一种大范围雷暴大风事件的检验分析方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种大范围雷暴大风事件的检验分析方法及装置，首先构建大范围雷暴大风事件数据集，包括历史再分析数据，双偏振雷达观测数据

【技术实现步骤摘要】
一种大范围雷暴大风事件的检验分析方法及装置


[0001]本专利技术涉及强对流雷暴天气防灾减灾领域，具体涉及一种大范围雷暴大风事件的检验分析方法及装置
。

技术介绍

[0002]大范围雷暴大风事件是指由长生命史
、
强对流风暴系统导致的空间分布广泛的满足特定条件的阵风灾害的事件，也是我国暖季最重要的强对流天气之一
。
大范围雷暴大风事件事件需要满足的条件一般包括风灾区域主轴长超过
400km
，且对流尺度阵风风速较强，超过
26m/s
，伴随强而窄的直线型大风
、
雷暴
、
短时强降水及冰雹等过程，往往极具破坏力，常给人们生命财产安全带来严重破坏
。
但是，鉴于其发生多具有突发性
、
局地性和阵性，业务天气预报上对大范围雷暴大风事件事件的强度
、
位置的准确判断
、
及时预警仍挑战性较大
。
[0003]但是现有针对大范围雷暴大风的识别和分析方法还不够完备，缺乏针对大范围雷暴大风灾害区域及风灾传播方向
、
移动速度等的客观描述，缺乏对大范围雷暴大风强度的等级划分，也没有构建综合的识别分析预报体系，导致对其预报准确率不高
。
[0004]因此，为了解决传统雷暴大风的分析局限性，急需综合运用卫星
、
雷达
、
地面站等多源观测资料，结合高分辨率对流可分辨数值预报模式，详细检验分析大范围雷暴大风事件事件对应风暴的发展
、
地面强风的分布及强度，识别大范围雷暴大风风灾区域移动方向及传播速度，为大范围雷暴大风预报预警
、
防灾减灾提供较好依据
。

