[發明專利]雷達降水因子判別云與降水的方法

有效

• 申請號: 201310472650.1
• 申請日: 2013-10-11
• 公開（公告）號: CN103499813A
• 公開（公告）日: 2014-01-08
• 發明（設計）人: 鄧勇;韓薇
• 申請（專利權）人: 鄧勇;韓薇
• 主分類號: G01S7/41
• 分類號: G01S7/41
• 代理公司: 北京萬象新悅知識產權代理事務所(普通合伙) 11360
• 代理人: 王巖

技術領域

本發明屬于大氣科學領域，具體涉及一種雷達降水因子判別云與降水的方法。

背景技術

多普勒雷達是中小尺度災害性天氣預警，局地山洪、城市內澇預警，降水引發滑坡、泥石流的應急預警，航空、航海等交通保障服務最主要的工具之一，目前僅國內就有200多部多普勒雷達廣泛應用于民航、氣象、水文、軍事等領域。

多普勒雷達探測得到的主要參數有雷達反射率因子Z、多普勒速度V和速度譜寬W。至今為止，上述應急預警和服務主要基于Z、V、W及衍生參數建立概念模型和物理模型，并沒有把云和降水區分開來，因此常常造成預警偏差甚至失敗。當在相同Z值條件下，如果把云回波當降水處理，就會造成虛警；如果把降水回波當云處理，就會造成漏警。

然而，在實際應用中，特別是局地山洪、城市內澇、滑坡、泥石流的應急預警中，對準確判別潛在產生災害上空的降水具有強烈的要求，因此，天上飄著的云與正在或將要產生的降水的可靠區分需要特別關注。

發明內容

針對以上現有技術中多普勒雷達探測云與降水不分的技術問題，本發明提出一種用雷達降水因子判別云與降水的方法，以解決多普勒雷達探測云與降水不分的問題，從而提高多普勒雷達預警的準確性。

本發明的目的在于提出一種雷達降水因子判別云與降水的方法。

本發明是把多普勒雷達探測得到的逐庫的雷達譜密度函數F（v）在正速度區的積分或求和定義為雷達降水因子Y_V，根據Y_V值把未產生降水的云回波和正在以及將要產生降水的回波區分開來；雷達降水因子判別云與降水的方法主要包括以下步驟：

1）用多普勒雷達對對流層的進行探測，根據雷達的庫長L和總庫數n，得到逐庫的雷達譜密度函數Fi（v），其中，i為自下而上的庫數，i=1......n，n為自然數，v為多普勒速度（m/s），定義朝向雷達方向為正；

2）對每個庫的雷達密度函數Fi（v）積分或求和，得到逐庫的雷達降水因子Yvi；

3）然后從第1庫開始自下而上查詢Yvi，當第1個Yvi=0時，則第i庫對應的高度Hi定義為降水高度H₀；

4）高于H₀的雷達回波判別為云回波，低于和等于H₀的回波判別為正在和將要產生降水的回波；

5）判別云與降水結束。

其中，在步驟1）中，從地面以上，每距離L為一庫，庫長為L，總庫數為n，第i庫所對應的高度為Hi。庫長L和總庫數n由雷達的處理能力決定，庫長L在10～1000m之間，n為在100～1000之間的自然數。

本發明的多普勒雷達包括K、X、C和S波段的多普勒雷達。

雷達譜密度函數Fi（v）包括：雷達后向散射功率譜；雷達反射率譜；雷達空中含水量譜；以及雷達反射率因子譜。雷達降水因子Yi_V為雷達譜密度函數Fi（v）在正速度區域的積分或求和，相應地為：雷達后向散射功率譜對多普勒速度的積分；雷達反射率譜對多普勒速度的積分；雷達空中含水量譜對多普勒速度的積分；雷達反射率因子譜和平均多普勒速度的乘積；雷達后向散射功率與平均多普勒速度的乘積；以及雷達反射率因子譜多普勒速度的積分。

多普勒速度包括單部垂直指向探測得到的垂直速度或速度譜，以及多部多普勒雷達反演的垂直速度。

本發明的優點：

本發明在不改變多普勒雷達的系統設計、不增加雷達硬件成本的條件下，通過探測得到逐庫的雷達譜密度函數，經計算就可區分出未產生降水的云回波與正在或將要產生的降水回波，從而解決多普勒雷達探測云與降水不分的問題，提高多普勒雷達預警的準確性。

附圖說明

圖1為本發明的雷達降水因子判別云與降水的方法的流程圖；

圖2為本發明的雷達降水因子判別云與降水的方法的一個實施例的流程圖。

具體實施方式

下面結合附圖，通過實施例詳細描述本發明的實施方式。

圖1為本發明的雷達降水因子判別云與降水的方法的流程圖。

降水粒子包括雨、雪、雹等下落水成物。

在本實施例中，雷達譜密度函數Fi（v）采用雷達反射率因子譜Zi（v）；從地面以上，每垂直距離30m為一庫，庫長L為30m，總庫數n為500。在本實施例中，多普勒雷達從地面向上進行垂直探測，第i庫所對應的高度Hi=L×i；若多普勒雷達的探測仰角為θ，則第i庫所對應的高度Hi=L×i×sinθ。