基于对流风暴的双偏振雷达差分相移率足识别方法技术

本发明专利技术提供了基于对流风暴的双偏振雷达差分相移率足识别方法，属于气象识别技术领域

【技术实现步骤摘要】
基于对流风暴的双偏振雷达差分相移率足识别方法


[0001]本专利技术涉及基于对流风暴的双偏振雷达差分相移率足识别方法，属于气象识别

。

技术介绍

[0002]强对流天气具有空间尺度小
、
突发性强
、
发展演变迅速的特点，防御难度大且破坏力强
。
针对引发强对流天气的对流风暴进行识别，提取其形态特征，能有效提高对强对流天气的预报
、
预警水平，对于防灾
、
减灾意义重大
。
[0003]双偏振雷达的偏振参数特征可指示对流风暴内部的动力和微物理过程，差分相移率足
()
足作为对流风暴中常见的双偏振雷达特征之一，对于对流风暴的发展过程具有重要的指示意义
。
降水粒子在下降过程中发生融化及蒸发作用，导致值迅速增大，从而在对流风暴的低层出现足现象
。Romine
等
(2008)
通过对一次超级单体龙卷的观测分析发现，并且足与地面冰雹的出现位置配合较好
。
[0004]目前我国正在进行天气雷达网的双偏振体制升级，以进一步提高对短时强降水
、
雷暴大风和冰雹等灾害性天气的监测预报预警能力
。
但在实际预报业务尚无针对
Kdp
足进行自动识别的客观方法，导致在实际预报业务中无法针对
Kdp
足的三维结构进行自动识别，只能够进行事后的分析，无法进行实时定量化分析
。/>
技术实现思路

