一种计算机自动识别预报人工防雹作业潜势的方法技术

本发明专利技术公开了一种计算机自动识别预报人工防雹作业潜势的方法，包括基于实时读取的探空特征层数据，计算并绘制出位温θ、假相当位温θ

【技术实现步骤摘要】
一种计算机自动识别预报人工防雹作业潜势的方法
本专利技术涉及人工防雹
，更具体的说是涉及一种利用计算机自动识别和预报人工防雹作业潜势条件的方法。
技术介绍
人工防雹是目前能够有效抵御或减轻冰雹灾害的人工手段之一。我国是开展人工防雹的大国，现有20多个省都在开展防护烟草、果树等不同目的的人工防雹作业。虽然国内外进行人工防雹的研究已经有多年积累，但在人工防雹作业中仍未解决的关键问题是如何提前数小时获取可能发生冰雹天气的先兆气象信息，以便人工防雹来抑制冰雹的发生，目前普遍使用的数值模式对中小尺度强对流天气发生区域和灾害强度的预报困难较大。因此，为了提前有效地预测人工防雹的最佳作业时机，首先需要深入认识冰雹或强对流天气产生的动力热力原因，弄清大气层结不稳定的物理过程。基于探空转化得出的V-3θ图，建立以大气热结构不稳定及涡旋流场转换为依据的冰雹天气潜势预测指标，较传统天气诊断及T-logP图对大气结构分析更为直观准确，国内部分省份的气象局或航管部门在冰雹潜势预报中使用效果显著。但由于人为主观对V-3θ图中冰雹潜势指标的识别判断差异性较大，常因此造成漏报和空报。因此，如何提供一种利用计算机自动识别和预报人工防雹作业潜势条件的方法是本领域技术人员亟需解决的问题。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供了一种计算机自动识别预报人工防雹作业潜势的方法，利用计算机图像识别方法，通过自动识别判断大气垂直层结条件以及降雹潜势指标，提供人工防雹潜势预报结果，避免主观判断误差，提高预报准确率和防灾减灾效率。为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种计算机自动识别预报人工防雹作业潜势的方法，包括：步骤1：基于实时读取的探空特征层数据，计算并绘制出位温θ、假相当位温θse以及饱和假相当位温线，并结合探空风向风速数据，得到V-3θ图像，其中横坐标为绝对温度，纵坐标为大气压强；步骤2：计算机根据V-3θ图像，识别大气层结参量特征，包括：θ折拐、超低温、垂直风切条件、水汽垂直分布条件和冷层云特征；步骤3：根据大气层结参量特征进行人工防雹作业潜势的自动识别预报。优选的，识别θ折拐、超低温的具体方法为：根据V-3θ图像中数据点间对应的位温θ差值和绝对温度差计算得到位温θ线与横坐标夹角，当某高度θ线夹角大于45°，表示该高度有θ折拐；θ线左倾部分，且该左倾部分θ线与横坐标夹角大于70°，表示该特征层存在超低温。优选的，识别垂直风切条件的具体方法为：根据V-3θ图像，若上层风向与下层方向结果为0～-180°或者-180～-360°，表示垂直风切顺时针旋转，且连续四层特征层或以上均为垂直风切顺时针旋转，则判断为顺滚流，否则为逆滚流。优选的，识别水汽垂直分布条件的具体方法为：根据V-3θ图像，计算地面到400hPa大气压强中每一特征层最小值MINwet；计算每一特征层值，并与MINwet比较，若差值小于5，则将该层定义为湿层，否则为干层。优选的，识别冷层云特征的具体方法为：根据V-3θ图像，计算位温θ线与横坐标夹角，当某高度θ线夹角大于45°，并且该高度下小于5K，表示该特征层为冷层云。优选的，步骤3：进行人工防雹作业潜势预报的条件为：同时存在θ折拐、超低温、顺滚流、水汽呈现上干下湿、中干上下湿或者多干湿，则根据500hPa主导风向对下游250km地区进行人工防雹作业潜势预报；如果同时存在冷层云，则在预报区域提供人工防雹潜势及冰雹灾害等级。经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本专利技术公开提供了一种计算机自动识别预报人工防雹作业潜势的方法，该方法适用于我国除青藏高原附近的高海拔地区外的大部分地区，不需要学习V-3θ相关理论；同时，节省人工识图的时间，有效避免主观误差，提高了对冰雹潜势预报的准确度，本专利技术对全国各省开展人工防雹作业提供了有效的指导依据。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。图1附图为本专利技术提供的计算机自动识别预报人工防雹作业潜势的方法流程图。图2附图为实施例水汽识别结果图。图3附图为实施例计算机自动识别大气层结参量特征的结果图。图4附图为实施例预报人工防雹作业潜势条件站点的结果图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本实施例利用计算机自动识别和预报人工防雹作业潜势条件的方法，如图1所示，实施步骤为：A计算大气层结参量；选择单站或多个探空站，实时读取特性层数据，计算并绘出位温θ、假相当位温θse以及饱和假相当位温三个物理量的曲线，叠加上同站探空风向风速数据，绘制显示出V-3θ图像，横坐标为绝对温度(单位K)，纵坐标为大气压强(单位hPa)；当选择多个站点时，尽量选择相邻站点。在本实施例中，除了选择厦门市探空站外，还选择了根据长期预报总结出来的主导天气系统风向500hPa作为主导风向上游250km范围内的探空站点。B大气层结参量特征的识别；对各个站点的位温θ、假相当位温θse以及饱和假相当位温所表现出的特征做计算机识别，如图3所示。1)识别θ折拐及超低温；θ线折拐代表大气热力层结不稳定。大气热力层结可通过计算机来判断θ线随海拔高度(大气压强)变化与横坐标(绝对温度)的夹角，当夹角大于45°时判断热力层结不稳定，夹角小于45°时判断热力层结稳定。V-3θ图像中，通过每个数据点间对应的θ差值和绝对温度差值计算得到θ线与横坐标夹角，当某高度θ线夹角大于45°甚至大于90°时，则识别该高度有θ线折拐；超低温是指在对流层上层(150～400hPa)气温降低的一种现象，是冰雹生长层。V-3θ图上表现θ线突然左倾，通过计算机识别400hPa以上θ线的夹角(与折拐计算方法类似)，当夹角大于70°即认为该层存在超低温。在本实施例中，某探空站点300hPa识别出超低温，θ线出现几处折拐。2)识别垂直风切条件(又称滚流)；对于某一个站点，风向从低层至高层顺时针旋转，即上层风向减去下层风向结果为0～-180°或者-180～-360°，则判断为垂直风切顺转，同时必须连续四层或以上均构成垂直风切顺转，即判断为顺滚流。与以上相反的识别结果，称为逆滚流。在本实施例中，某探空站点计算机识别出风场为顺滚流。3)识别水汽垂直分布条件判断某一层水汽的干湿主要根据该层θse、的差值进行本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种计算机自动识别预报人工防雹作业潜势的方法，其特征在于，包括：/n步骤1：基于实时读取的探空特征层数据，计算并绘制出位温θ、假相当位温θ

