Loh, J. L., Chang, W.-Y., Hsu, H.-W., Lin, P.-F., Chang, P.-L., Teng, Y.-L., & Liou, Y.-C., "Long-Term Assessment of the Reflectivity Biases and Wet-Radome Effect Using Collocated Operational S- and C-Band Dual-Polarization Radars," in IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing, vol. 60, pp. 1-17, 2022, Art no. 5113217, https://doi.org/10.1109/TGRS.2022.3170609.

本篇論文於2022年5月發表在IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing，為張偉裕老師執行氣象局研究計劃的執行成果，計畫主要目的為了解不同波長雙偏極化雷達資料，於不同季節及天氣型態下的系統性誤差特徵(system characteristic)，包含：硬體端的系統性偏差(system bias)、濕天線罩效應(wet-random effect）以及回波衰滅效應(attenuation effect)等，建立完整的雙偏極化雷達資料品質控制(quality control)技術。
本研究建立多參數自約束法(self-consistency)，評估北台灣氣象局五分山並置的S(RCWF)及C(RCMD)波段雙極化雷達的反射率(Z)偏差，並利用S波段雷達資料受衰滅效應影響較小的特性，驗證C波段雷達資料的系統偏差以及濕天線罩效應，提高雷達資料的準確性。雷達的系統偏差和WRE的計算方式為透過z、差異反射率(Z_dr)和比差異相位差(K_dp)的自約束法，並以11年的雨滴譜儀資料模擬、演算法回歸得Z、Z_dr和K_dp的關係式以獲得係數。
敏度實驗顯示自約束法的係數對偏差和衰滅校正的重要性，分析結果顯示K_dp(Z, Z_dr)關係優於K_dp(Z)，如圖一所示，兩個雷達由K_dp(Z, Z_dr)所得系統偏差的標準差值，均低於由K_dp(Z)計算所得，尤其考慮季節變化的係數和引入系統偏差校正的Z_dr(K_dp (Z, ))為最佳方法。結果也顯示兩個雷達的系統偏差值相當的穩定，如圖二(A)顯示RCMD的系統偏差值大約在一2dB。然而在WRE期間，則可透過鄰近雷達周圍的反射率值(Z_nr)來確定，結果顯示C波段雷達在受WRE影響期間，其Z值最多可被低估了近7dB(圖二(B))。本研究也提出了一種創新的二次多項式擬合方程，透過Z_nr的數值估算系統偏差和WRE偏差。并從中觀察到WRE與風速强度的高相關性(圖三)，當風速大時，雨滴不易累積在天線罩上，因此WRE影響較弱。反之，風速弱時，WRE影響明顯。
本研究結果可改善作業化雙偏極化雷達資料品質，透過去除系統偏差、修正回波衰減效應、修正濕天線罩造成的回波低估，進而提升觀測資料雷達定量産品(如：定量降水估計)的準確度，提升作業化雙偏極化雷達在防災的應用價值。








本文轉載自國立中央大學大氣科學學系研究成果，連結如下：
http://www.atm.ncu.edu.tw/news_1.php?id=393