[發明專利]基于新一代天氣雷達的冰雹識別及落區預報方法

有效

• 申請號: 201810905080.3
• 申請日: 2018-08-09
• 公開（公告）號: CN109116358B
• 公開（公告）日: 2022-11-22
• 發明（設計）人: 周筠珺;趙川鴻
• 申請（專利權）人: 成都信息工程大學
• 主分類號: G01S13/95
• 分類號: G01S13/95;G01S7/41
• 代理公司: 北京天奇智新知識產權代理有限公司 11340
• 代理人: 楊春

本發明公開了一種基于新一代天氣雷達的冰雹識別方法，包括提取新一代天氣雷達體掃基數據中多層反射率Z，從反射率Z中提取在設定層結上不小于40dBZ的反射率信息，作為冰雹識別區域，對提取的反射率信息進行組合，構成冰雹區域組合反射率，落區預報方法包括提取低層的實時徑向速度V，確定每個距離庫回波移動速度V_mov；以V_mov做T的冰雹區域外推；獲得未來T時間的冰雹落區預報。本發明通過定量化的冰雹初生區域高度和反射率強度信息，提取新一代天氣雷達體掃反射率資料中對應高度及強度上的區域為冰雹識別區域，而后利用低層實時徑向速度對識別區域進行短時的理想化的勻速外推，可以極大程度提高冰雹落區預報的精準度。

技術領域

本發明涉及大氣科學領域，尤其涉及一種基于新一代天氣雷達的冰雹識別及落區預報方法。

背景技術

現有的冰雹探測算法主要是雷達回波參數識別法，是根據早期(1980年)的強冰雹識別理論從風暴系列算法中選取風暴傾斜角等代表三維風暴體反射率因子結構的幾個因子，如最大回波強度(55dBZ反射率)、回波頂高(8km)、中層和下層強回波中心的水平位移(1km)、中層最大回波強度(50dBZ反射率)等因子，分別對賦予一定的權重值探測冰雹，但是這種方法在閾值的確定、因子的選取過多依靠經驗，主觀性較強。隨后在此基礎上進行改進，使用回波強度和垂直累積含水量為主要參量來進行冰雹的概率預報，依據雷達45dBZ反射率Z強回波頂高與0℃層高度(H0)來估測單體出現降雹的概率；在強冰雹概率(POSH)的算法中，引入了冰雹動能的概念(E)，通過建立回波強度和動能E的關系，用冰雹動能的垂直積分量來預報強冰雹概率(強冰雹指數)；雹塊尺度的平均值也可以應用強冰雹指數(SHI)來進行估算。該方法引入國內后，許多學者對其進行了評估和應用研究，最后表明此算法局地性較強，針對不同的地區，需要進行不同的適用評估。

目前將冰雹識別結果進行外推預報的方法主要是單體質心法和交叉相關法兩種。

單體質心法：通過雷達連續的掃描的兩個相對應的雷達回波質量中心的移動距離來識別確認雷達回波的演變運動，從而預報冰雹落區。

交叉相關法：將第一時刻取得的雷達回波強度，向任一方向移過一定的距離，然后計算此回波強度與第二時刻雷達回波強度之間的交叉相關系數，相關系數極大值所對應的移動被認為是這兩個時刻之間回波的移動，以此外推未來時刻回波的位置，從而預報冰雹落區。

因此，目前冰雹探測算法存在的缺陷：

(i)冰雹識別方法在探測冰雹時采用的大多數參數都是經驗參數，局地性較強，對不同的地區預報效果也不盡相同，降低了冰雹探測的精度。

(ii)冰雹外推預報方法來說，都是利用過去兩個已知的臨近時刻的回波強度來得到的最優的移動關系，這對于不同天氣系統未來的移動來說，普適性存在很大的問題。

發明內容

本發明的目的就在于為了解決上述問題而提供一種基于新一代天氣雷達的冰雹識別及落區預報方法。

本發明通過以下技術方案來實現上述目的：

一種基于新一代天氣雷達的冰雹識別方法，包括以下步驟：

S1、提取新一代天氣雷達體掃基數據中多層反射率Z，各層的仰角分別為：0.5°、1.5°、2.4°、3.4°、4.3°、6.0°、9.9°、14.6°和19.5°；

S2、從反射率Z中提取在設定層結上不小于40dBZ的反射率信息，作為冰雹識別區域，提取層數包括：1.5°、2.4°、3.4°、4.3°、6.0°、9.9°、14.6°和19.5°，溫度范圍：-20℃～-30℃，高度范圍：7km～10km；

S3、對提取的反射率信息進行組合，構成冰雹區域組合反射率。

一種基于新一代天氣雷達的冰雹落區預報方法，包括以下步驟：