[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

本發明公開了一種基于多源氣象觀測資料的分類型冰雹落區識別方法，包括綜合原材料、原材料預處理、濾波、提取計算、建立模型、時空匹配、計算概率和落區邊緣的識別，本發明結構科學合理，使用安全方便，利用多種高時空分辨率的氣象探測資料，能夠有效分類識別強冰雹單體和普通冰雹單體，結合冰雹單體閃電特征，進一步有效降低冰雹識別虛警率，且所用數據源通用，適用范圍廣，通過采用常規非氣象回波去除方法外，還對反射率因子分別進行了空間域和值域的雙重濾波，該措施在消除反射率因子數據脈動的同時，最大可能的保留了回波結構，通過建立基于閃電特征的分類型冰雹發生概率過濾器，進一步有效降低了冰雹單體識別的虛警率。

技術領域

本發明涉及大氣科學技術領域，具體為一種基于多源氣象觀測資料的分類型冰雹落區識別方法。

背景技術

冰雹是重要災害性天氣之一，影響范圍小、時間短促，但來勢迅猛、強度大，并常伴隨雷暴大風、短時強降水等災害性天氣；通常將落到地面直徑超過2cm的冰雹稱為強冰雹；直徑小于2cm的冰雹則為普通冰雹；強冰雹天氣具有更大破壞力，給農業、交通、通信、城市建筑等造成巨大損失；對冰雹尤其是強冰雹的準確識別預警將能有效降低損失。

冰雹云中的起電過程非常劇烈，放電現象非常活躍，國外學者對強冰雹過程運用閃電數據分析認為，強冰雹出現在正閃電頻繁的時候，一旦轉為負閃電，降雹的大小和頻率都減小；我國氣象學者在研究不同區域閃電活動與強對流對應關系時也發現閃電數據特征變化比起雷達數據具有一定的提前量，例如有學者在研究夏季北京地區的閃電活動中發現，閃電頻數的日變化與強對流天氣發生有一定對應關系，不同類型的天氣過程，如冰雹、暴雨發生時，地閃和云閃的比例有明顯的差異，其中閃電中正、負閃比例呈現一定的規律性，這些研究工作表明，閃電對強對流天氣的發生有指示作用，閃電特征的變化與冰雹天氣的發生發展有一定關系，但目前尚缺乏利用閃電特征變化提高雹云尤其是強雹云的識別成功率的客觀方法。

目前氣象部門業務使用的冰雹探測算法Hail Detection Algorithm，HDA沿用于美國WSR-88D build10版本的冰雹算法，該算法計算的冰雹指數產品能夠給出普通冰雹概率、強冰雹概率和最大預期冰雹尺寸，但由于該探測算法冰雹概率統計公式是建立在美國大平原地區外場觀測基礎上，因此引入我國后，盡管部分參數可以進行本地化調整，但核心算法無法修改，虛警率偏高、空報較多的問題無法根本解決，且缺乏落區識別能力，難以滿足當前強冰雹天氣監測預警的業務需求，所以急需一種基于多源氣象觀測資料的分類型冰雹落區識別方法來解決上述問題。

發明內容

本發明提供一種基于多源氣象觀測資料的分類型冰雹落區識別方法，可以有效解決上述背景技術中提出基于多源氣象觀測資料的分類型冰雹落區識別方法的問題。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：一種基于多源氣象觀測資料的分類型冰雹落區識別方法，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；

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。