基于改进VPP方法的激光雷达小尺度风场反演-论文.pdf

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1、第43卷第5期红外与激光工程2014年5月V01．43No．5InfraredandLaserEngineeringMay2014基于改进VPP方法的激光雷达小尺度风场反演何清芳，王青梅，毕波。，曾祥能，史倩义z(1．南京信息工程大学电子与信息工程学院，江苏南京210044；2．北京航空气象研究所，北京100085)摘要：VPP方法对小尺度风场结构中心区域的反演展现了良好的性能，但在边缘区域，由于风速变化剧烈，破坏了径向风场的连续性，导致反演算法在该区域失效。研究了受干扰的反演区域的识别和定位方法，推导出同一个径向上水平切向风速一

2、致，依此对水平切向风速修正，提出一种改进的VPP反演算法，采用该方法反演模拟的小尺度辐散风场，仿真结果验证了方法的有效性。关键词：风场反演；多普勒激光雷达；VPP算法；小尺度风场中图分类号：TN958．98文献标志码：A文章编号：1007—2276(2014)05—1484—06Inversionofmicro-scalewindfieldforlidarbasedonimprovedVPPalgorithmHeQingfang，WangQingmei2，BiBo，ZengXiangneng2，ShiQianyi2(1．Colle

3、geofElectronicandInformationEngineering，NanjingUniversityofInformationScienceandTechnology，Nanjing210044China；2．BeijingInstituteofAviationMeteorology，Beijing100085，China)Abstract：VPPretrievalalgorithmshowsgoodperformanceamongthecentralregionofmicroscalewindfiled．Buton

4、theedge，thewindfieldchangesdramatically，destroysthecontinuity，andmakestheretrievalmethodinvalid．Themethodofidentifyingandlocatingtheinterferenceinversionregionwasstudied．Itwasderivedthathorizonta1tangentialwindspeedwasthesameatthesameradial，thustheinitialinversionresu

5、ltswerecorrected．Animprovedalgorithmwasputforward．Theexperimentwasconductedusingsimulateddopplerlidardatatoprovethemethod，anditisprovedtobeeffective．Keywords：windretrieval；Dopplerlidar；VPPalgorithm；micro—scalewindfield收稿日期：2013—09—15；修订日期：2013-10—24作者简介：何清芳(1987一)，女，硕

6、士生，主要从事雷达探测及应用方面的研究。Email：chinahqf2011@163．corn导师简介：王青梅(1959一)，女，高级工程师，硕士生导师，博士，主要从事大气光探测应用方面的研究工作。Email：wqm66666@sina．com第5期何清芳等：基于改进VPP方法的激光雷达小尺度风场反演1485O引言∑∑frosin(0。一日)风是对飞行安全影响最大的气象要素[11，飞机v一∑∑}—sin—(0。一一9)(1)的起飞、着陆及起降方向的选择都要考虑低空风场的影响．而小尺度风场的剧烈变化在飞机起降阶段当分析单元径向只取一

7、个距离库，方位角跨度对飞行安全的威胁极大。多普勒激光测风雷达『21由只取两个角度，上式可化简为[5】：于其高时间、空间分辨率，高精度等技术优势及其良好的“晴空”探测能力。采用低仰角扫描方式，能够1，，：一二一(2)为低空风场反演提供有效的数据资料。2Sin(目前，单多普勒雷达的反演方法主要有VADt、最后进行坐标变换．求取直角坐标系下风场的VAP[61、VvP[7]、VPPt、涡度一散度法【9J、变分同化法和U、1，分量【。l：它们的改进方案。VAD方法求的是风场平均情“=v，sin+vOs况．在实际应用中局限性很大；VAP方法对

8、多普v=v，cos一vin(3)勒速度变化敏感，计算误差大，只对均匀风场效果根据郎需兴等研究表明分析单元通常选取径向好[1ll】；VVP方法计算较为复杂，需要很大的样本数1—4个距离库，方位角跨度2～l0。，其中方位角跨度量才能达到必要的精度．蒋立