[發明專利]基于雙多普勒雷達反演的區域三維風場拼圖方法

有效

• 申請號: 201711430083.8
• 申請日: 2017-12-26
• 公開（公告）號: CN108107434B
• 公開（公告）日: 2020-06-09
• 發明（設計）人: 羅昌榮;池艷珍;韓頌雨;陳德花;陳自力
• 申請（專利權）人: 廈門市氣象災害防御技術中心(海峽氣象開放實驗室廈門市避雷監測技術中心);福建省氣象科學研究所;羅昌榮;池艷珍;韓頌雨;陳德花;陳自力
• 主分類號: G01S13/95
• 分類號: G01S13/95;G01S7/41
• 代理公司: 北京細軟智谷知識產權代理有限責任公司 11471
• 代理人: 王金寶

本申請涉及一種基于雙多普勒雷達反演的區域三維風場拼圖方法，其包括以下步驟：根據兩多普勒雷達之間的距離對多部多普勒雷達進行分組；對每組雙多普勒雷達均進行雙多普勒雷達三維風場反演；對多組雙多普勒雷達的反演結果進行權重計算，得到反演網格點處的徑向速度，根據徑向速度和質量連續方程得到反演網格點處的垂直速度；根據所有反演網格點處的徑向速度和垂直速度得到區域三維風場的拼圖。本申請針對多普勒雷達密集區，充分利用多普勒雷達密集區的多部多普勒雷達的徑向速度信息，能夠獲得比單雷達更為準確的風場反演產品。

技術領域

本申請屬于大氣遙感監測分析技術領域，具體涉及一種基于雙多普勒雷達反演的區域三維風場拼圖方法。

背景技術

多普勒天氣雷達除了提供回波強度外，還能夠提供降水粒子的徑向速度。鑒于每部多普勒天氣雷達都有一定的觀測范圍，為了監測分析大范圍的天氣系統，需要將多部多普勒天氣雷達的信息進行拼圖分析。

目前，國內外多普勒雷達拼圖應用主要集中在回波強度拼圖，即組合反射率拼圖，其原理是對覆蓋某點上方的所有雷達的所有體掃層的回波強度進行比較，選取其中的最大值作為該點的組合反射率值。然而，由于多普勒雷達徑向速度掃描半徑遠小于回波強度掃描半徑，例如，SA雷達的徑向速度掃描半徑通常為230km，SA雷達的回波強度掃描半徑通常為460km，SA雷達的徑向速度掃描半徑遠小于回波強度掃描半徑；以及雷達風場拼圖技術發展還不夠成熟，因此雷達風場拼圖還未能得到較好的應用。

中國氣象科學研究院災害天氣國家重點實驗室在公益性行業專項“熱帶西太平洋觀測試驗與我國高影響天氣可預報性研究”的支持下，在自主研究的雷達資料質量控制和三維組網技術以及蘭州大學的3DVAR單部達風場反演方法的基礎上，研發了基于3DVAR的區域多普勒天氣雷達組網風場反演技術，實現了反演區域高時、空分辨率三維風場的目的。該項技術充分發揮了單雷達風場反演區域范圍大的優勢，能夠較為快速的實現大范圍的雷達風場拼圖。但是，由于其基于單雷達風場反演方法，只用到單部雷達的徑向速度，相對于雙雷達風場反演來說，存在較大的誤差。對于多普勒雷達密集區，這項技術未能充分利用多部雷達的徑向速度信息。

發明內容

為至少在一定程度上克服相關技術中存在的問題，本申請提供了一種基于雙多普勒雷達反演的區域三維風場拼圖方法。

根據本申請實施例的第一方面，本申請提供了一種基于雙多普勒雷達反演的區域三維風場拼圖方法，其包括以下步驟：

根據兩多普勒雷達之間的距離對多部多普勒雷達進行分組；

對每組雙多普勒雷達均進行雙多普勒雷達三維風場反演；

對多組雙多普勒雷達的反演結果進行權重計算，得到反演網格點處的徑向速度，根據徑向速度和質量連續方程得到反演網格點處的垂直速度；

根據所有反演網格點處的徑向速度和垂直速度得到區域三維風場的拼圖。

進一步地，所述根據兩多普勒雷達之間的距離對多部多普勒雷達進行分組的具體過程為：

根據用戶對雷達風場反演區域的設定，統計所述雷達風場反演區域內的多普勒雷達；

統計所述雷達風場反演區域四周預定范圍內的多普勒雷達；

對統計的所有多普勒雷達中的任意兩個多普勒雷達，計算二者之間的距離；

將距離小于或等于預設的距離閾值的兩個多普勒雷達作為一組雙多普勒雷達。

進一步地，所述對每組雙多普勒雷達均進行雙多普勒雷達三維風場反演的具體過程為：

確定動態地球坐標系；

采用與動態地球坐標系相應的等經緯度、等海拔高度網格作為反演網格；