[发明专利]卫星反演雷达回波的方法、反演雷达回波系统及导航雷达

说明书

本发明属于测量测试技术领域，公开了一种卫星反演雷达回波的方法、反演雷达回波及导航雷达，通过构建静止卫星和雷达回波的有限空间最优概率配对模型来估测晴雨区分阈值、一般性层云和暖雨云区分阈值、暖雨云和对流云区分阈值；通过构建一般性层云、暖雨云和对流云三类滑动短时记忆回波模型生成降雨分型的卫星反演雷达回波数字模型；利用降雨分型的卫星反演雷达回波数字模型进行卫星观测范围的完整卫星反演雷达回波。本发明弥补了雷达组网监测范围中海上部分的台风等强天气的观测信息的不足，对于陆地区域，其强度分布形态上也和原有雷达实况较接近；本发明的反演回波误差较小，能够真实的反应实际状况。

技术领域

本发明属于测量测试技术领域，尤其涉及一种卫星反演雷达回波的方法、反演雷达回波及导航雷达。

背景技术

目前，海面风场信息是海洋动力学重要参数，是海洋与大气能量和气体交换的主要驱动力。因此，了解和掌握海面风场信息对渔业、海运及气象监测都有深远的意义。现有海面风向信息获取方法主要分成两类：站点式现场测量和遥感测量。导航雷达是遥感测量手段的一种，因具有不受光线影响、不受天气影响、实时连续反馈、高分辨率和使用便捷等优点，成为现阶段提取海面风向信息的热门课题。

现有雷达组网监测、预警业务中仍然存在一些问题：1)雷达组网监测信息不完整：以浙江为例，近海雷达(宁波、舟山，台州，温州的雷达组网覆盖面积有限，对一些稍远些近海海上的强对流、台风等灾害性天气系统缺少监测。2)在一些山地、丘陵地区，雷达建站海拔较高，由于地形遮挡，存在对流云监测识别信息不完整等问题，因此，会影响雷达的物理量反演精度(比如垂直液态水含量VIL)以及降雨分类反演结果，进而对降雨估测和短临降雨预报的精度造成影响。3)不连续的回波监测，会影响对流云的追踪精度和稳定性，进而影响短临外推预报质量。4)增大雷达组网的范围，可以使得短临外推的初始场信息更为充足，但是周边的组网雷达数据同步也同时存在一定时间滞后性问题。5)雷达组网拼图需要区域内的多部雷达参与拼图，一旦有个别雷达出现杂波(太阳射线，超折射等异常回波)，容易对拼图品质造成影响。

随着新一代静止卫星(葵花8/风云4)在近几年投入业务应用，其高时空分辨率多通道的卫星数据(时间分辨率葵花8为10分钟，风云4为15分钟；空间最大分辨率都达到了0.5km)为气象组网的空基上的对流云的高时空分辨率的识别和追踪提供了一种新型的技术支撑。因此，如何更好的融合地基和空基观测资料进一步提升强对流、台风等灾害性天气的监测精度以及监测范围是当前所面临的一个新的挑战。

相对于地基遥感，空基遥感探测范围更大，更为稳定，近几年随着高时空分辨率的新一代静止卫星投入业务应用，基于新一代静止卫星的对流识别技术逐渐发展起来。

美国林肯实验室的Veillette等(2016)构建了OPC系统，该系统利用机器学习方法依据新一代静止卫星、闪电定位，数值模式等多元要素将对流和层云进行了分类。国内周非非等(2010)对主要用FY-2C/D卫星并融合其他观测资料反演的云顶高度与多普勒雷达回波顶高的关系作了初步探讨研究。此外，也有不少研究者利用机器学习方法(孙学金等,2009；耿晓庆等，2014；金炜等，2016；胡凯等，2017)进行了强天气识别和云分类的实验。基于新一代静止卫星的对流初生识别的研究(Lee et al,2017；Jewett et al,2013)也是当下一个新热点；一些研究者(Walker et al，2012；Merk et al,2013；Mecikalski et al,2015)利用基于静止卫星的对流初生识别技术并进行追踪，较好的提升0-1小时的短临预报中对流新生的预报、预警能力。