[发明专利]一种基于气象雷达数据对冰雹探测的算法

说明书

本发明公开了一种基于气象雷达数据对冰雹探测的算法，利用气象雷达资料识别判断冰雹及冰雹强度的一种方法，将对气象部门针对冰雹天气及时预警和进行人工影响干预具有科学的指导作用。该算法通过对美国WSR‑88D多普勒天气雷达系统和我国当前SWAN气象雷达系统对冰雹探测算法的综合与改进，同时通过研究发生大冰雹云层中VIL密度的阈值，得出了适合本地化的冰雹探测算法阈值，提高了我们对冰雹天气的预警时间和准确度，为气象部门对灾害性天气短时临近预报提供了科学依据，使人工影响天气部门对冰雹灾害性天气及时实施影响成为可能。

技术领域

本发明涉及气象雷达数据分析处理技术领域，具体涉及一种基于气象雷达数据对冰雹探测的算法。

背景技术

强冰雹是一种严重的天气灾害，往往出现在强对流天气过程中，出现时常常伴有短时期的雷雨及大风降温，对工农业生产与人民生命财产危害甚巨。据统计，我国各地每年由冰雹造成的直接经济损失会达数十亿元。

雷达由其具有很高的时空密度和感知能力，使其成为人类截止目前进行气象监测、认识各种天气现象的重要手段。本发明就是如何利用各种雷达资料识别和对冰雹进行推算的一种方法，对气象部门及时发出冰雹预警并实施人工影响干预具有十分重要的意义。

WSR-88D是我国在90年代末期从美国引进的多普勒天气雷达系统，它是研究强对流及中小尺度天气现象最主要的探测工具。但是，多年以来，我国对该系统只具有使用权，却不具备独立的知识产权，加之该系统的源代码未能开放，使得很多研究分析不能更好地深入进行，故在该系统冰雹算法理论基础上开发适合的冰雹算法是必要而迫切的。

近几年，我国已经成功布网新一代天气雷达，并具有了有自主知识产权的天气短时临近预报系统(SWAN)，由此形成了基于SWAN三维拼图的基数据，能够提供比单部雷达更详尽的天气风暴信息，有助于提高对冰雹天气探测的精度和准确度。因此，可以说该冰雹探测算法既是我国(SWAN)天气短时临近预报系统的一个重要组成部分，也是对该系统完善创新的一大亮点。

阈值是对雷达探测冰雹数据进行科学评估的重要指标。当前国内对冰雹探测算法中的阈值都是美国研究方法的结果，而地域与气候的差别决定了其结果的误差和不适应性，因此，我们必须研发出适合我国具体情况的本地化的冰雹探测阈值。

VIL密度的计算是识别大冰雹的另外一个变量。本算法也包含了通过计算冰雹的VIL密度的方法来增加对降雹大小的预测，而这种方法对目前国内的相关研究来说是独有的。

发明内容

本发明旨在提供了一种基于气象雷达数据对冰雹探测的算法。

本发明提供如下技术方案：

一种基于气象雷达数据对冰雹探测的算法，基于风暴定位与追踪算法(SCIT)，根据SCIT算法得到每个风暴单体的二维分量的信息，然后利用垂直方向上风暴强度、高度和0℃层-20℃层的高度的关系，得出冰雹发生的概率以及强冰雹发生的概率，并对冰雹的大小进行了估算，通过其中的反射率信息得到风暴定位的信息，所述风暴定位的包括以下步骤：

(1)风暴单体段算法(STORM CELL SEGMENTS)

风暴单体段是一个纯基于反射率因子数据的算法，沿着一个径向来搜索连续大于某个反射率因子阈值(记为REFLECTIVITY)的反射率因子库集合，这些库的集合的长度要大于某个规定阈值(记为SEGMENT LENGTH)，算法使用了多个反射率因子阈值(默认为7个)来重复求算风暴段，每个阈值都有对应的SEGMENT LENGTH，DROPOUT COUNT，DROPOUT REFDIFF参数。

每个风暴段主要输出如下的属性：开始距离，结束距离，最大反射率因子，单位质量长度，单位质量面积，方位，反射率阈值。对于每一个仰角的数据，算法还输出仰角大小，每个径向的平均方位以及这个仰角每个反射率阈值的段的个数；