[发明专利]融合数值模式的雷达短临外推预报方法

说明书

本发明涉及短临预报技术领域，且公开了融合数值模式的雷达短临外推预报方法，包括以下步骤：S1：提取一定时刻历史模式数据和雷达回波组网数据，并将数值模式结果插值到相应的网格点上；S2：使用算法，通过提取相邻时刻雷达回波数据，计算光流场；S3：计算数值模式数据中850hPa至500hPa平均风场；S4：以光流场为基准。本发明能够克服在无雷达回波区域光流场无法计算二维矢量风场的缺陷，并且通过计算无旋风消除辐合辐散影响，防止在辐合的天气过程中，外推回波面积变小，在辐散过程中回波面积变动的缺陷，最后通过热力修正，基于模式预报的热力因子对回波的概率分步做修正，以提高回波短临预报的准确率。

技术领域

本发明涉及短临预报技术领域，具体为融合数值模式的雷达短临外推预报方法。

背景技术

0-2小时的短临预报目前主要通过分析雷达回波的移动趋势实现。当前比较成熟的方法包括光流法和交叉相关外推。二者均基于相邻两幅雷达回波间关系，回算出雷达回波移动的矢量场。其实光流法通过计算光矢量而获得，交叉相关外推通过寻找两幅图之间雷达回波最相似回波间连线而获得。二者通过不同的技术路线达到了共同的目标，均能根据两幅雷达回波图像间关系寻找到二维风矢量场。

然而两种方法均存在以下几点缺陷，1、在回波缺失的地方无法计算二维风矢量场，这样会导致在回波外推的过程中，雷达回波容易在回波边缘汇聚，无法移动至无风场区域，2、在回波存在辐合的情况下，回波会逐渐聚集，造成回波覆盖范围减少，而这种情况下通常是天气过程真正发展中，回波面积应该逐渐铺开变大。在存在辐散的天气过程中则正好相反，在存在辐散的天气系统中，回波面积会因为风场的外推而逐渐扩大，而辐散天气通常和天气系统的消亡存在关系，回波应当逐渐减少。这二者均会造成外推预报准确率的下降，3、回波的外推无法考虑雷达回波强弱的变化。在进行外推的过程中均假设回波强度不发生变化，仅发生位置的移动，考虑到天气系统存在不同的尺度分析，对于大尺度天气系统，生命周期较长，在2小时内不会发生显著变化，但对于很多尺度较小的天气系统，生命周期较为短暂，2小时可能已经消亡殆尽或者刚刚发展出来。这种情况下假设回波不发生变化预报的结果仅能供预报员做移动方向的参考，而无法实现准确的回波短临预报。

发明内容

（一）解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了融合数值模式的雷达短临外推预报方法，主要为解决现有的雷达回波短临外推预报无法实现准确的回波短临预报的问题。

（二）技术方案

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

融合数值模式的雷达短临外推预报方法，包括以下步骤：

S1：提取一定时刻历史模式数据和雷达回波组网数据，并将数值模式结果插值到相应的网格点上；

S2：使用算法，通过提取相邻时刻雷达回波数据，计算光流场；

S3：计算数值模式数据中850hPa至500hPa平均风场；

S4：以光流场为基准，在光流场存在缺失的格点中，使用数值模式的平均风场作为填充，在二者交界处，使用模糊融合的方式，生成融合风场；

S5：依托步骤4计算出来的无旋风进行0-2小时分段线性外推，生成动力约束短临外推预报结果；

S6：构建热力预报因子和雷达回波概率密度分布间关系。

在前述方案的基础上，所述S1中本样例选取的是114-122°E，29-37°N，空间分辨率为1km的雷达组网数据，数值模式选取的江苏省气象局提供的PWAF模式预报结果。

作为本发明再进一步的方案，所述S2中选取多尺度光流法，计算相邻6分钟的二维光流矢量场。

进一步的，所述S3中以光流场为基准，将模式平均风场调整至和光流场相同的风速单位上去。