[發(fā)明專(zhuān)利]雹云單體發(fā)展過(guò)程中雹胚形成及冰雹增長(zhǎng)的預(yù)報(bào)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010529069.9
• 申請(qǐng)日: 2020-06-11
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111694000B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-03-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周筠珺;周峰
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 成都信息工程大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G01S13/95
• 分類(lèi)號(hào): G01S13/95;G01W1/10
• 代理公司: 北京天奇智新知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11340
• 代理人: 許馳

本發(fā)明專(zhuān)利公開(kāi)了一種雹云單體發(fā)展過(guò)程中雹胚形成及冰雹增長(zhǎng)的預(yù)報(bào)方法，包括：采集相關(guān)數(shù)據(jù)，包括偏振雷達(dá)涉及的偏振相關(guān)數(shù)據(jù)；以及WRF模式模擬數(shù)據(jù)相關(guān)提取量；對(duì)提取的偏振相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行質(zhì)量控制，通過(guò)偏振相關(guān)數(shù)據(jù)與模式模擬數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比驗(yàn)證，獲取可靠的模擬數(shù)據(jù)；對(duì)經(jīng)過(guò)對(duì)比驗(yàn)證后的模式模擬數(shù)據(jù)的相關(guān)輸出量進(jìn)行技術(shù)提取，對(duì)已經(jīng)獲取的偏振相關(guān)數(shù)據(jù)利用模糊邏輯粒子相態(tài)識(shí)別算法進(jìn)行相態(tài)識(shí)別；對(duì)得到相態(tài)識(shí)別結(jié)果以及模式輸出量進(jìn)行計(jì)算，確定雹胚形成階段及降雹階段，并獲取相應(yīng)雹胚增長(zhǎng)速率和成雹速率；采用本發(fā)明的方法能夠較為準(zhǔn)確的從微觀層面獲得雹云發(fā)展過(guò)程中針對(duì)雹胚形成過(guò)程及冰雹增長(zhǎng)的定量特征預(yù)報(bào)指標(biāo)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于人工影響天氣防災(zāi)減災(zāi)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種雹云單體發(fā)展過(guò)程中雹胚形成及冰雹增長(zhǎng)的預(yù)報(bào)方法。

背景技術(shù)

冰雹作為我國(guó)主要的氣象災(zāi)害之一，具有生消演變快，降雹頻次高，突發(fā)性強(qiáng)等特點(diǎn)，因此難以捕捉，防范難度極大，所造成的局地災(zāi)害也較重。這對(duì)雹災(zāi)多發(fā)區(qū)的農(nóng)業(yè)、經(jīng)濟(jì)發(fā)展以及人民的生命財(cái)產(chǎn)安全都產(chǎn)生了嚴(yán)重的影響。

了解雹胚的形成過(guò)程及冰雹的增長(zhǎng)過(guò)程對(duì)整個(gè)冰雹的形成發(fā)展以及后續(xù)的人工防雹消雹都有著重要的意義。而所研究的核心主要集中在雹胚的形成機(jī)理和冰雹的增長(zhǎng)方式兩個(gè)問(wèn)題當(dāng)中。Sulakvelidze and Bibilashvili(1976)提出冰雹“累積帶”理論，認(rèn)為在強(qiáng)雹云單體中必定存在著一個(gè)過(guò)冷水累積區(qū)，而此區(qū)域存在于最大上升氣流的上部，而過(guò)冷水累積地帶也必定是雹胚以及冰雹的主要生長(zhǎng)區(qū)。Knight et al.(1970)將雹胚分為四種主要類(lèi)型，分別是錐形霰胚、球狀的純凈(透明)雹胚、球狀不透明雹胚和不規(guī)則狀雹胚。而充分了解水成物之間的轉(zhuǎn)化情況是掌握成雹機(jī)制的基礎(chǔ)。Danielson et al.(1972)通過(guò)對(duì)美國(guó)西部地區(qū)對(duì)流風(fēng)暴的研究得出結(jié)論：冰相微物理過(guò)程是影響雹云生命史以及降水的關(guān)鍵因素。Foote et al.(1982)認(rèn)為，絕大部分雹塊的生長(zhǎng)發(fā)生在-25℃～-10℃層之間。Nelson(1987)認(rèn)為在強(qiáng)雹云過(guò)程中動(dòng)力特征對(duì)冰雹的影響要比微物理特征更多。Takahashi T et al.(2001)通過(guò)探空數(shù)據(jù)對(duì)單體合并前后云內(nèi)粒子相態(tài)進(jìn)行了觀測(cè)，發(fā)現(xiàn)合并后霰粒子出現(xiàn)了顯著增加。Lee et al.(2006)在研究龍卷爆發(fā)期間合并所起作用時(shí)指出，在龍卷合并過(guò)程后，隨著上升氣流的加強(qiáng)，單體內(nèi)水成物粒子及過(guò)冷水?dāng)?shù)量均有所增加。

而任何強(qiáng)雹云的發(fā)展及形成最終的降雹，都是由雹云內(nèi)部的宏觀熱動(dòng)力過(guò)程與微觀云微物理過(guò)程之間的相互作用所造成。從宏觀角度上講，熱力與動(dòng)力特征二者是相互轉(zhuǎn)化、相互影響并最終通過(guò)微觀物理過(guò)程如雹胚的形成過(guò)程及冰雹的增長(zhǎng)過(guò)程來(lái)最終實(shí)現(xiàn)降雹的。

通過(guò)WRF模式模擬輸出相關(guān)診斷量結(jié)合統(tǒng)計(jì)方法定量獲取雹云發(fā)展過(guò)程雹胚形成及冰雹后增長(zhǎng)的預(yù)報(bào)指標(biāo)，霰粒子的形成是以雪晶粒子為主要胚源，而雹胚是以霰胚為主，同時(shí)在成胚及成雹過(guò)程中過(guò)冷水的參與非常重要，同時(shí)，利用模糊邏輯粒子相態(tài)識(shí)別算法結(jié)合統(tǒng)計(jì)方法獲得各相關(guān)水成物粒子的增長(zhǎng)速率

經(jīng)過(guò)專(zhuān)利和文獻(xiàn)檢索，目前已公開(kāi)的對(duì)流單體降雹預(yù)警大都集中在對(duì)降雹方法上的探究，而較少涉及在雹云發(fā)展過(guò)程中雹胚形成過(guò)程的預(yù)報(bào)指示，同時(shí)研究大都采用觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行宏觀層面定性的分析探究，數(shù)據(jù)較為單一，且無(wú)法確定其準(zhǔn)確度，不能夠較為準(zhǔn)確的從微觀層面獲得雹云發(fā)展過(guò)程中針對(duì)雹胚形成過(guò)程及冰雹增長(zhǎng)的定量特征預(yù)報(bào)指標(biāo)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的就在于為了解決上述問(wèn)題而提供一種雹云單體發(fā)展過(guò)程中雹胚形成及冰雹增長(zhǎng)的預(yù)報(bào)方法。

本發(fā)明通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)上述目的：

一種雹云單體發(fā)展過(guò)程中雹胚形成及冰雹增長(zhǎng)的預(yù)報(bào)方法，包括以下步驟：