兰州大学科研团队在毫米波雷达探测取得重要进展
发布时间：2024-09-23 新闻来源：兰州大学应用技术研究院 字体大小T|T
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近日，遥感与地球科学领域国际著名期刊《IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing》刊登了兰州大学大气科学学院黄建平院士研究团队题为“An Accurate Retrieval of Cloud Droplet Effective Radius for Single-Wavelength Cloud Radar”的最新研究论文。该研究突破以往基于毫米波云雷达后向散射信号探测云特征的思路，考虑电磁波在云中传输主要受云水质量吸收衰减这一特性，提出了一种全新的云雷达探测反演云滴有效半径新方法，解决了现有诸多算法产品误差大的问题，有望为地-天基不同平台雷达一体化观测反演提供先进可靠算法。
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地球系统降水和辐射能量收支与云密切相关，其中云滴有效粒子半径是反映云粒子大小的关键参数，很大程度上影响着降水效率和气候辐射效应。通过遥感手段准确探测这一云微物理特性，对改进天气、气候模式模拟，提升降水预测至关重要。毫米波云雷达具有良好的云层穿透性，且对云滴粒子敏感，是当前探测云物理特性三维结构的最有效设备。然而，当前国际上毫米波雷达云物理探测反演需要雷达信号绝对校准，被动遥感观测辅助，以及飞机探测或模式模拟提供经验系数等诸多因素制约，不同算法间的结果可达一倍以上的差别。
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为了解决和提升毫米波雷达获取云物理特性的准确性，团队成员利用兰州大学半干旱气候与环境变化观测站（SACOL）引进的先进云雷达，开展了近十年的连续观测研究，提出了一套云水含量、质量吸收衰减和衰减前后雷达反射率因子间相互协调、自适应的反演新方案。该方案以雷达探测的云底反射率因子为锚定值，以云中反射率因子、云水含量与云滴有效半径之间的数理关系为纽带，在自适应过程中得到准确的云滴有效半径。该方法的结果与飞机原位观测和星载被动遥感产品对比证实，新方法较传统经验方法的误差可降低60%以上，显著提升了云雷达与其他主、被动遥感云特性探测结果的一致性（如图1所示）。
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文章第一作者为兰州大学大气科学学院2021级博士生杜佳璟，通讯作者为葛觐铭教授，黄建平院士作为合作作者指导了该项工作的开展。该研究得到国家自然科学基金委面上项目（42275076）和重大研究计划（91937302）的资助。
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图1新方法反演云滴有效半径及光学厚度结果准确性对比验证
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