复杂地形下雹暴过程中雹胚的生长和降雹阶段的预报方法技术

本发明专利技术属于气象预警方法技术领域，公开了一种复杂地形下雹暴过程中雹胚的生长和降雹阶段的预报方法，采集相关数据，对采集到的数据进行质量预处理；采用模糊逻辑粒子相态识别算法对预处理后的数据进行水成物粒子识别，得出关键粒子的数量、随时间的变化率、随时间的变率比，最后得出关键粒子的雹胚阶段预测指数；根据雹胚阶段预测指数判断雹胚所处阶段，发布相应的雹暴预警。本发明专利技术能够根据雹胚阶段预测指数，从微物理过程分析雹胚所处的阶段，能判断雹胚处于发展生长阶段还是生成冰雹阶段，为复杂地形下的雹暴提供预警。为复杂地形下的雹暴提供预警。为复杂地形下的雹暴提供预警。

【技术实现步骤摘要】
复杂地形下雹暴过程中雹胚的生长和降雹阶段的预报方法


[0001]本专利技术属于气象预警方法
，尤其涉及一种复杂地形下雹暴过程中雹胚的生长和降雹阶段的预报方法。

技术介绍

[0002]目前，冰雹是一种强对流条件下发生的固体降水现象，具有局地性强，历时短，受地形影响显著，强度大的特点，常伴随着狂风、暴雨等天气过程。复杂地形造成冷暖空气交汇活动频繁，冰雹灾害频发，给农业、交通等方面带来巨大的损失。
[0003]了解雹胚所处的阶段对冰雹的发展以及防雹作业中能准确识别到冰雹有着重要的意义，目前已有众多学者对雹胚进行了相关研究。张小娟等(2019)的研究表明冰雹过程常发生在的对流云有混合相云特征，具有高层为冰晶和雪，中层为云水和霰粒子，低层为雨水的微物理结构。因强烈的上升气流，暖性液态粒子从低层以下被带至中层以上，形成过冷云雨水。Zhao et al.(2020)的研究表明过冷云雨水因温度降低而被冻结，形成的冻滴和霰粒子是雹胚的主要来源，因雹暴的发展阶段中霰粒子的生成速度大于冻滴的生成速度，故79％左右的冰雹胚胎为霰粒子。
[0004本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种复杂地形下雹暴过程中雹胚的生长和降雹阶段的预报方法，其特征在于，所述复杂地形下雹暴过程中雹胚的生长和降雹阶段的预报方法包括：步骤一，采集相关数据，包括探空数据以及X波段双偏振雷达数据，探空数据包括温度对应高度层，X波段双偏振雷达数据包括基本反射率Z
H
、差分反射率Z
DR
、差分传播相移K
DP
、零延迟相关系数ρ
HV
，为下一步质量预处理提供数据；步骤二，对采集到的数据进行质量预处理，雷达数据质量预处理包括差分相移退折叠、滤波、计算差分相移率和衰减订正，预处理后的数据可进行水成物粒子识别；步骤三，采用模糊逻辑粒子相态识别算法对预处理后的数据进行水成物粒子识别，得出关键粒子的数量、随时间的变化率、随时间的变率比，最后得出关键粒子的雹胚阶段预测指数，关键粒子包括高密度霰粒子HDG、低密度霰粒子LDG、过冷水SWA；步骤四，根据雹胚阶段预测指数判断雹胚所处阶段，发布相应的雹暴预警。2.如权利要求1所述的复杂地形下雹暴过程中雹胚的生长和降雹阶段的预报方法，其特征在于，所述复杂地形下雹暴过程中雹胚的生长和降雹阶段的预报方法进一步包括：关键粒子库数结合扫描一次雷达数据需6分钟，可计算出关键粒子单位时间变化率，结合变化率的初始时刻关键粒子库数，可得变化率单位时间变率比；垂直方向上的反射率与雹暴内最大回波强度，可得归一化后的反射率；三种关键粒子的变率比以及归一化后的反射率，权重分为0.2、0.3、0.3、0.2，通过权重加权公式，可获取关键粒子的雹胚阶段预测指数；对该地区2018年和2019年的雹暴实例进行分析，数据表明0.25可作为该地区的雹胚阶段预测指数阈值，将得到的雹胚阶段预测指数与与0.25的雹胚阶段预测指数阈值比对，若雹胚阶段预测指数>0.25时，雹胚处于发展阶段并发布冰雹预警，若雹胚阶段预测指数≤0.25时，雹胚处于已生成冰雹或雹暴处于降雹阶段。3.如权利要求1所述的复杂地形下雹暴过程中雹胚的生长和降雹阶段的预报方法，其特征在于，所述步骤二具体包括以下步骤：对雷达数据进行预处理，包括差分相移退折叠、滤波、计算差分相移率和衰减订正；初步筛选出反射率Z
H
≥45dBZ的实例；从探空数据中得到的具体温度对应高度层，通过插值可得到0℃温度层对应海拔高度H0、
‑
20℃温度层对应海拔高度H
D
以及0℃至
‑
20℃高度层厚度H
S
，计算公式H
S
＝H
D
‑
H0，筛选出H
S
位于2.5～3.5km的实例。4.如权利要求2所述的复杂地形下雹暴过程中雹胚的生长和降雹阶段的预报方法，其特征在于，采用径向连续性检查处理差分相移折叠，综合小波去噪滤波方法进行滤波，最小二乘法对滤波过后的差分相移计算差分相移率，自适应衰减订正对反射率以及差分反射率进行订正；所述步骤三具体包括以下步骤：选取反射率Z
H
≥45dBZ且0℃至
‑
20℃高度层厚度H0位于2.5～3.5km的实例，采用模糊逻辑粒子相态识别算法，在垂直方向进行水成物粒子识别；采用不对称T型函数对雹胚进行识别，输入四个偏振参数Z
H
、Z
DR
、K
DP
、ρ
HV
，并且引入由海平面高度代替的温度参数T；由各粒子的变化率可得到单位时间的变率比，其计算公式如下：
其中M
SWA
、M
LDG
、M
HDG
分别为SWA、LDG、HDG在垂直方向上的变率比；对反射率作归一化处理，计算公式为其中M
Z
为归一化后的反射率，Z
H
为各个时刻的反射率，MEI为雹暴过程中的最大回波强度。5.如权利要求4所述的复杂地形下雹暴过程中雹胚的生长和降雹阶段的预报方法，其特征在于，采用不对称T型函数对雹胚进行识别，输入四个偏振参数Z
H
、Z
DR
、K
DP
、ρ
HV
，并且引入由海平面高度代替的温度参数T具体包括以下步骤：使用加权逻辑模糊算法时，根据公式得到垂直方向上粒子库数，其中TP(α)为模糊逻辑算法...

【专利技术属性】
技术研发人员：周筠珺，赵梓利，
申请(专利权)人：成都信息工程大学，
类型：发明
国别省市：