[发明专利]基于双多普勒雷达反演的区域三维风场拼图方法

说明书

本申请涉及一种基于双多普勒雷达反演的区域三维风场拼图方法，其包括以下步骤：根据两多普勒雷达之间的距离对多部多普勒雷达进行分组；对每组双多普勒雷达均进行双多普勒雷达三维风场反演；对多组双多普勒雷达的反演结果进行权重计算，得到反演网格点处的径向速度，根据径向速度和质量连续方程得到反演网格点处的垂直速度；根据所有反演网格点处的径向速度和垂直速度得到区域三维风场的拼图。本申请针对多普勒雷达密集区，充分利用多普勒雷达密集区的多部多普勒雷达的径向速度信息，能够获得比单雷达更为准确的风场反演产品。

技术领域

本申请属于大气遥感监测分析技术领域，具体涉及一种基于双多普勒雷达反演的区域三维风场拼图方法。

背景技术

多普勒天气雷达除了提供回波强度外，还能够提供降水粒子的径向速度。鉴于每部多普勒天气雷达都有一定的观测范围，为了监测分析大范围的天气系统，需要将多部多普勒天气雷达的信息进行拼图分析。

目前，国内外多普勒雷达拼图应用主要集中在回波强度拼图，即组合反射率拼图，其原理是对覆盖某点上方的所有雷达的所有体扫层的回波强度进行比较，选取其中的最大值作为该点的组合反射率值。然而，由于多普勒雷达径向速度扫描半径远小于回波强度扫描半径，例如，SA雷达的径向速度扫描半径通常为230km，SA雷达的回波强度扫描半径通常为460km，SA雷达的径向速度扫描半径远小于回波强度扫描半径；以及雷达风场拼图技术发展还不够成熟，因此雷达风场拼图还未能得到较好的应用。

中国气象科学研究院灾害天气国家重点实验室在公益性行业专项“热带西太平洋观测试验与我国高影响天气可预报性研究”的支持下，在自主研究的雷达资料质量控制和三维组网技术以及兰州大学的3DVAR单部达风场反演方法的基础上，研发了基于3DVAR的区域多普勒天气雷达组网风场反演技术，实现了反演区域高时、空分辨率三维风场的目的。该项技术充分发挥了单雷达风场反演区域范围大的优势，能够较为快速的实现大范围的雷达风场拼图。但是，由于其基于单雷达风场反演方法，只用到单部雷达的径向速度，相对于双雷达风场反演来说，存在较大的误差。对于多普勒雷达密集区，这项技术未能充分利用多部雷达的径向速度信息。

发明内容

为至少在一定程度上克服相关技术中存在的问题，本申请提供了一种基于双多普勒雷达反演的区域三维风场拼图方法。

根据本申请实施例的第一方面，本申请提供了一种基于双多普勒雷达反演的区域三维风场拼图方法，其包括以下步骤：

根据两多普勒雷达之间的距离对多部多普勒雷达进行分组；

对每组双多普勒雷达均进行双多普勒雷达三维风场反演；

对多组双多普勒雷达的反演结果进行权重计算，得到反演网格点处的径向速度，根据径向速度和质量连续方程得到反演网格点处的垂直速度；

根据所有反演网格点处的径向速度和垂直速度得到区域三维风场的拼图。

进一步地，所述根据两多普勒雷达之间的距离对多部多普勒雷达进行分组的具体过程为：

根据用户对雷达风场反演区域的设定，统计所述雷达风场反演区域内的多普勒雷达；

统计所述雷达风场反演区域四周预定范围内的多普勒雷达；

对统计的所有多普勒雷达中的任意两个多普勒雷达，计算二者之间的距离；

将距离小于或等于预设的距离阈值的两个多普勒雷达作为一组双多普勒雷达。

进一步地，所述对每组双多普勒雷达均进行双多普勒雷达三维风场反演的具体过程为：

确定动态地球坐标系；

采用与动态地球坐标系相应的等经纬度、等海拔高度网格作为反演网格；