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研究生: 錢映真
Ying-chen Chien
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
指導教授: 林沛練
Pay-Laim Lin
口試委員:
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 管理學院 - 人力資源管理研究所
Graduate Institute of Human Resource Management
畢業學年度: 89
語文別: 中文
論文頁數: 115
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  • 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。


    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

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