收稿日期：2021-05-17；修订日期：2022-07-08基金项目：国家自然科学基金面上基金(41975027)；国家重点研发计划重点专项(2017YFC1501401)共同资助通讯作者：寇蕾蕾，女，湖北省人，副教授，主要从事气象雷达数据处理和应用研究。E-mail：cassie320@163.com第38卷第6期2022年12月热带气象学报JOURNALOFTROPICALMETEOROLOGYVol.38,No.6Dec.,2022陈垚，寇蕾蕾，蒋银丰，等.基于新型观测算子的双偏振雷达雨滴谱变分反演[J].热带气象学报，2022，38(6)：854-869.文章编号：1004-4965(2022)06-0854-16基于新型观测算子的双偏振雷达雨滴谱变分反演陈垚1,2,4,5，寇蕾蕾1,3，蒋银丰1，杨春生1，林正健1，楚志刚1,3(1.南京信息工程大学大气物理学院，江苏南京210044；2.福建省平潭综合实验区气象局，福建平潭350400；3.南京信息工程大学气象灾害预警与评估协同创新中心，江苏南京210044；4.平潭海洋气象野外科学观测研究站，福建平潭350400；5.福建省灾害天气重点实验室，福建福州350001）摘要：提出一种基于变分理论的双偏振多普勒天气雷达反演雨滴谱方法，最优反演雨滴谱的同时可实现衰减订正。反演过程中使用一种新型观测算子，利用滴谱仪实测数据计算状态变量和双偏振参量，使观测算子更能代表本地降水特性。将新型观测算子、误差协方差矩阵和状态变量的先验估计用于代价函数中，基于高斯-牛顿迭代方法求解代价函数得到最优雨滴谱。利用理想模拟试验和南京信息工程大学C波段双偏振多普勒天气雷达实测个例对算法进行验证和评估。结果表明：算法反演得到的状态变量(液态水含量LWC和质量权重平均直径Dm)与滴谱仪数据计算结果的相关系数达到了0.96和0.80，相对偏差为25.19%和10.63%，均方根误差比常规反演结果改善了50%左右，比基于模拟观测算子的变分反演结果改善了30%左右，最优反演雨滴谱得到的降雨率R和雨量计数据相关系数达到0.89，相对偏差为14.78%。关键词：变分反演；观测算子；双偏振多普勒天气雷达；雨滴谱反演；衰减订正中图分类号：P406文献标志码：ADoi：10.16032/j.issn.1004-4965.2022.0771引言雨是最常见的降水形式。雨滴谱(RaindropSizeDistribution，DSD)是描述降雨的一个重要参量，它与雨滴形状、取向以及下落末速度一起，能够提供较完整的降雨信息，并可以计算雨滴散射振幅、双偏振雷达参量和降雨参数。降雨参数主要包括降雨率(R)、液态水含量(LWC)、质量权重平均直径(Dm)、体积中值直径(D0)、归一化截距参数(NW)和总数密度(Nt)等，可用...
