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双线极化气象雷达资料的解译，需要在了解水凝物粒子的后向散射特性基础上，结合实际飞机入云观测资料进行对比分析。同时，在使用双极化雷达资料时，特别是在使用X波段雷达资料时，一个突出问题是强度数据的衰减。本文使用NASA计算单个粒子相函数的T-Matrix模式，开发了不同雨强、滴谱分布、倾角分布等条件下的运算程序，系统的研究了主要几种影响探测结果的因素，以及各种雷达探测变量之间的关系。比较了X、C和S波段双极化气象雷达水凝物粒子的后向散射和衰减特性，然后根据这些理论结果，使用中国科学院大气物理研究所发展的X波段双线极化雷达系统的外场观测资料，结合本所飞机入云观测系统对层状云降水过程的微物理观测资料，研究了实际双线极化雷达资料的衰减订正。在此基础上，研究了使用双线极化雷达资料识别降水系统中水凝物粒子的分类。主要研究结果如下：
1.雨滴取向分布对各个双极化雷达差分反射率、差分传播相移等探测量的影响较小，一般在2％以内，通常可以忽略。由于地球曲率或者探测仰角造成电磁波的入射方向和降水粒子之间的夹角变化对探测结果的影响较明显，如果夹角在10°范围内，这种影响较小，但随着探测仰角的增加，夹角影响逐渐明显，所以在距离雷达较远处，必须进行探测仰角的订正。
2.温度对极化雷达探测变量的影响较明显，特别是对C波段极化雷达的影响，这种影响主要出现在某些大小的粒子上，当粒子的直径较大时，各探测变量出现明显的从正到负的变化。比较三个波段，X波段双极化雷达在雨强较小时对ZDR探测最明显，C波段双极化雷达适合于雨强较大时的探测。在文中讨论的降水强度从1.0mm/h到200mm/h范围内，X波段的KDP远大于C和S波段的XDP，它们之间的比例关系从：3.3：1.8：1.0变化到4.8:1.9:1.0，可见，这三个波段的KDP的比例关系随雨强的变化较小。
3.对冰水混合物的计算表明，当液态水的含量从0％变到10％时，差分反射率的增加量明显大于液态水含量从10％变到40％的增加量。当粒子较小时，各个雷达变量随粒子直径的增加单调增加，当粒子直径较大时，这些变量随着粒子直径增加出现明显的起伏，如果把出现明显起伏的区域叫做散射的谐振区，比较三个波段时发现，随着波长的增加单调增加区域明显增大，因此进入谐振区时粒子的直径明显增加。
4.模拟研究表明，在一定条件下，X、C和S波段雷达的单位差分传播相移和衰减率之间存在某种确定的关系，在本文假设条件下，它们之间的关系是：
αH=0.256K1.02DP，αH=0.073K0.99DP和αH=0.017K0.84DP。x波段的衰减率远大于c波段和S波段的衰减率，在相同雨强时，X波段的衰减率是C波段衰减率的7-8倍，是S波段衰减率的10多倍甚至更大，因此，如果要使用X波段雷达资料的反射率资料，必须对其进行衰减订正。另外，理论分析表明，ZH=NwF1(μ)D70，ZDR=F2(μ，D0)以及KDP=NwF3(μ，D0)，这些关系表明雷达探测量和雨滴谱之间的内在联系。
5.本文引入Kalman滤波算法处理雷达探测中的后向差分传播相移效应，气象目标涨落、雷达机内噪声等的影响，这种方法是一种自回归数据处理算法，滤波的各项具有明确的物理意义，通过层状云研究表明，滤波后差分传播相移质量明显改善，为进一步使用差分传播相移奠定了基础。
6.根据层状云的特点和理论计算结果，建立了使用差分传播相移进行反射率和差分反射率的衰减订正方法，通过实际资料的检验表明，订正后差分反射率较好的反应了层状云的特点，融化层之上的干雪区域，差分反射率基本保持为零，同时订正后差分反射率和反射率之间的关系接近理论计算。
7.在研究层状云极化雷达RHI资料基础上，根据水凝物粒子的分布规律，确定了极化雷达参数范围。然后使用增加了温度廓线的模糊逻辑识别算法，对水凝物粒子分类。温度廓线的加入为区分雨滴和融化层之上的过冷水和冰的混合物提供了依据。这些方法和结果能反映层状云降水的相态结构，验证了顾震潮(1980)提出的层状云降水的三层模型，对进一步研究云降水物理的微物理机制提供了可能的雷达验证资料。