【技术特征摘要】
1.一种计算机自动识别预报人工防雹作业潜势的方法，其特征在于，包括：
步骤1：基于实时读取的探空特征层数据，计算并绘制出位温θ、假相当位温θse以及饱和假相当位温曲线，并结合探空风向风速数据，得到V-3θ图像，其中横坐标为绝对温度，纵坐标为大气压强；
步骤2：计算机根据V-3θ图像，识别大气层结参量特征，包括：θ折拐、超低温、垂直风切条件、水汽垂直分布条件和冷层云特征；
步骤3：根据大气层结参量特征进行人工防雹作业潜势的自动识别预报。


2.根据权利要求1所述的一种计算机自动识别预报人工防雹作业潜势的方法，其特征在于，识别θ折拐、超低温的具体方法为：
根据V-3θ图像中数据点间对应的位温θ差值和绝对温度差计算得到位温θ线与横坐标夹角，当某高度θ线夹角大于45°，表示该高度有θ折拐；
θ线左倾部分，且该左倾部分θ线与横坐标夹角大于70°，表示该特征层存在超低温。


3.根据权利要求1所述的一种计算机自动识别预报人工防雹作业潜势的方法，其特征在于，识别垂直风切条件的具体方法为：
根据V-3θ图像，若上层风向与下层方向结果为0～-180°或者-180～-360°，表示...

【专利技术属性】
技术研发人员：林文，张维，李丹，
申请(专利权)人：福建省气象科学研究所，
类型：发明
国别省市：福建;35