[发明专利]一种用于气象学中提取边界层辐合线区域的方法

说明书

技术领域

本发明涉及气象领域，特别涉及一种用于气象学中提取边界层辐合线区域的方法。

背景技术

强对流天气给人民的社会生活带来巨大的影响，在强对流天气形成的前期，天气系统中会存在着一些预示灾害的气象学特征——边界层辐合线区域是重要的特征之一。随着计算机科学的发展，依据强对流天气的形态发展，可以借助模式识别的基本理论和图像处理的相关技术，使强风暴的预报更加有效和准确。在减少预报人员主观性的同时提高天气预报的准确率，并且为预报人员提供预测的理论依据。雷达上探测到的弱窄带回波(Narrow-Band Echo)一般都对应着边界层的辐合线。许多研究发现，大尺度的边界层辐合线区域在决定强风暴的发生过程中起着重要作用，并且它与风暴发生的时间、位置有关。

美国专家在研究强对流天气临近预报的工作中，提出了边界层辐合线区域在雷暴的生成过程中起着重要作用。引起雷暴的边界层辐合线区域表现各种多样，它可能是新产生的一条强烈的边界层辐合线区域；也可能是持续的边界层辐合线区域与上升气流的相互运动作用；也可能是多条边界层辐合线区域发生相互碰撞；或者是边界层辐合线区域对降水云层的增强作用；或者边界层辐合线区域与局部山地等地形条件的相互作用。在利用多普勒雷达标定局地风暴的产生位置起着重要作用，局地风暴不断地生长发展，而边界层辐合线区域却有可能预测未来风暴的形成及其存在的位置。另外，边界层是地面和大气间的过渡带，起着摩擦作用。地面来的水汽是大气水分的重要来源，而地面来的感热、潜热及辐射热通量是大气的重要热源。因此，对边界层辐合线区域的提取就有非常重要的研究意义。

发明人在实现本发明的过程中，发现现有技术中至少存在以下的缺点和不足：

现有技术从气象学中提取边界层辐合线区域时对于大批数据处理不仅速度较慢，影响了预报时间，如果处理数据过于庞大可能还会影响预报速度，带来不良的后果，而且存在准确率低的问题，进而会出现误报和漏报等情况。

发明内容

本发明提供了一种用于气象学中提取边界层辐合线区域的方法，该方法实现了较快的从气象学中提取边界层辐合线区域，并且准确率很高，在一定程度上解决了误报和漏报的问题，详见下文描述：

一种用于气象学中提取边界层辐合线区域的方法，所述方法包括以下步骤：

(1)设计探测窗的形状和尺度；

(2)将雷达反射率图中反射率值R(p)属于边界层辐合线取值集合R_Ω的像素点标记为种子点，即R(p)∈R_Ω，R_Ω＝{15，20，25，30，35}dbz，将不满足条件的像素点p标记为背景色，执行步骤(3)；

(3)以预设条件对所述种子点在所述当前探测窗内进行8邻域区域生长，判断所述探测窗内生长点的反射率值R(η)是否大于等于反射率阈值T_r，即R(η)≥T_r，且满足判断准则，如果是，则由所述生长点和种子点构成局部带状区域Ω，并对所述当前探测窗内的种子点进行标记，执行步骤(4)；如果否，更新反射率阈值T_r，重新执行步骤(3)；

(4)以所述局部带状区域Ω和所述当前探测窗的交点为下一探测窗的几何中心，所述下一探测窗沿未探测区域移动，直到由多个所述局部带状区域Ω构成完整带状区域，对未标记的种子点重新执行步骤(3)，直到所述雷达反射率图中的所有种子点都被标记；

(5)对所述完整带状区域中的各个探测窗的几何中心进行连接获取中心连线，将所述中心连线作为所述完整带状区域的骨架线描述，利用带状度准则和对流风场准则在所有所述完整带状区域中识别出具有气象意义的边界层辐合线区域，流程结束。

步骤(3)中的所述更新反射率阈值T_r具体为：

T_r的取值为集合R_Ω中的元素，首先T_r的取值为35，当不满足所述判断准则时，更新反射率阈值T_r为30；T_r的取值为30，当不满足所述判断准则时，更新反射率阈值T_r为25；T_r的取值为25，当不满足所述判断准则时，更新反射率阈值T_r为20；T_r的取值为20，当不满足所述判断准则时，更新反射率阈值T_r为15；T_r的取值为15，当不满足所述判断准则时，按照所述预设条件对下一种子点执行步骤(3)。

所述判断准则具体为：