日)、0.1m/s(5月20日)；雨滴波形遠離速度0值處，跟空氣回波有很好的分離。
在對流降水雲系垂直結構的分析方面，根據回波功率密度之速度-高度剖面統計不同降水型態的發生率，發現東沙島關到的第一波降水期間(1998年5月15日~5月20日)之雲雨系統多處於對流轉層狀降水的轉變期，第二波降水期間(1998年5月30日~6月8日)則多處於發展階段。雨滴粒徑分布特性方面：南海季風肇始前後東沙島雨滴粒徑分部眾數多為0.9mm，但在小雨滴處數量有突增現象，沒有強降水的日子，眾數即轉為0.35mm。2-D雨滴譜儀可作為UHF雷達反演雨滴粒徑的驗證工具，另外對地面降水特性方面所提供的雨滴粒徑分布
、垂直下降速度、扁圓率分布等資訊，甚有助於我們了解過去一些相關經驗式的適用性由台灣中壢2D-雨滴譜儀觀測到的個案發現，使用M-P關係估計雨滴粒徑分布可能會在強降水時產生很大的誤差，而小雨滴的扁圓率、垂直下降速度特性也出現了一些過去經驗式所無法掌握的散點，值得進一步研究。

論文目次

摘要 I
致謝 III
目錄 IV
圖表說明 V
第一章前言 1
1.1研究動機 1
1.2研究回顧 2
第二章資料來源與資料處理 6
2.1資料來源 6
2.2 UHF雷達的回波機制與觀測方式 6
2.3 UHF雷達和C-POL雷達的觀測資料比較 9
2.4 UHF雷達原始資料處理方式 10
2.5分析方式 12
第三章利用波譜動差資料辨識降水 14
3.1前言 14
3.2個案選取 16
3.3回波功率(S)和平均垂直速度 (V)相關圖的分析 18
3.4利用速度數量分布圖選取區別降水；空氣的速度門檻 24
3.5不同降水型態的波譜寬特性 30
第四章降水發展特性 33
4.1前言 33
4.2 5月15日個案 35
4.3 6月2日個案 36
4.4 6月8日個案 37
4.5小結 38
第五章雨滴粒徑分析 40
5.1前言 40
5.2南海季風肇始前後東沙島雨滴粒徑分布特性 40
5.3 2D-雨滴譜儀在台灣的觀測和可能的應用 43
5.4利用UHF雷達反演雨滴粒徑的展望 48
第六章結論 52
參考文獻 56
附表 60
附圖 60

參考文獻

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指導教授

林沛練(Pay-Laim Lin)

審核日期

2008-3-11

推文