[发明专利]短临降水预报方法与装置

说明书

本发明提供了一种短临降水预报方法与装置，涉及气象学天气预报技术领域，该短临降水预报方法包括获取T时刻的组合反射率因子数据以及T+t时间内的无辐散层流场数据；将该无辐散层流场数据插值到该组合反射率因子数据所在坐标系中得到插值流场数据；计算得到T时刻的光流场数据；结合该插值流场数据和该光流场数据得到混合流场数据；根据该混合流场数据和该组合反射率因子数据外推获得T+t时间内的天气雷达反射率因子数据。本发明实施例提供的一种短临降水预报方法与装置，可以缓解仅采用数值天气模式预报的流场的速度与雷达回波运动速度不匹配的问题，提高了短临降水预测的命中率，降低了误报率。

技术领域

本发明涉及气象学天气预报技术领域，尤其是涉及一种短临降水预报方法与装置。

背景技术

短临天气预报指0-3小时的天气预报，特别是0-3小时的降水预报。目前进行短临天气预报的客观方法有两种：

第一种是数值天气模式预报方法。虽然目前数值天气预报模式的分辨率和精度都已经很高，特别是数值天气预报模式预报的中短期流场和形势场的精度已经很高，但由于数值天气模式都存在spin-up问题，利用数值天气模式预报的短临降水误差很大。

第二种是天气雷达回波图外推法。天气雷达是监测强对流天气和估测降水的主要工具。根据天气雷达测量到的回波强度的格点数据，可以定量预测短时临近时间段内(3小时内)的降水天气。其中，主流的预测方法是将回波强度格点数据视为灰度图像，基于计算视觉领域中的光流法，计算雷达回波图的光流场并进行外推，然后将回波强度值转换为降水强度，最终得到临近时间段内的降水预测。传统的光流法基于亮度恒定的假设，适用于无遮挡且像素点进行连续小幅运动的场景。由于相邻时刻的雷达回波变换复杂，例如：回波运动为非刚性变形运动、存在突然出现或消散的回波等，观测回波问题造成传统光流法计算的流场误差较大。由于光流法固有的缺陷，传统光流法无法估计没有雷达回波的区域的流场，也不能估计预报时刻的流场。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种短临降水预报方法与装置，通过结合高分辨率数值天气模式预报的高精度的流场与传统光流方法中利用雷达图像计算的流场，以缓解传统光流法在无天气回波区域流场缺失以及无法估计预测时刻的流场的问题，同时也缓解仅采用数值天气模式预报的流场的速度与雷达回波运动速度不匹配的问题，提高了短临降水预测的命中率，降低了误报率。

第一方面，本发明实施例提供了一种短临降水预报方法，包括：获取T时刻的组合反射率因子数据以及T+t时间内的无辐散层流场数据；将该无辐散层流场数据插值到该组合反射率因子数据所在坐标系中得到插值流场数据；计算得到T时刻的光流场数据；结合该插值流场数据和该光流场数据得到混合流场数据；根据该混合流场数据和该组合反射率因子数据外推获得T+t时间内的天气雷达反射率因子数据。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，该无辐散层流场数据为根据数值天气预报方法获得的流场数据；该组合反射率因子数据为根据天气雷达测量到的组合反射率因子数据。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，上述结合该插值流场数据和该光流场数据得到混合流场数据的公式为：

其中，α是混合权重，(i,j)为经纬度位置，u_i,j为经向风速，v_i,j为纬向风速，为数值模式预报的经向风速，为光流法计算的经向风速，为数值模式预报的纬向风速，为光流法计算的纬向风速，r_i,j为在位置(i,j)的雷达回波强度，r_max为最大的雷达回波强度，w为权重系数。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，上述方法还包括：将该天气雷达反射率因子数据转换为降水强度数据。