综合质量指数在联合雷达和自动站估测降水上的应用方法技术

本发明专利技术涉及一种综合质量指数在联合雷达和自动站估测降水上的应用方法，包括以下步骤：获取目标区域内的雷达估测降水

【技术实现步骤摘要】
综合质量指数在联合雷达和自动站估测降水上的应用方法


[0001]本专利技术涉及气象数据处理
，尤其涉及一种综合质量指数在联合雷达和自动站估测降水上的应用方法。

技术介绍

[0002]自动站雨量作为精度较高的单点观测数据，可以帮助雷达优化降水估测的结果，自动站雨量数据在降水估测中起到两个作用，一个是在计算降水强度之前，联合雷达数据优化降水估测公式，另一个则是在形成降水估测产品的初值场后，用来进行空间订正。由于在同一次降水过程中，Z
‑
R关系会因雨滴谱的变化而发生变化(吴亚昊等,2016)，所以在业务中联合雷达和自动站雨量数据实时地优化Z
‑
R关系可以提高降水估测的精度，目前一些研究已经验证了这一观点：勾亚彬(2014)在算法中，固定b系数，根据雷达估测的小时雨量的平均值和自动站观测的小时雨量的平均值相近的原则，利用雷达和雨量数据实时得到最优化的A值，进行降水估测，该方法应用于层云降水，梅雨，飑线和台风四种类型降水，都取得了较好的效果。Wang et al.(2012)通过类似的方法估测发生在淮河流域的两次强降水，结果显示该方法有效地缓解了估测误差，使均方根误差和平均相对误差得到了减小。Libertino et al.(2015)利用意大利的C波段双偏振雷达每60分钟计算一次Z
‑
R关系并估测降水，对于层状云降水的估测，比固定的Z
‑
R关系降低了80％的估测偏差。
[0003]在得到降水估测产品的初值场之后，利用自动站雨量数据校准该初值场的方法较多，包括了平均场偏差订正法(Wilson and Brandes,1979)，卡尔曼滤波法(Fulton et al.,1998；Ahnert,1986)，变分法(邓雪娇等,2000；张培昌等,1992)，克丽金法(黄小玉等,2009；Krajewski et al.,1987)，以及最优插值法(李建通等,2000,1996；Daley,1991)等，研究发现这些方法都可以在一定程度上提高新一代天气雷达降水估测的精度(东高红等,2012；官莉等,2004；郑媛媛等,2004)。以上研究中，联合自动站雨量数据实时优化降水估测公式的方法都只应用于单偏振或者双偏振雷达的Z
‑
R关系，而双偏振雷达估测降水时使用的公式形式较多，这给实时订正公式带来了极大的困难，尽管张扬(2019)设法实时订正含有偏振雷达参量的降水估测公式以此提高降水估测的精度，但其并没有对用于订正公式的数据做特定限制，这使得其中混有不适合订正公式的数据，同时其(张扬，2019)使用的空间订正方法无法对距离雷达较远区域的降水进行有效地订正，目前还没有相关技术来解决以上问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术旨在至少解决现有技术或相关技术中存在的技术问题之一。
[0005]为此，本专利技术的目的在于提供一种综合质量指数在联合雷达和自动站估测降水上的应用方法，其能够进一步提高组网雷达估测降水的能力。
[0006]为实现上述目的，本专利技术的技术方案提供了一种综合质量指数在联合雷达和自动站估测降水上的应用方法，包括以下步骤：获取目标区域内的雷达估测降水
‑
自动站观测降
水数据对以及对应雷达估测降水
‑
自动站观测降水数据对的多个雷达数据质量指数，多个雷达数据质量指数包括波束遮挡影响参数、亮带或高度影响参数、信噪比影响参数和非气象回波影响参数；
[0007]多个雷达数据质量指数的表达式为：
[0008][0009][0010][0011][0012]其中，RQI
blk
表示为波束遮挡影响参数，blk表示为雷达波束遮挡率，RQI
hgt
表示为亮带或高度影响参数，h
a
表示雷达波束中心高度，h
b
表示零度层亮带底高度，H
sf
表示高度比例因子，h
b
<0表示不存在亮带或无法确定亮带底高度，RQI
snr
表示为信噪比影响参数，snr表示信噪比，RQI
ρHV
表示为非气象回波影响参数，ρ
PV
表示为相关系数，RQI
snr
和RQI
ρHV
均由高斯函数表示，snr*和Δρ
HV
*表示为分别表示为RQI
snr
和RQI
ρHV
的高斯函数阈值，Z
H
表示为水平极化反射率因子，Z
DR
表示为差分反射率因子，K
DP
表示为差传播相移率；
[0013]根据多个雷达数据质量指数计算得到综合质量指数、并计算综合质量指数平均值；
[0014]综合质量指数的表达式为：
