1、南京大学C波段双偏振雷达观测到的昆虫和鸟类回波 初步分析报告2014年10月22日1 概述从5月23日开始，南京大学C波段双偏振雷达架设在安徽长丰观测站进行了观测。在观测期间，发现有大量的昆虫和鸟类回波的现象。现在将典型的几幅昆虫和鸟类的双偏振回波图片整理如下。并初步分析其偏振特性，以便为昆虫和鸟类的识别做准备。挑选出典型的、含有昆虫回波的基数据文件在“E:CJJWRP900AZK敏视达雷达昆虫回波的双偏振特性有昆虫回波的基数据”目录下。挑选出典型的、含有鸟类回波的基数据文件在“E:CJJWRP900AZK敏视达雷达昆虫回波的双偏振特性有鸟类回波的基数据”目录下。2 昆虫回波2.1 双偏振的昆
2、虫回波图片2.1.1 NJU.20140531.125221.AR2注意：上图中，CC的显示有个缺陷：CC0.6的地方，没有显示出来，是一个空白。2.1.2 NJU.20140614.022627.AR22.1.3 NJU.20140621.235707.AR22.1.4 NJU.20140630.000055.AR22.1.5 NJU.20140705.235439.AR22.1.6 NJU.20140718.020010.AR22.1.7 NJU.20140718.231919.AR22.1.8 NJU.20140724.042153.AR2下图是局部的放大：很多条状的昆虫回波2.1.9
3、NJU.20140724.063703.AR2很强的昆虫回波下图是局部的放大：很强的昆虫回波2.1.10 NJU.20140730.100422.AR2很强的昆虫回波下图是局部的放大：很强的昆虫回波2.1.11 NJU.20140801.061128.AR2下图是局部的放大：很多条状的昆虫回波2.2 昆虫的回波的双偏振特点根据前面的昆虫回波，我们可以得出昆虫回波的定性特点有：l 强度比较低，基本不超过20dBZl 相关系数比较低l ZDR比较大但也发现在NJU.20140724.063703.AR2和NJU.20140730.100422.AR2，昆虫回波也会像飑线一样，会出现很强的条状回波，
4、强度达40dBZ。2.3 昆虫回波强度的计算在空中虫群飞行行为机制研究_高月波论文中，谈到了昆虫的迁徙，是造成在雷达上出现大量昆虫回波的原因。（以前我们老觉得奇怪：昆虫的食物都是在地面上的各种植物，因此昆虫飞的那么高干嘛呢）该论文中的主要观点有：根据该论文中谈到的昆虫的密度，最大约60头/105 m3，我们来计算一下在雷达画面上观测到的dBZ是多少。根据百度，稻纵卷叶螟的尺寸为：体长79mm（取中间值8mm）。则根据气象雷达dBZ的计算方法，可以算出该昆虫密度所对应的dBZ为：60*86/105=157(mm6/m3)=22dBZ昆虫的种群密度(头/105 m3)对应的回波强度（dBZ）201
5、7602210024可见，这个和雷达回波上看到的昆虫强度还是基本对应的。另外，在NJU.20140724.063703.AR2和NJU.20140730.100422.AR2，观测到的昆虫回波强度达40dBZ的现象，可能是由于在这种特殊的气象条件下，昆虫的密度进一步高度聚集造成的。3 双偏振的鸟类回波图片下面展示几张在进行金属球标定的时候，观测到的鸟类的回波的图片。这里仅仅是有一个初步的定性认识。鸟类回波鸟类回波鸟类回波鸟类回波鸟类回波鸟类回波鸟类回波鸟类回波鸟类回波鸟类回波这是试验时的金属球鸟类回波鸟类回波下面我们采用B显的方式，来绘制鸟类的回波（和前面的图并不是同一个时刻）：图 31 鸟类
6、回波的B显图（dBZ）鸟类回波鸟类回波图 32 鸟类回波的B显图（V）鸟类回波鸟类回波图 33 鸟类回波的B显图（ZDR）鸟类回波鸟类回波图 34 鸟类回波的B显图（CC）鸟类回波鸟类回波图 35 鸟类回波的B显图（PHIDP）4 下一步工作4.1 了解国外昆虫和鸟类的观测文章目前只看到有一篇：“OBSERVATIONS OF INSECTS AND BIRDS WITH A POLARIMETRIC PROTOTYPE OF THE WSR-88D RADAR.pdf”4.2 对昆虫和鸟类回波的双偏振参数进行统计分析，定量的知道双偏振参数的分布规律（双偏振对于昆虫的识别非常重要，如果仅仅是普通的多普勒雷达，则很难区分降水和昆虫回波）4.3 根据统计分析的结果，用模糊函数，结合当地的温度场、风场，较好的解决昆虫回波的识别问题4.4 由于昆虫迁移对农业的重要性，因此今后在二次产品中，可以增加一个相应的产品4.5 在明年观测试验时，建议购买天文望远镜（具备北极星标定、方位俯仰控制、高分辨率拍照、计算机遥控等功能），来协助进行昆虫的拍摄，另外也能进行正北的标定、以及云的拍摄。19 / 19文档可自由编辑打印
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