北京地区云降水微物理特征的地面观测及雷达反演研究的任务书.docx

北京地区云降水微物理特征的地面观测及雷达反演研究的任务书
一、研究背景和意义
地球上的水循环是人类生存和发展的基本条件之一，而云降水活动是地球水循环过程中的重要组成部分。尤其是在一些干旱缺水的地区，对云降水进行准确预报和有效控制具有重要的社会经济意义。同时，云降水还涉及到气候变化、环境保护等重大问题，因此加强对云降水微物理特征的研究对于探索地球系统的复杂性、认识气候变化机理、保障人类生存和发展都具有非常重要的深远意义。
雷达反演是一种通过散射和衰减特点，推算云降水微物理参数的技术。在研究云降水微物理特征时，传统的观测和模拟手段无法获取各个雨滴的运动速度、形状和大小等信息，而利用雷达反演技术可以较为准确地获取这些微物理数据。因此，将雷达反演技术应用于云降水微物理研究是非常有前景的。
二、研究目标
本研究的主要目标是：
1.开展北京地区云降水微物理特征的地面观测，获取云降水垂直结构、降水速率、降水类型等信息。
2.利用S波段单多普勒雷达等技术，进行云降水微物理反演，获取云滴粒径分布、降水速率分布、降水类型识别等信息。
3.对比分析地面观测和雷达反演结果，探究北京地区云降水微物理特征的空间和时间分布规律，为云降水短时预报和长期预测提供科学依据。
三、研究内容和方法
1.地面观测内容
(1)设置3套降水自动监测站，通过雨量计和激光遥测监测降水量及降水类型，建立北京地区降水廓线库。
(2)利用探空仪和微波辐射计等装置，获取云的温度、湿度和辐射等垂直分布信息。
(3)通过气象球测量云顶高度，获取观测点附近最高云层情况，用于后续的雷达反演数据绑定。
2.雷达反演内容
(1)选择具有较好的分辨率和距离分辨率的S波段单多普勒雷达，实现对北京地区云降水的微物理反演。
(2)利用反演算法，获取云滴粒径分布、降水速率分布、降水类型识别等信息，建立北京地区云降水微物理数据库。
(3)利用反演结果，分析北京地区云降水的微物理特征空间和时间分布规律，给出基于微物理的云降水短时预报和长期预测依据。
四、研究计划及经费预算
1.研究计划
(1)前期工作（3个月）：完成实验方案设计，确定地面观测点和雷达反演方案；搜集和整理研究所需的数据和文献资料；了解反演算法和模型，设计实现反演程序；组建实验队伍，进行实地考察和装置部署。
(2)中期工作（6个月）：实施地面观测，建立北京地区降水廓线库；启动雷达反演数据处理，开展反演算法和模型优化工作；建立北京地区云降水微物理数据库，分析云降水空间和时间分布规律。
(3)后期工作（3个月）：对比分析地面观测和雷达反演数据，评估反演精度和可靠性；完成研究成果的撰写和组织报送；参加相关学术会议和交流。
2.经费预算
(1)设备费：200万元，主要用于S波段单多普勒雷达和其他观测装置的购置、安装和维护。
(2)差旅费：50万元，用于实地考察和数据采集。
(3)劳务费：50万元，用于研究人员工资及其他相关费用。
总经费预算为300万元。
五、预期成果和应用价值
1.预期成果
(1)建立北京地区云降水微物理数据库，包含云滴粒径分布、降水速率分布、降水类型识别等数据，并给出微物理特征空间和时间分布规律。
(2)研究北京地区降水廓线库，获取北京地区降水量及降水类型，对北京地区云降水进行全面监测。
(3)开发反演算法和模型，提高雷达反演的精度和可靠性，为云降水短时预报和长期预测提供科学依据。
2.应用价值
(1)提高珠三角地区云降水监测和短时预报的准确性和稳定性，为防汛抗旱工作提供科学依据。
(2)深入分析云降水微物理特征的空间和时间分布规律，为气候研究和环境保护提供科学依据。
(3)推进雷达反演技术在云降水微物理研究中的应用，为人类认识地球水循环、气候变化等重大问题提供新思路和新方法。