技术实现思路

[0005]专利技术目的：本专利技术提供一种大范围雷暴大风事件的检验分析方法及装置，克服现有对大范围雷暴大风监测和预警精细化不足问题，为气象防灾减灾更好服务
。
[0006]技术方案：本专利技术所述的一种大范围雷暴大风事件的检验分析方法，具体包括：
[0007](1)
获取历史再分析数据
、
高时空分辨率的再分析数据
、
卫星观测
、
双偏振雷达观测
、
地面自动气象站观测及对流尺度数值预报模式的高分辨率模拟结果，构建大范围雷暴大风数据集；
[0008](2)
对双偏振雷达观测及地面自动气象站观测数据进行质控并插值分析到模式网格上；
[0009](3)
确定大范围雷暴大风的识别标准；结合多源观测对大范围雷暴大风事件进行检验识别；包括检验大范围雷暴大风的雷暴结构
、
大风风力强度及空间分布特点；
[0010](4)
依据地面大风区域范围
、
大风灾害风力强度，对大范围雷暴大风事件强度进行分级；
[0011](5)
结合观测和高分辨率数值预报结果，对大范围雷暴大风事件相关变量进行可视化展示
。
[0012]进一步地，步骤
(1)
所述高时空分辨率的再分析数据包括各气压层的位势高度
、
相
对湿度
、
比湿
、
温度
、
风场，地面高度层的
10m
高度风
、2m
高度露点
、2m
高度温度
、
地面气压
、
土壤温度及湿度
、
地表粗糙度
。
[0013]进一步地，步骤
(1)
所述地面自动气象站观测数据包括温度
、
气压
、
风速
、
风向
、
相对湿度
、
气压
。
[0014]进一步地，所述步骤
(2)
实现过程如下：
[0015]对双偏振雷达观测数据的反射率
、
径向风进行质量控制，包括退速度模糊
、
去除地物杂波；将双偏振雷达观测数据的反射率在质控后插值分析到模式网格上；基于
Cressman
插值方法，采用合适的影响半径，将地面自动气象站观测数据插值到模式预报网格
。
[0016]进一步地，步骤
(3)
所述大范围雷暴大风的识别标准需要同时满足以下条件：
[0017]区域风灾报告密集，至少3次阵风超过
26m/s
的报告；连续两次风灾报告时间间隔小于3小时，造成风灾的中尺度风暴系统时间空间连续，风灾区域的主轴长大于
400km。
[0018]进一步地，步骤
(3)
所述结合多源观测对大范围雷暴大风事件进行检验识别实现过程如下：
[0019]对比观测的风暴系统结构
、
雷达组合反射率强度
、
及地面气象要素，尤其是大风风力强度及空间分布特点，分不同风速强度等级，采用一定邻域内的技能评分对大范围雷暴大风预报的强度及空间分布特征进行客观定量检验；
[0020]首先定义不同的大范围雷暴大风强度阈值，将雷暴大风强度场转为
0/1
值；然后在一定半径范围的圆盘形邻域，检验模式预报的大范围雷暴大风的空间分布及强度预报能力；
FSS
具体计算公式如下：
[0021][0022]其中，
FBS
是
fractional brier score
，定义为：
[0023][0024]其中，
N
为计算邻域内的格点数，
P
F(i)
和
P
o(i)
分别是数值预报模式和观测在第
i
个计算邻域内超过大风强度等级阈值的比例，
FSS
的最终数值介于0和1之间，1代表该邻域内，模式预报和观测的该大风强度阈值以上的覆盖比例与观测完全吻合，而0代表大范围雷暴大风在该邻域内完全没有预报能力
。
[0025]进一步地，所述步骤
(4)
实现过程如下：
[0026]依据地面大风区域范围
、
大风灾害风力强度，对大范围雷暴大风事件强度进行分级；对于大风区域范围主轴达到
400km
且阵风超过
26m/s
的报告达3次的雷暴大风事件，定为大范围雷暴大风一般事件；对于大范围雷暴大风区域主轴超过
500km
且阵风超过
26m/s
的报告次数超过5次的大范围雷暴大风事件，定为大范围雷暴大风强事件；对于大风区域主轴超过
500km
且阵风超过
26m/s
的报告次数超过
10
次的雷暴大风事件，定为大范围大本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种大范围雷暴大风事件的检验分析方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)
获取历史再分析数据
、
高时空分辨率的再分析数据
、
卫星观测
、
双偏振雷达观测
、
地面自动气象站观测及对流尺度数值预报模式的高分辨率模拟结果，构建大范围雷暴大风数据集；
(2)
对双偏振雷达观测及地面自动气象站观测数据进行质控并插值分析到模式网格上；
(3)
确定大范围雷暴大风的识别标准；结合多源观测对大范围雷暴大风事件进行检验识别；包括检验大范围雷暴大风的雷暴结构
、
大风风力强度及空间分布特点；
(4)
依据地面大风区域范围
、
大风灾害风力强度，对大范围雷暴大风事件强度进行分级；
(5)
结合观测和高分辨率数值预报结果，对大范围雷暴大风事件相关变量进行可视化展示
。2.
根据权利要求1所述的一种大范围雷暴大风事件的检验分析方法，其特征在于，步骤
(1)
所述高时空分辨率的再分析数据包括各气压层的位势高度
、
相对湿度
、
比湿
、
温度
、
风场，地面高度层的
10m
高度风
、2m
高度露点
、2m
高度温度
、
地面气压
、
土壤温度及湿度
、
地表粗糙度
。3.
根据权利要求1所述的一种大范围雷暴大风事件的检验分析方法，其特征在于，步骤
(1)
所述地面自动气象站观测数据包括温度
、
气压
、
风速
、
风向
、
相对湿度
、
气压
。4.
根据权利要求1所述的一种大范围雷暴大风事件的检验分析方法，其特征在于，所述步骤
(2)
实现过程如下：对双偏振雷达观测数据的反射率
、
径向风进行质量控制，包括退速度模糊
、
去除地物杂波；将双偏振雷达观测数据的反射率在质控后插值分析到模式网格上；基于
Cressman
插值方法，采用合适的影响半径，将地面自动气象站观测数据插值到模式预报网格
。5.
根据权利要求1所述的一种大范围雷暴大风事件的检验分析方法，其特征在于，步骤
(3)
所述大范围雷暴大风的识别标准需要同时满足以下条件：区域风灾报告密集，至少3次阵风超过
26m/s
的报告；连续两次风灾报告时间间隔小于3小时，造成风灾的中尺度风暴系统时间空间连续，风灾区域的主轴长大于
400km。6.
根据权利要求1所述的一种大范围雷暴大风事件的检验分析方法，其特征在于，步骤
(3)
所述结合多源观测对大范围雷暴大风事件进行检验识别实现过程如下：对比观测的风暴系统结构
、
雷达组合反射率强度
、
及地面气象要素，尤其是大风风力强度及空间分布特点，分不同风速强度等级，采用一定邻域内的技能评分对大范围雷暴大风预报的强度及空间分布特征进行客观定量检验；首先定义不同的大范围雷暴大风强度阈值，将雷暴大风强度场转为
0/1
值；然后在一定半径范围的圆盘形邻域，检验模式预报的大范围雷暴大风的空间分布及强度预报能力；
FSS
具体计算公式如下：其中，
FBS
是
fractional brier score
，定义为：
其中，
N
为计算邻域内的格点数，
P
F(i)
和
P
o(i)
分别是数值预报模式和观测在第
i
个计算邻域内超过大风强度等级阈值的比例，
FSS
的最终数值介于0和1之间，1...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗丽萍，庄园，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：