基于飞机与双偏振天气雷达的层状云融化层识别方法技术

本发明专利技术提供了基于飞机与双偏振天气雷达的层状云融化层识别方法，其首先利用双偏振天气雷达对层状云进行扫描，确定目标降水区域；然后利用飞机在目标区域进行垂直探测，获得环境温度、粒子直径和云粒子图像。根据融化层识别算法MLDA处理结果和环境温度，估算得到层状云融化层的上边界；通过分析融化层上边界附近的粒子图像演变特征，从而确定层状云融化层的上边界高度；通过分析融化层下边界附近的粒子图像演变特征和降水粒子质量加权平均直径的拐点，从而确定层状云融化层的下边界高度。利用飞机和双偏振天气雷达针对层状云融化层进行协同探测，能够提高层状云融化层边界的识别准确率。准确率。准确率。

【技术实现步骤摘要】
基于飞机与双偏振天气雷达的层状云融化层识别方法


[0001]本专利技术涉及大气物理与大气探测的
，特别涉及基于飞机与双偏振天气雷达的层状云融化层识别方法。

技术介绍

[0002]层状云融化层的物理特征对于研究层状云垂直结构特征、降水形成机制与微物理特征，优化雷达降水相态识别算法以及提高雷达定量估测降水精度等均具有十分重要的作用。研究层状云融化层的结构特征的微物理过程，首先需要准确识别层状云融化层的边界。
[0003]现有技术存在反射率垂直廓线VPR特征、回波三维特征和VPR结合等层状云融化层识别手段，并且还进一步在融化层识别中引入了偏振量，形成了利用反射率Z、极化退偏比LDR、相关系数ρ
hv
廓线与概念模型匹配关系的方法，以及基于偏振量的相态识别方法。除了天气雷达外，还可基于飞机云降水探测技术来研究云降水微物理特征。利用飞机穿越融化层可有效提升融化层的识别准确率。但是，目前缺乏利用飞机定量研究层状云融化层边界的方法，这导致利用飞机进行层状云融化层识别存在一定的局限性。

