[發明專利]多普勒雷達遙感強風暴的預警方法

無效

• 申請號: 201210190926.2
• 申請日: 2012-06-12
• 公開（公告）號: CN102721987A
• 公開（公告）日: 2012-10-10
• 發明（設計）人: 韓雷;卞繼方;宋珍妮
• 申請（專利權）人: 中國海洋大學
• 主分類號: G01W1/10
• 分類號: G01W1/10
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于大氣環境的遙感監測技術，具體涉及一種多普勒雷達遙感強風暴的自動預警方法。

背景技術

強對流天氣，也稱強風暴，是主要的災害性天氣之一，包括雷電、冰雹、雷雨、大風等，其發生時會產生巨大的社會危害。因此，對強風暴的監測和預警具有顯著的社會和經濟意義。由于強風暴空間尺度較小、持續時間較短，運用常規觀測手段難以對其進行有效監測。而多普勒天氣雷達目前是強風暴的主要遙感監測手段，具有很高的時空分辨率，并且可以觀測風暴的三維空間結構。

強風暴在天氣雷達上以三維回波圖像的形式出現。當回波分布稀疏，且變化緩慢時，較容易進行預警。但對回波分布密集的風暴簇，或回波變化劇烈，頻繁出現分裂與合并等復雜情況，會給預警帶來很大困難，現有的方法無法處理。但隨著氣候變暖，極端強對流災害天氣頻發，這些回波分布復雜情況的出現也愈發頻繁。因此，針對這些回波分布密集、分裂合并頻繁等復雜情況，提出能夠處理這些問題的風暴自動預警方法是十分重要的。

發明內容

本發明的目的，是提供一種強風暴的自動預警方法，以彌補現有技術的不足。

本發明首先在風暴的識別上，采用基于數學形態學的方法，可以較好地解決虛假合并問題，并能從復雜的風暴簇中分離出風暴單體。然后，在風暴的追蹤上，引入序貫蒙特卡洛方法，使得追蹤過程大為簡化。不僅可以在追蹤的過程中同時處理風暴的分裂與合并，還可以處理風暴的漏測情況。最后，對風暴的預警，結合光流法得到的運動矢量場，進行線性擬合外推預警。

本發明的強風暴預警方法步驟如下：

1.數據預處理：將質量控制后的雷達基數據，插值到三維地理坐標下。

2.強風暴的識別：本發明提出了基于數學形態學的風暴識別方法，首先使用第一級閾值進行單閾值識別；其次，對識別得到的風暴執行腐蝕操作，以消除虛假合并；然后，使用高一級閾值進行識別，并對識別得到的風暴.體進行膨脹操作，當風暴的邊界在膨脹的過程中相互之間接觸，或接觸到了原來較低閾值識別的風暴的邊界時，則停止膨脹過程；最后，逐次使用更高級別的閾值進行識別，并在每一個級閾值的識別過程中執行腐蝕和膨脹操作。

3.強風暴的追蹤：本發明將序貫蒙特卡洛方法應用于風暴的追蹤，其基本過程是一個隨著時間序列進行迭代的過程，每次迭代包括三步：抽樣，預測和測量，從而實時地獲得所需要的動態信息。

本發明對相鄰時刻風暴的追蹤采用雷達組合反射率因子圖像。抽樣所得的每一個粒子都要通過一階線性系統模型，進行一步預測。

(1)相鄰時刻風暴的追蹤。定義為事件：t時刻的第m個風暴由t-1時刻的第k個風暴發展而來。當觀測Y_t到達后，計算事件發生的概率：

p(θtm,k|Yt)=max(NFm,kAm,NFm,kAk),m=1..Nt,k=1..Nt-1]]>