[发明专利]基于多普勒天气雷达数据的强辐合场识别及速度订正方法

说明书

本发明公开了一种基于多普勒天气雷达数据的强辐合场识别及速度订正方法，包括以下步骤：设计新的坐标系将放射状分布的雷达数据转变为格点数据，同时完成高反射率区域提取；设计检测模板，从而在快速定位辐合点的基础上得到描述辐合点辐合强度及位置的参向量；提出从辐合点生成辐合带，再借辐合带走向订正辐合强度的思想和算法，有效克服单仰角上强辐合场的低估甚至漏检的问题；根据单仰角最强辐合点确定剖线从而获得显示强辐合场的较佳剖面，得到强辐合场的深度信息。本方法能自动检测出强辐合场，并通过速度订正方法克服一定的低估和漏检问题，同时自动绘制强辐合场的剖面图并在剖面图中计算强辐合场特征参量，促进对流天气灾害的识别和预报。

技术领域

本发明涉及气象学领域，特别涉及一种基于多普勒天气雷达数据的强辐合场识别及速度订正方法。

背景技术

对流风暴中的辐合强度往往对灾害性大风有着较强的预示性^[1]。1992年，Lemon等发现在超级单体的上升和下降气流交界处存在着垂直延伸能达到10km的深度辐合区(DCZ)^[2]，而灾害性大风往往发生在带有中气旋或阵风锋的DCZ沿线或后方^[3,4]；随后，Eilts等发现位于中层的强而深的径向辐合是有效预报下击暴流的因素之一^[5]；Przybylinski等通过对飑线、弓形回波等对流系统的研究，发现在对流线开始“弓起”之前，其前沿就已经有中层径向辐合(MARC)特征出现^[6]；2012年，俞小鼎在总结雷暴大风的临近预报进展时指出：强烈垂直风切变环境下的飑线、弓形回波、超级单体风暴或多单体强风暴以及弱垂直风切变环境下的脉冲风暴，在产生强烈地面大风之前都会出现强辐合场^[7]。但同时，Przybylinski等也指出由于雷达观测视角的问题，当风暴对流线不与雷达径向正交时，雷达测得的径向速度分量会远小于实际运动速度。在这种情况下辐合速度差将被低估，当达不到25m/s时便会造成MARC的漏报^[8]。单纯降低阈值可以缓解这一问题，但同时也会引起较高的空报率，影响强辐合场特征对雷雨大风的预测有效性。

当前，对强辐合场的研究主要集中在强辐合场与强对流天气的相关性研究和观测实例分析两方面。目前气象业务中，强辐合场的检测主要仍是依靠业务员的工作经验，对对流风暴的强回波区人工确定剖切位置，再在得到的径向速度垂直剖面图中估计显著性MARC是否存在。这种方法费时费力且难以准确得到量化指标，削弱了强辐合场特征预警雷雨大风的作用且强辐合场参量推算比较粗糙。此外，针对雷达观测视角引起的MARC值低估及漏检问题一直没有提出有效解决办法。

[参考文献]

[1]Nascimento E L,Droegemeier K K.Dynamic Adjustment in a NumericallySimulated Mesoscale Convective System:Impact of the Velocity Field[J].Journalof the atmospheric sciences,2004,63(9):2246～2268.

[2]Lemon L R,Burgess D W.Supercell associated deep convergence zonerevealed by a WSR-88D[C].26th International Conf on Radar.Meteorology Norman,OK,1992,206～208.

[3]Lemon L R,Parker S,North Platte NE.The Lahoma storm deepconvergence zone:Its characteristics and role in storm dynamics and severity[C].18th Conf.on Severe Local Storms.San Francisco,CA:Amer.Meteor.Soc.,1996,70～75.