[发明专利]一种零度层亮带的识别方法和系统

说明书

一种零度层亮带的识别方法和系统，其中，该方法包括：获取偏振雷达的观测数据，观测数据至少包括反射率、差分反射率和相关系数；将观测数据分离为亮带区域数据和非亮带区域数据；分别计算亮带区域数据和非亮带区域数据的反射率、差分反射率和相关系数的概率密度函数分布；基于亮带区域数据和非亮带区域数据的反射率、差分反射率和相关系数的概率密度函数分布，分别计算得到观测数据属于亮带区域数据的概率，以及属于非亮带区域数据的概率；如果观测数据属于亮带区域数据的概率大于其属于非亮带区域数据的概率，则认为观测数据属于亮带区域数据。从而能够提高零度层的识别准确率。

技术领域

本发明属于雷达探测领域，尤其涉及一种零度层亮带的识别方法和系统。

背景技术

“零度层亮带”对天气雷达降水估测、降水粒子相态识别等具有重要影响，是缓慢降落的冰晶和雪花在零度层附近发生表面融化，导致天气雷达反射率增大的结果，在亮带下面，粒子融化成雨滴，下落速度增大，粒子浓度减小，反射率降低。根据雷达观测到的零度层亮带，可估计出0℃层的高度和厚度。天气雷达通常在层状云或积层混合云降水天气过程中观测到“零度层亮带”。

偏振多普勒天气雷达(以下简称偏振雷达)是我国全国布网的新一代多普勒天气雷达(以下简称多普勒雷达)的升级版。偏振雷达探测参量包括反射率Z，径向速度V，速度谱宽W，差分反射率Z_DR，相关系数CC，差分传播相移φ_DP和差分传播相移率K_DP；多普勒雷达探测参量相对来说较少，包括Z，V和W。

多普勒雷达对零度层亮带识别主要利用雷达观测的反射率因子Z，其技术要点是利用亮带反射率因子的统计特征曲线或是反射率因子Z垂直廓线(Vertical Profile ofReflectivity，VPR)方法开展亮带识别，核心是抓住亮带区域数据内Z会先增大后减小这一特性，请参见图1。多普勒雷达亮带识别方法主要是利用雷达观测的反射率因子Z开展亮带识别。该方法存在问题：只用了反射率Z一个雷达观测参量进行亮带识别，准确度低，当雷达观测的零度层反射率和零度层之上和之下反射率接近时，该方法就会失效。

偏振雷达出现后，零度层亮带识别通常都采用美国布网的WSR-88D偏振多普勒天气雷达基于3个偏振参量(反射率Z，差分反射率Z_DR，相关系数CC)的零度层亮带识别方法(Melting Layer Detection Algorithm，MLDA)，该方法根据经验值先约定零度层亮带Z、Z_DR、CC值的范围，然后找雷达观测的所有数据中哪些点的值落在零度层亮带约定的Z、Z_DR、CC值范围内，并把满足条件的点都视为零度层亮带点(Melting Layer，ML)，将360个方位的ML点以方位-高度的形式画出，见图2，然后每个方位所有的ML点，以20％的位置作为该方位零度层底高，以80％的位置作为零度层顶高，可参见图2中的实线。偏振雷达识别零度层亮带MLDA方法，该方法容易受地物杂波的影响，地物杂波Z、Z_DR、CC的值有可能在预先设定的零度层亮带Z、Z_DR、CC值的范围内，导致识别的零度层亮带底高易受地物影响，使得识别的零度层亮带底高偏低；即使不受地物影响，按20％和80％的位置来确定亮带底高和顶高，也会使得识别的零度层底高偏高，零度层顶高偏低。

我国偏振雷达的应用刚起步，全国布网的多普勒雷达一共有200多部，目前只有广东省8部雷达升级为偏振雷达。此外我国很多省市建设X波段偏振多普勒天气雷达(简称：X波段偏振雷达)来弥补多普勒雷达的探测不足，比如在北京、佛山、上海等地建设有X波段偏振雷达网，初步估计全国X波段偏振雷达数量有300部左右。目前我国偏振雷达(包括S、C、X波段)亮带识别算法都采用反射率因子来识别，还没有利用偏振参量开展零度层亮带识别。因此本发明市场需求广阔。

发明内容

(一)发明目的

本发明实施例的目的是提供一种准确率较高的基于偏振雷达的偏振参量进行零度层亮带识别的方法和系统。