[發明專利]一種基于多源氣象觀測資料的分類型冰雹落區識別方法

有效

• 申請號: 201910586619.8
• 申請日: 2019-07-01
• 公開（公告）號: CN110161506B
• 公開（公告）日: 2023-03-31
• 發明（設計）人: 徐芬;曾明劍;鄭媛媛;慕熙昱;楊吉;孫康遠;劉青元
• 申請（專利權）人: 江蘇省氣象科學研究所
• 主分類號: G01S13/95
• 分類號: G01S13/95;G01S7/41
• 代理公司: 南京業騰知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 32321
• 代理人: 鄭婷

1.一種基于多源氣象觀測資料的分類型冰雹落區識別方法，其特征在于，包括如下具體步驟：

S1、綜合原材料：綜合整理并使用多源氣象觀測資料；

S2、原材料預處理：清洗原材料中的天氣雷達反射率因子數據和閃電定位儀數據；

S3、濾波：根據天氣雷達反射率因子數據，對其進行濾波，從而對數據的質量進行控制；

S4、提取計算：提取氣象探空數據中0℃層高度和-20℃層高度，并計算相應高度的天氣雷達反射率因子等高平面數據；

S5、建立模型：建立冰雹單體融化層垂直結構概念模型，并識別分類型冰雹單體；

S6、時空匹配：時空匹配已識別分類型冰雹單體和相應閃電數據；

S7、計算概率：設計閃電特征的分類型建立冰雹發生概率過濾器，并計算已識別分類型冰雹單體發生相應類型冰雹的概率；

其具體步驟為：

S71、統計每個冰雹單體所匹配的閃電屬性，其中閃電屬性包括負閃個數，正閃個數，負閃平均強度、正閃平均強度、正負閃絕對值強度比值，根據統計數據建立不同冰雹發生概率的曲線，并根據曲線建立分類型冰雹發生概率過濾器；

S72、根據步驟S71中的分類型冰雹發生概率過濾器，計算已識別分類型冰雹單體發生相應類型冰雹的概率；

其中，過濾器對應的計算公式為：

其中，P_shi為強冰雹發生概率，i為正負閃絕對值強度比值；

其中，P_hi為普通冰雹發生概率，i為正負閃絕對值強度比值；

S8、落區邊緣的識別；建立簡化的步進方格，對分類型冰雹落區邊緣的進行識別；其具體步驟為：

S81、對已識別分類型冰雹單體數據進行灰度化處理；

S82、根據步進方格算法思想，用邊緣線上兩點所連線段代替步進方格邊緣線上該兩點間多鋸齒狀線段，并給定一個背離參數T，其中，背離參數T表示為新邊緣與原邊緣產生誤差的最大值，計算原邊緣頂點與要生成的新邊緣的距離d_i，通過比較d_i和T的大小，判斷對應點相連生成新邊緣，從而建立簡化的步進方格，并利用笛卡爾坐標到經緯度坐標的轉換公式，實現對不同類型冰雹單體落區的識別。

2.根據權利要求1所述的一種基于多源氣象觀測資料的分類型冰雹落區識別方法，其特征在于：所述步驟S1中，綜合整理并使用多源氣象觀測資料，其中多源氣象觀測資料包括天氣雷達反射率因子數據、閃電數據和氣象探空數據。

3.根據權利要求1所述的一種基于多源氣象觀測資料的分類型冰雹落區識別方法，其特征在于：所述步驟S2中，清洗原材料中的天氣雷達反射率因子數據和閃電定位儀數據，其具體步驟為：

S21、對不完整天氣雷達數據的清洗，即根據天氣雷達基數據解壓縮后的字節數，初步判斷該天氣雷達基數據文件是否觀測完整，若字節數小于6兆，則刪除該雷達數據文件；

S22、對孤立閃電數據的清洗，即逐條判斷閃電數據是否孤立，根據閃電數據的經緯度去尋找以該閃電數據為中心，以10×10km為搜索框，進行搜尋該區域對應的天氣雷達反射率因子數據，若該區域存在反射率因子值35dBZ的格點，且格點數超過10，則該閃電不孤立，否則，刪除該條閃電數據。

4.根據權利要求1所述的一種基于多源氣象觀測資料的分類型冰雹落區識別方法，其特征在于：所述步驟S3中，根據天氣雷達反射率因子數據，對其進行濾波，從而對數據的質量進行控制，其具體步驟為：

S31、對非氣象孤立點回波的去除，即糾正由于系統噪聲或如飛機、昆蟲這樣的孤立目標、非正常傳播造成的虛假回波；

S32、對反射率因子數據進行空間域值域的雙重濾波，即在對天氣雷達反射率因子進行濾波時，構造了一個二維雙重濾波器，同時在空間域和值域進行濾波；

其中，空間域濾波是對空間上鄰近的點進行加權平均，加權系數隨著距離的增加而減少，值域濾波則是對像元值相近的點進行加權平均，加權系數隨著值差的增大而減少，值域閾值設置為5dBZ。