[發明專利]一種基于地面觀測的雷暴大風風暴體標識方法及系統

在審

• 申請號: 202011148445.6
• 申請日: 2020-10-23
• 公開（公告）號: CN112347872A
• 公開（公告）日: 2021-02-09
• 發明（設計）人: 劉伯駿;黎中菊;張亞萍;蘆華;張勇;韓瀟
• 申請（專利權）人: 重慶市氣象臺
• 主分類號: G06K9/00
• 分類號: G06K9/00;G06T7/66;G01S7/41
• 代理公司: 北京輕創知識產權代理有限公司 11212
• 代理人: 蔣杰

本發明公開了一種基于地面觀測的雷暴大風風暴體標識方法及系統，涉及氣象及計算機領域。包括：步驟1、獲取災害性天氣短時臨近預報預警業務系統輸出的雷達拼圖、雷暴大風風暴體以及所述雷暴大風風暴體的相關屬性信息，以及獲取地面自動站接收到的地面風速觀測信息；步驟2、對所述雷達拼圖、所述雷暴大風風暴體的相關屬性信息以及所述地面風速觀測信息進行預處理得到待標識的雷暴大風風暴體數據；步驟3、對所述待標識的雷暴大風風暴體數據進行模糊邏輯計算處理，得到所述雷暴大風風暴體與所述地面風速觀測信息中的地面觀測到大風的匹配結果，完成標識。能夠解決將地面站觀測到的大風與多普勒雷達觀測到的風暴體合理匹配的問題。

技術領域

本發明涉及氣象及計算機領域，尤其涉及一種基于地面觀測的雷暴大風風暴體標識方法及系統。

背景技術

由于雷暴大風可供研究的案例少，對其發生發展的機理仍不甚清晰，導致預報難度很大。近年來，應用人工智能來解決雷暴大風的識別和預報問題，成為了越來越多研究者的選擇，目前，雷暴大風風暴體標識可分為以下幾種方式：一是通過比較風暴體與出現雷暴大風的測站間的空間距離及時間偏差進行標識，二是依靠氣象預報人員根據預報經驗手動標識。前者僅僅考慮了風暴體與地面測站間的時空偏差，完全沒有考慮風暴體強弱等特征因素。后者則是依據預報員主觀判斷，存在一定隨機性。預報員主要根據風暴體強度等屬性判斷該風暴體是否為雷暴大風風暴體，但是，雷暴大風的基本觀測量——風速，只能由地面風速測站獲得。現有技術中沒有解決將地面站觀測到的大風與多普勒雷達觀測到的風暴體合理匹配的問題。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是針對現有技術的不足，提供一種基于地面觀測的雷暴大風風暴體標識方法及系統。

本發明解決上述技術問題的技術方案如下：一種基于地面觀測的雷暴大風風暴體標識方法，包括：

步驟1、獲取災害性天氣短時臨近預報預警業務系統輸出的雷達拼圖、雷暴大風風暴體以及所述雷暴大風風暴體的相關屬性信息，以及獲取地面自動站接收到的地面風速觀測信息；

步驟2、對所述雷達拼圖、所述雷暴大風風暴體、所述雷暴大風風暴體的相關屬性信息以及所述地面風速觀測信息進行預處理得到待標識的雷暴大風風暴體數據；

步驟3、對所述待標識的雷暴大風風暴體數據進行模糊邏輯計算處理，得到所述雷暴大風風暴體與所述地面風速觀測信息中的地面觀測到大風的匹配結果，完成標識，并形成帶有標識的雷暴大風風暴體數據集。

本發明的有益效果是：采用模糊邏輯方法，綜合考慮風暴體屬性和地面風速觀測的時空信息，實現了可以將地面觀測到的雷暴大風與雷達探測到的風暴體間的有效連接的方法，從而自動完成雷暴大風的標識工作，以形成質量可靠、標記方便的雷暴大風觀測數據集，一方面改進了原有僅僅通過距離進行標識的合理性，使得數據更加可靠；另一方面，相較于人工標識提高了工作效率，減輕了預報員工作負擔。

在上述技術方案的基礎上，本發明還可以做如下改進。

進一步，步驟1具體為：

獲取災害性天氣短時臨近預報預警業務系統所生成的雷達回波拼圖資料，獲取利用三維格點風暴體識別和跟蹤算法識別計算得出的每個體掃中所有風暴體的相關屬性信息以及地面自動站接收到的極大風速、風速產生時間、地面自動站的經緯度。

采用上述進一步方案的有益效果是，通過三維格點對風暴體進行識別以及跟蹤并得到每個風暴提的相關屬性信息可以有效的為后續模糊運算的準確度進行鋪墊，以此來保證風暴體識別度。

進一步，所述雷暴大風風暴體的相關屬性信息包括：風暴體的質心位置、反射率因子強度、基于單體的垂直積分液態水含量以及移動速度。

采用上述進一步方案的有益效果是，確定風暴體的相關屬性信息可以提高對于判斷風暴體的準確程度，有利于對雷暴大風的自動標識。

進一步，步驟2具體為：