[发明专利]基于台风气候降水率的降水类型分类方法及其分类系统

说明书

本发明提出了一种基于台风气候降水率的降水类型分类方法，包括：针对检测一时刻下降水类型，获取该时刻及其前后时间区间内降水率的多个连续样本R_i‑n～R_i+n；根据台风雨带降水类型、降水地区所属气候及降水历史记录，设定降水量的下限阈值、差值阈值和上限阈值；根据下限阈值、差值阈值和上限阈值判断该时刻为层云性降水、对流性降水或混合云降水。本发明充分考虑了台风雨带降水与其他天气系统降水在形成机制上的不同导致降水的雨滴谱特性不同，并在地面雨滴谱仪器观测中得到体现。

技术领域

本发明涉及降水测量分析技术，尤其涉及一种基于台风气候降水率的降水类型分类方法及其分类系统。

背景技术

台风雨带降水也包含两类降水：层云性降水和对流性降水。其中，层云性降水产生自大气高层，源自台风眼墙区强烈上升运动在大气高层形成的微小固态粒子(小冰晶)并向外扩散而形成的高层云，因此这类层云性降水的降水率相对较低；而对流性降水主要由经过雨滴谱采集仪器上空的台风对流性雨带引起，这类对流性降水因雨带水平空间结构狭窄而导致雨带经过雨滴谱仪器的逗留时间很短。正是由于以上所提台风雨带降水不同于其他天气系统降水的两特点，导致现有降水类型分类方法(可能剔除近70％样本，详见后面个例分析)并不适用台风雨带降水的类型分类。

目前基于地面雨滴谱采集的降水率区分降水对流性和层云性类型的方法共有两种：

1)Testud等(2001)认为层云性降水属于连续性降水，且降水率低于对流性降水，因此提出了依据降水率的降水类型分类方法：针对某一时刻R_i样本(每1分钟采集一次雨滴谱样本，下标i表示当前时刻i)，若前后各5分钟R_i-5～R_i+5(下标i表示当前样本所在时刻i，i±5表示当前时刻向后或向前5分钟，R_i-5～R_i+5表示i-5时刻到i+5时刻间共11个样本)连续11个样本的降水率都低于10毫米/小时，那么该时刻样本R_i属于层云性降水；反之，剩下样本的归为对流性降水。但缺点是，该方法未考虑混合云(对流云和层云同时存在)降水的情况，导致对流性和层云性分界线不够明确，雷达回波清楚显示的对流 (层云)降水有可能被归为层云(对流)降水(图1)。

2)bringi等(2001)、Chen等(2013)认为除降水率大小外，样本之间的降水率标准差在区分降水类型上有重要意义，并以此提出：针对某一时刻R_i样本，若前后各5分钟R_i-5～R_i+5连续11个样本的降水率都大于0.5毫米/小时及低于5毫米/小时，且11个样本的标准差低于1.5毫米/小时那么该时刻样本R_i属于层云性降水；若前后各5分钟R_i-5～R_i+5连续11个样本的降水率都大于5毫米/小时，且11个样本的标准差高于1.5毫米/小时，那么该时刻样本R_i属于对流性降水。但缺点是，该方法的提出是建立在非台风的其他天气系统降水特征的基础上，并未考虑台风降水情况。台风外雨带降雨处于高层云(云毡) 降水下方，地面雨滴谱收集到的降水大部分是由高层云引起的层云性降水，降水率非常低(有超20％样本低于0.5毫米/小时，如图1b)，因此可能因为层云性降水分类的0.5毫米/小时下限要求而导致超过 20％样本排除，影响后续的雨滴谱分析；当台风雨带经过时，采集样本本应该属于对流性降水，但由于台风雨带狭窄，经过雨滴谱仪器时间很短，甚至不能保证10分钟的对流性降水分类要求，那么就有可能被归为非对流性降水。最终此方法将近70％样本归为混合云降水而被剔除，进而影响后续层云和对流性降水的雨滴谱分析(图1a)。

为了克服现有分类方法在台风降水类型分类上的不适用性，本发明提出一种基于台风气候降水率的降水类型分类方法，本发明将结合台风雨带降水特征，针对现有分类方法做一些必要的修改和改进，以求能适用于台风降水的对流性和层云性类型分类。

发明内容