220 GHz冰云微物理参数反演算法模拟验证研究

来源：高原气象杂志2020年第5期北京时间：

作者：丁霞;黄兴友;何静;霍熠炜;王海涛

单位：1. 上海无线电设备研究所，上海 200090;2. 上海目标识别与环境感知工程技术研究中心，上海 200090;3. 南京信息工程大学，江苏 南京 210044;4. 上海市航空航天器电磁环境效应重点实验室，上海 200090

摘要：本文模拟验证了一种利用雷达反射率因子（Ze）反演得到云中冰晶粒子有效半径（re）、 冰水含量（IWC）和粒子数浓度（NT）的算法， 该算法基于最优估计理论实现， 适用于太赫兹频段（220 GHz）雷达探测的冰云微物理参数反演。假设粒子服从Gamma分布， 根据球形、 六棱柱、 六角板、 子弹花四种形状的冰晶粒子在太赫兹频段（220 GHz）的散射特性参数， 建立冰云冰晶粒子的散射特性库（Look Up Table， LUT）， 将LUT中的Ze作为测量向量， 对应的re和IWC作为先验数据xa（rea， IWCa）， 反演得到四种形状冰晶粒子的rere、 IWCre和NTre。模拟研究表明， 在先验数据xa为真值的情况下可得到准确的反演结果， 由于测量向量中包含了待反演参量的信息， 在先验数据xa偏离真值的情况下通过多次迭代运算仍可以得到较为准确的反演结果， 随着先验数据xa逐步贴近真值， 四种形状冰晶粒子的反演误差和算法平均迭代次数基本呈现递减的趋势， 说明准确的先验数据可以提高反演结果的准确性和计算效率， 同时证明该方法可有效应用于220 GHz云雷达的冰云微物理参数反演研究。

关键词：太赫兹;冰云;最优估计;反演

基金资助：国家自然科学基金项目(41475034),上海市自然科学基金项目(19ZR1453500)