[发明专利]一种雷暴预警方法

摘要

本发明公开了一种雷暴预警方法，通过追踪电场信号经EEMD分解后的分解层方差特性来反映雷暴的发展变化，通过方差极大值对应分解层数来进行雷暴预警，充分地运用了大气电场信号的振荡特征，其预报准确度和预警时间都有了很大程度的提升。

主权项

一种雷暴预警方法，其特征在于：包括以下步骤：(1)将大气电场数据作为原始输入信号x(t)，依次向原始输入信号x(t)加入m组不同的正态分布白噪声，从而得到m组数据序列xi'(t)，i＝1,2,...,m；(2)针对每一组序列xi'(t)，找出其极大值和极小值，利用三次样条插值函数拟合出上下包络线，分别得到第1个均值mi,1(t)，xi'(t)与mi,1(t)的差值记为hi,1(t)，将hi,1(t)作为新的数据序列，检查其是否满足IMF条件，如果不满足，则将用hi,1(t)替换xi'(t)后重新进行步骤(2)k次，直至筛选出满足IMF条件的hi,k+1(t)＝hi,k(t)‑mi,k+1(t)，k≥1；(3)将满足IMF条件的hi,1(t)或hi,k+1(t)作为第1阶IMF分量ci,1(t)，并用加噪序列xi'(t)减去ci,1(t)得到残余数据ri,1(t)，用ri,1(t)替换xi'(t)后依次重复进行步骤(2)‑(3)n次，直至筛选得到的残余数据ri,n+1(t)＝ri,n(t)‑ci,n+1(t)为单调时终止，n≥1；(4)还原原始输入信号x(t)，xi'(t)表示成m组IMF分量与残余数据的和形式，原始输入信号x(t)为xi'(t)的总体平均运算，即：其中，ci,j(t)为步骤(3)得到的第i组xi'(t)的第j阶IMF分量；(5)选定时间尺度，记录IMF分量方差最大值对应的层数的动态变化轨迹，定义时间尺度内IMF分量方差最大值对应的层数上的点为稳定点，其余层数上的点为跳变点，对稳定点和跳变点进行三次样条插值，统计跳变点的变化特征；(6)设定预警时间和跳变点预警阈值，若跳变点的数量小于等于跳变点预警 阈值，则判断在预警时间内没有雷暴，若跳变点的数量大于跳变点预警阈值，则判断在预警时间内有雷暴；进一步地，若跳变点的数量大于跳变点预警值且其IMF分量方差最大值对应的层数整体有递减趋势，则判断在预警时间内有强雷暴，若跳变点的数量大于跳变点预警值且其IMF分量方差最大值对应的层数整体无递减趋势，则判断在预警时间内有弱雷暴。