[0005]本专利技术目的是提供了一种基于对流风暴的双偏振雷达差分相移率足识别方法，实现对强对流风暴的定量化分析，解决国内此类双偏振雷达产品的空缺，为强对流风暴的监测预警提供有力手段
。
[0006]本专利技术为实现上述目的，通过以下技术方案实现：步骤1：将双偏振雷达的基数据进行质量控制，基于相关系数及信噪比参数剔除非气象回波，生成基础雷达数据；步骤2：根据所述基础雷达数据进行三维格点处理，通过将极坐标格点数据进行笛卡尔坐标转换，生成空间分辨率均匀的长度和宽度相等的三维格点数据；步骤3：根据所述三维格点数据进行段识别，生成段特征量；步骤4：根据所述段特征量，识别二维分量，生成二维分量特征量；步骤5：根据所述二维分量，根据高度层依次进行不同层高的足合成
。
[0007]优选的，所述段识别，生成段特征量，具体方式如下：沿笛卡尔坐标系
X
轴方向检索每层值大于等于1°
/km
的三维格点，将连续的多个值大于等于1°
/km
的三维格点划分为一个段；
计算并保存段的特征量，所述特征量包括：起始坐标
、
结束坐标
、
段中值的最大值及其坐标，并根据段起始坐标
、
结束坐标计算段长度
。
[0008]优选的，两段之间距离小于两个格点长度时，将两段合并为一个段
。
[0009]建议可以补充下，该算法的各个识别阈值是动态可调的，可根据适用区域的实际情况进行本地化的调整优选的，所述识别二维分量，生成二维分量特征量，具体方式如下：沿笛卡尔坐标系
Y
轴方向将检索相邻两高度层的段，将相邻两高度层的段宽度重叠距离大于两个格点宽度的段拼接为二维分量；筛选二维分量；将段小于2个或面积小于十六个格点面积的二维分量去除；将筛选后的二维分量计算并保存其特征量，所述特征量包括：二维分量的面积
、
二维分量的几何中心坐标和二维分量中值最大值及其坐标
。
[0010]优选的，所述二维分量的面积具体计算方式如下：根据当前二维分量中每个段长度与宽度的乘积得到每个段面积，将每个段面积相加得到二维分量的面积；所述二维分量的几何中心坐标的选取方式如下：根据当前二维分量中段的
X
轴坐标，确定当前二维分量沿
X
轴方向宽度，并选取当前二维分量
X
轴方向的中心点作为几何中心坐标的
X
轴坐标；根据当前二维分量中段的
Y
轴坐标，确定当前二维分量沿
Y
轴方向宽度，并选取当前二维分量
Y
轴方向的中心点作为几何中心坐标的
Y
轴坐标；所述二维分量中值最大值及其坐标具体选取方式如下：比较当前二维分量中每个段的最大值及其坐标，选取其中最大值及其坐标作为二维分量中值最大值及其坐标
。
[0011]优选的，所述根据高度层依次进行不同层高的足合成，具体方式如下：根据雷达仰角，检索各高度层的二维分量，从零度层开始依次对相邻高度层的二维分量进行关联检验；将彼此关联的二维分量组合为三维的足，所述计算并保存其特征量，包括：足体积
、
足顶高
、
足底高
、
足垂直方向伸展高度
、
足中值的最大值的数值及其所在的坐标；所述足的体积计算方式如下：根据当前足中每个层高的二维分量的面积相加得到足的体积；
所述足顶高为足
Z
轴坐标的最大值，所述足底高为足
Z
轴坐标的最小值，足垂直方向伸展高度为足顶高与足底高差值；所述足中值的最大值的数值及其所在的坐标具体选取方式如下：比较当前中中每个二维分量的最大值及其坐标，选取其中最大值及其坐标作为足中值最大值及其坐标
。
[0012]优选的，所述对相邻高度层的二维分量进行关联检验，具体方式如下：以当前高度层的二维分量为中心，以
5km
为半径检索相邻高度层的二维分量，如果以
5km
为半径检索相邻高度层的二维分量检索到二维分量，则将检索到的二维分量与当前高度层的二维分量关联，停止当前高度层的二维分量关联检验；如果以
5km
为半径检索相邻高度层的二维分量未检索到二维分量，则继续以
7.5km
为半径检索相邻高度层的二维分量，如果以
7.5km
为半径检索相邻高度层的二维分量检索到二维分量，则将检索到的二维分量与当前高度层的二维分量关联，停止当前高度层的二维分量关联检验；如果以
7.5km
为半径检索相邻高度层的二维分量未检索到二维分量，则继续以
10km
为半径检索相邻高度层的二维分量，将检索到的二维分量与当前高度层的二维分量关联，停止当前高度层的二维分量关联检验
。
[0013]一种基于对流风暴的双偏振雷达差分相移率足识别的装置，包括处理器和存储有程序指令的存储器，所述处理器被配置为在运行所述程序指令时，执行所述的基于对流风暴的双偏振雷达差分相移率足识别方法
。
[0014]一种存储介质，存储有程序指令所述程序指令在运行时，执行所述的基于对流风暴的双偏振雷达差分相移率足识别方法
。
[0015]本专利技术的优点在于：本专利技术实现对足的客观本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种基于对流风暴的双偏振雷达差分相移率足识别方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：将双偏振雷达的基数据进行质量控制，基于相关系数及信噪比参数剔除非气象回波，生成基础雷达数据；步骤2：根据所述基础雷达数据进行三维格点处理，通过将极坐标格点数据进行笛卡尔坐标转换，生成空间分辨率均匀的长度和宽度相等的三维格点数据；步骤3：根据所述三维格点数据进行段识别，生成段特征量；步骤4：根据所述段特征量，识别二维分量，生成二维分量特征量；步骤5：根据所述二维分量，根据高度层依次进行不同层高的足合成
。2.
根据权利要求1所述的基于对流风暴的双偏振雷达差分相移率足识别方法，其特征在于，所述段识别，生成段特征量，具体方式如下：沿笛卡尔坐标系
X
轴方向检索每层值大于等于1°
/km
的三维格点，将连续的多个值大于等于1°
/km
的三维格点划分为一个段；计算并保存段的特征量，所述特征量包括：起始坐标
、
结束坐标
、
段中值的最大值及其坐标，并根据段起始坐标
、
结束坐标计算段长度
。3.
根据权利要求2所述的基于对流风暴的双偏振雷达差分相移率足识别方法，其特征在于，两段之间距离小于两个格点长度时，将两段合并为一个段
。4.
根据权利要求2或3所述的基于对流风暴的双偏振雷达差分相移率足识别方法，其特征在于，所述识别二维分量，生成二维分量特征量，具体方式如下：沿笛卡尔坐标系
Y
轴方向将检索相邻两高度层的段，将相邻两高度层的段宽度重叠距离大于两个格点宽度的段拼接为二维分量；筛选二维分量；将段小于2个或面积小于十六个格点面积的二维分量去除；将筛选后的二维分量计算并保存其特征量，所述特征量包括：二维分量的面积
、
二维分量的几何中心坐标和二维分量中值最大值及其坐标
。5.
根据权利要求4所述的基于对流风暴的双偏振雷达差分相移率足识别方法，其特征在于，所述二维分量的面积具体计算方式如下：根据当前二维分量中每个段长度与宽度的乘积得到每个段面积，将每个段面积相加得到二维分量的面积；所述二维分量的几何中心坐标的选取方式如下：根据当前二维分量中段的
X
轴坐标，确定当前二维分量沿
X
轴方向宽度，并选取当前二维分量
X
轴方向的中心点作为几何中心坐标的
X
轴坐标；根据当前二维分量中段的
Y
轴坐标，确定当前二维分量沿
Y
轴方向宽度，并选取当前二维分量
Y
轴方向的中心点作为几何中心坐标的

【专利技术属性】
技术研发人员：潘佳文，吴举秀，彭婕，郑秀云，吴伟杰，赖绍钧，阮悦，顾琛，
申请(专利权)人：厦门市气象台厦门市海洋气象台，
类型：发明
国别省市：