[发明专利]基于多普勒天气雷达的晴空垂直风廓线探测方法及系统

说明书

本发明公开了一种基于多普勒天气雷达的晴空垂直风廓线探测方法及系统，该方法包括：按照预设探测周期控制天气雷达的天线波束分别指向垂直风廓线的五个波位；获取所述天气雷达输出的每一所述波位的全程功率谱数据；对每一所述全程功率谱数据进行非相干积累平均运算，得到五组平均功率谱数据；将五组所述平均功率谱数据按照风廓线雷达数据格式存储为最终功率谱数据；对所述最终功率谱数据进行风场反演，得到垂直风廓线产品。本发明实现了利用多普勒天气雷达即可实现对晴空垂直风廓线的探测，扩展了多普勒天气雷达的功能。

技术领域

本发明涉及天气雷达技术领域，特别是涉及一种基于多普勒天气雷达的晴空垂直风廓线探测方法及系统。

背景技术

天气雷达主要用于灾害性天气的监测和预警，能够定量探测降雨回波强度、径向速度、速度谱宽等信息，其气象产品中也有垂直风廓线，但该气象产品必须在有降水的天气条件下才能获取，且精度较低。在晴空条件下，按照常规天气雷达的运行模式，很难获取到垂直风廓线信息。目前，在晴空条件下，获取垂直风廓线基本通过探空雷达或风廓线雷达等专用气象装备。需要附加另外的设备增加设备成本和维护成本等。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于多普勒天气雷达的晴空垂直风廓线探测方法及系统，以实现利用多普勒天气雷达即可实现对晴空垂直风廓线的探测，扩展多普勒天气雷达的功能。

为实现上述目的，本发明提供了一种基于多普勒天气雷达的晴空垂直风廓线探测方法，所述方法包括：

按照预设探测周期控制天气雷达的天线波束分别指向垂直风廓线的五个波位；

获取所述天气雷达输出的每一所述波位的全程功率谱数据；

对每一所述全程功率谱数据进行非相干积累平均运算，得到五组平均功率谱数据；

将五组所述平均功率谱数据按照风廓线雷达数据格式存储为最终功率谱数据；

对所述最终功率谱数据进行风场反演，得到垂直风廓线产品。

可选的，所述按照预设探测周期控制天气雷达的天线波束分别指向垂直风廓线的五个波位，具体包括：

初始化预设探测周期、每一波位停留探测时间、波位转换最大允许时间和数据存储预留时间；

控制天气雷达的天线分别发射模拟东波束、模拟南波束、模拟西波束、模拟北波束和模拟中波束；所述模拟东波束的天线指向波位为方位90度、仰角75度；所述模拟南波束的天线指向波位为方位180度、仰角75度；所述模拟西波束的天线指向波位为方位270度、仰角75度；所述模拟北波束的天线指向波位为方位0度、仰角75度；所述模拟中波束的天线指向波位为方位0度、仰角90度。

可选的，所述获取所述天气雷达输出的每一所述波位的全程功率谱数据，具体包括：

获取每一所述波位的风速引起的多普勒频移；

对所述多普勒频移进行快速离散傅氏变换进行运算，得到每一所述波位的1024点全程功率谱数据，所述全程功率谱数据包括幅度和速度信息。

可选的，所述对每一所述全程功率谱数据进行非相干积累平均运算，得到五组平均功率谱数据，具体为：

对每一所述全程功率谱数据进行8点或16点非相干积累平均运算，得到五组平均功率谱数据。

可选的，所述风廓线雷达数据格式为中国气象局新一代风廓线雷达数据格式。

可选的，所述垂直风廓线产品包括水平风速/风向、垂直气流、功率谱分布图、0.5h间隔风羽图和1h间隔风羽图。

本发明还提供了一种基于多普勒天气雷达的晴空垂直风廓线探测系统，所述系统包括：