技术实现思路

[0004]针对现有技术存在的缺陷，本专利技术提供基于飞机与双偏振天气雷达的层状云融化层识别方法，其首先利用双偏振天气雷达对层状云进行扫描，确定目标降水区域；然后利用飞机在目标区域进行垂直探测，获得环境温度、粒子直径及云粒子图像。根据融化层识别算法MLDA和飞机探测的环境温度，估算得到层状云融化层的上下边界；通过分析融化层边界附近的云粒子图像以及降水粒子质量加权平均直径的拐点，从而确定层状云融化层的上边界高度和下边界高度。利用飞机和双偏振天气雷达针对层状云融化层进行协同探测，能够提高层状云融化层边界的识别准确率。
[0005]本专利技术提供基于飞机与双偏振天气雷达的层状云融化层识别方法，其特征在于，其包括如下步骤；
[0006]步骤S1，利用双偏振天气雷达对目标区域进行检测，以此确定目标区域中存在的降水区域；分析所述降水区域对应的双偏振雷达信息，从而确定所述降水区域中层状云融化层的边界；
[0007]步骤S2，指示飞机在所述层状云进行垂直探测，以此获得所述层状云融化层以上、融化层中以及融化层以下的云粒子图像；分析融化层以上1km到融化层上边界的小云粒子图像演变特征，从而确定所述层状云融化层的上边界高度；
[0008]步骤S3，指示飞机在所述层状云进行垂直探测，以此获得所述层状云中降水粒子质量加权平均直径D
m
及其一阶、二阶差分的垂直廓线；分析所述降水粒子质量加权平均直径D
m
的拐点；根据D
m
拐点和融化层下边界到下边界以下1km大云粒子图像的演变特征，从而确定所述层状云融化层的下边界高度；
[0009]进一步，在所述步骤S1中，利用双偏振天气雷达对目标区域进行检测，以此确定目
标区域中存在的降水区域具体包括：
[0010]利用双偏振天气雷达对目标区域进行扫描检测，以此获得目标区域对应的双偏振雷达信息；
[0011]从所述双偏振雷达信息中提取得到目标区域对应的云层反射率信息，并根据所述云层反射率信息，确定降水区域；
[0012]进一步，在所述步骤S1中，分析所述降水区域对应的双偏振雷达信息，从而确定所述降水区域中层状云融化层的边界具体包括：
[0013]利用融化层识别算法MLDA对所述降水区域对应的双偏振雷达参量进行处理；利用融化层识别算法MLDA输出结果和飞机探测的环境温度，估算得到所述降水区域中层状云融化层的上边界和下边界；
[0014]进一步，在所述步骤S2中，指示飞机在所述层状云进行垂直探测，以此获得所述层状云融化层以上、融化层中以及融化层以下的云粒子图像具体包括：
[0015]指示飞机在所述层状云进行垂直探测，以使飞机在所述估算得到的层状云融化层以上、融化层中和融化层以下区域进行探测，从而获得所述层状云融化层以上、融化层中以及融化层以下的云粒子图像；
[0016]进一步，在所述步骤S2中，分析融化层以上1km到融化层上边界的小云粒子图像演变特征，从而确定所述层状云融化层的上边界高度具体包括：
[0017]从融化层以上1km到融化层上边界的小云粒子图像中识别得到冰粒子的形状和相态信息；
[0018]根据所述冰粒子的形状和相态信息，确定所述层状云融化层以上1km、到融化层上边界的冰粒子形状和相态的演变特征；再根据所述冰粒子形状和相态的演变特征，提取冰粒子形状和相态的转折点；再将所述转折点对应的高度作为层状云融化层的上边界高度；
[0019]进一步，在所述步骤S3中，
[0020]指示飞机在所述层状云融化层进行垂直探测，以此获得所述层状云融化层的粒子图像和云微物理量的垂直分布特征；分析所述粒子图像和云微物理量垂直分布特征；根据大云粒子图像随高度的演变特征和云微物理量的垂直分布特征，确定融化层下边界的高度。
[0021]相比于现有技术，该基于飞机与双偏振天气雷达的层状云融化层识别方法首先利用双偏振天气雷达对层状云进行扫描，确定目标降水区域；然后利用飞机在目标区域进行垂直探测，获得环境温度、粒子直径和云粒子图像。根据融化层识别算法MLDA处理结果和环境温度，估算得到层状云融化层的上边界；通过分析融化层上边界附近的粒子图像演变特征，从而确定层状云融化层的上边界高度；通过分析融化层下边界附近的粒子图像演变特征和降水粒子质量加权平均直径的拐点，从而确定层状云融化层的下边界高度。利用飞机和双偏振天气雷达针对层状云融化层进行协同探测，能够提高层状云融化层边界的识别准确率。
[0022]本专利技术的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
[0023]下面通过附图和实施例，对本专利技术的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
[0024]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一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0025]图1为本专利技术提供的基于飞机与双偏振天气雷达的层状云融化层识别方法的流程示意图。
[0026]图2为本专利技术提供的基于飞机与双偏振天气雷达的层状云融化层识别方法中层状云融化层对应的粒子图像。
[0027]图3为本专利技术提供的基于飞机与双偏振天气雷达的层状云融化层识别方法中飞机探测数据的垂直廓线示意图。
具体实施方式
[0028]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本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于飞机与双偏振天气雷达的层状云融化层识别方法，其特征在于，其包括如下步骤；步骤S1，利用双偏振天气雷达对目标区域进行检测，以此确定目标区域中存在的降水区域；分析所述降水区域对应的双偏振雷达信息，从而确定所述降水区域中层状云融化层的边界；步骤S2，指示飞机在所述层状云进行垂直探测，以此获得所述层状云融化层以上、融化层中以及融化层以下的云粒子图像；分析融化层以上1km到融化层上边界的小云粒子图像演变特征，从而确定所述层状云融化层的上边界高度；步骤S3，指示飞机在所述层状云进行垂直探测，以此获得所述层状云中降水粒子质量加权平均直径D
m
及其一阶、二阶差分的垂直廓线；分析所述降水粒子质量加权平均直径D
m
的拐点；根据D
m
拐点和融化层下边界到下边界以下1km大云粒子图像的演变特征，从而确定所述层状云融化层的下边界高度。2.如权利要求1所述的基于飞机与双偏振天气雷达的层状云融化层识别方法，其特征在于：在所述步骤S1中，利用双偏振天气雷达对目标区域进行检测，以此确定目标区域中存在的降水区域具体包括：利用双偏振天气雷达对目标区域进行扫描检测，以此获得目标区域对应的双偏振雷达信息；从所述双偏振雷达信息中提取得到目标区域对应的云层反射率信息，并根据所述云层反射率信息，确定降水区域。3.如权利要求2所述的基于飞机与双偏振天气雷达的层状云融化层识别方法，其特征在于：在所述步骤S1中，分析所述降水区域对应的双偏振雷达信息，从而确定所述降水区域中层状云融化层的边界具体包括：利用融化层识别算法MLDA对所述降水区域...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡向峰，黄浩，邓育鹏，
申请(专利权)人：河北省人工影响天气中心，
类型：发明
国别省市：