[发明专利]山地小流域雷达定量降水估计技术

说明书

本发明公开了对流性灾害天气监测技术领域的山地小流域雷达定量降水估计技术，包括S1：建立隶属函数，并获取不同降水类型Z‑R关系统计；S2：判断回波类型，并去除非降水回波；S3：进行降水类型划分；S4：通过不同降水类型的回波观测和不同降水类型Z‑R关系统计进行降水反演，生成单站雷达定量降水估测产品，S5：根据降水拼图和雷达反射率生成雷达降水率拼图产品，该山地小流域雷达定量降水估计技术通过反射率因子质量控制、降水类型分类、雷达混合仰角反射率计算、Z‑R转换关系和雷达拼图5个方面的处理，提高山地小流域天气雷达QPE产品精度，使其更好地服务于降水预报以及水文、地质灾害的预警。

技术领域

本发明涉及对流性灾害天气监测技术领域，具体为山地小流域雷达定量降水估计技术。

背景技术

我国山区分布广，水文、地质灾害风险较大，布设具有较高时空分辨率的天气雷达可以更为精细地描述区域降水的时空分布，提高山地小流域水文、地质灾害预报的精度，但山区复杂的地形条件也增加了天气雷达降水探测的难度，使得天气雷达定量降水估测(QPE)产品精度难以满足应用需求。

当前我国主要雷达QPE业务产品包括全国组网定量估测降水(MQPE)产品和灾害天气短时临近预报(SWAN)系统区域组网产品，与国外雷达QPE产品相比，MQPE和SWAN的输入数据较为单一，仅包括雷达基数据与地面雨量计观测数据，国外雷达QPE产品的数据源还包括卫星、模式等，用来区分降水类型及粒子相态，并针对不同降水的特征进行处理，以提高QPE产品精度，MQPE和SWAN基于质控后的反射率因子，且均采用滤波加模糊逻辑的算法进行处理，但也具有一定的差异，MQPE的质量控制较为全面，包括对地物回波、超折射回波、电磁径向干扰、海浪回波、晴空回波、孤立点回波、故障异常回波的消除；SWAN系统则侧重于孤立噪声回波的过滤以及超折射回波的抑制，此外，两者均使用多仰角混合扫描反射率进行地面降水的估测，但MQPE系统只是在1～20，21-34，35～49，50～230公里距离区间上分别使用3.35°，2.4°，1.45°和0.5°仰角的雷达反射率数据，并不考虑地形遮挡对雷达电磁波的影响，SWAN的雷达QPE产品沿用了美国国家强风暴实验室开发的HybScan混合扫描仰角自动生成算法，即根据高分辨率地形数据、雷达波束能量密度分布函数和雷达电磁波在标准大气中的传播方式，计算雷达不同仰角在每个方位角及径向距离库上的地形遮挡率，并对遮挡率60％的距离库使用更高仰角的观测信息替代，在计算降水率时，MQPE和SWAN均采用Z-R关系法，且每部雷达使用一个Z-R关系，通过引入雨量计数据对Z-R关系进行实时拟合，MQPE产品的时空分辨率为1公里/1小时，难以描述在山地小流域频繁发生的局地强对流天气特征；SWAN产品的时空分辨率为1公里/6分钟，对于天气过程监测的适用性更强。