[0015]RQI＝RQI
blk
×
RQI
hgt
×
RQI
snr
×
RQI
ρHV
；
[0016]综合质量指数平均值的表达式为：
[0017][0018]中，n1、n2和n3分别表示Z
H
、Z
DR
和K
DP
在估测降水时所用的次数，j1、j2和j3为序号，和分别表示Z
H
、Z
DR
和K
DP
的质量指数；
[0019]根据对应综合质量指数平均值的第一预设阈值对雷达估测降水
‑
自动站观测降水数据对进行订正，得到最终降水估测数据。
[0020]在上述技术方案中，优选地，根据对应综合质量指数平均值的第一预设阈值对雷
达估测降水
‑
自动站观测降水数据对进行订正，得到最终降水估测数据，包括以下步骤：
[0021]当第一预设阈值为ARQI≤0.4时，根据克利斯曼插值法对雷达估测降水
‑
自动站观测降水数据对中自动站观测降水数据进行订正，得到自动站观测降水订正数据作为最终降水估测数据；
[0022]当第一预设阈值为ARQI＞0.9时，根据最优插值法对雷达估测降水
‑
自动站观测降水数据对中雷达估测降水数据进行订正，得到雷达估测降水订正数据作为最终降水估测数据；
[0023]当第一预设阈值为0.4＜ARQI≤0.9时，根据综合质量指数的平均值对自动站观测降水订正数据和雷达估测降水订正数据进行融合计算，得到数据融合结果作为最终降水估测数据；
[0024]融合计算的表达式为：R
QPE
‑
Gauge
＝(1.8
‑
2ARQI)R
c
+(2ARQI
‑
0.8)R0，其中，R
QPE
‑
Gauge
表示数据融合结果，R
c
表示自动站观测降水订正数据，R<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种综合质量指数在联合雷达和自动站估测降水上的应用方法，其特征在于，包括以下步骤：获取目标区域内的雷达估测降水
‑
自动站观测降水数据对以及对应所述雷达估测降水
‑
自动站观测降水数据对的多个雷达数据质量指数，多个所述雷达数据质量指数包括波束遮挡影响参数、亮带或高度影响参数、信噪比影响参数和非气象回波影响参数；多个雷达数据质量指数的表达式为：多个雷达数据质量指数的表达式为：多个雷达数据质量指数的表达式为：多个雷达数据质量指数的表达式为：其中，RQI
blk
表示为波束遮挡影响参数，blk表示为雷达波束遮挡率，RQI
hgt
表示为亮带或高度影响参数，h
a
表示雷达波束中心高度，h
b
表示零度层亮带底高度，H
sf
表示高度比例因子，h
b
&lt;0表示不存在亮带或无法确定亮带底高度，RQI
snr
表示为信噪比影响参数，snr表示信噪比，表示为非气象回波影响参数，ρ
PV
表示为相关系数，RQI
snr
和均由高斯函数表示，snr*和Δρ
HV
*表示为分别表示为RQI
snr
和的高斯函数阈值，Z
H
表示为水平极化反射率因子，Z
DR
表示为差分反射率因子，K
DP
表示为差传播相移率；根据多个所述雷达数据质量指数计算得到所述综合质量指数、并计算综合质量指数平均值；所述综合质量指数的表达式为：所述综合质量指数平均值的表达式为：其中，n1、n2和n3分别表示Z
H
、Z
DR
和K
DP
在估测降水时所用的次数，j1、j2和j3为序号，和分
别表示Z
H
、Z
DR
和K
DP
的质量指数；根据对应所述综合质量指数平均值的第一预设阈值对雷达估测降水
‑
自动站观测降水数据对进行订正，得到最终降水估测数据。2.根据权利要求1所述的综合质量指数在联合雷达和自动站估测降水上的应用方法，其特征在于，根据对应所述综合质量指数平均值的第一预设阈值对雷达估测降水
‑
自动站观测降水数据对进行订正，得到最终降水估测数据，包括以下步骤：当所述第一预设阈值为ARQI≤0.4时，根据克利斯曼插值法对所述雷达估测降水
‑
自动站观测降水数据对中自动站观测降水数据进行订正，得到自动站观测降水订正数据作为所述最终降水估测数据；当所述第一预设阈值为ARQI＞0.9时，根据最优插值法对所述雷达估测降水
‑
自动站观测降水数据对中雷达估测降水数据进行订正，得到雷达估测降水订正数据作为所述最终降水估测数据；当所述第一预设阈值为0.4＜ARQI≤0.9时，根据所述综合质量指数的平均值对所述自动站观测降水订正数据和所述雷达估测降水订正数据进行融合计算，得到数据融合结果作为所述最终降水估测数据；融合计算的表达式为：R
QPE
‑
Gauge
＝(1.8
‑
2ARQI)R
c
+(2ARQI
‑

【专利技术属性】
技术研发人员：张扬，刘黎平，吴翀，
申请(专利权)人：中国气象科学研究院，
类型：发明
国别省市：