[发明专利]基于混编技术的阈值法过冷水区域识别方法

说明书

本发明公开一种基于混编技术的阈值法过冷水区域识别方法，包括1)通过Matlab读取探空仪数据，再选取其中温度为‑40℃～0℃的区域，并将其定义为过冷水可能存在区域；2)通过Matlab读取激光雷达数据，在步骤1中过冷水可能存在区域内选取满足激光雷达后向散射系数大于5×10^‑51/(m·sr)的区域，并将其定义为过冷水层区域；3)通过Matlab读取毫米波雷达，在步骤2过冷水层区域内选取同时满足毫米波雷达谱宽大于0.4m/s以及线性退极化比LDR小于‑15dBZ的区域，并将其定义为过冷水区域。本发明的识别方法，过程简洁易懂，适用于无大的湍流以及风切变时的情况；本发明采用的混编技术提高识别效率，其友好的交互界面为用户提供了更好的使用体验。

技术领域：

本发明涉及气象雷达领域，尤其涉及一种联合毫米波雷达、激光雷达与探空温度数据的过冷水区域识别算法。

背景技术：

过冷水的研究是航空气象领域的一个重要课题，过冷水的温度、水汽含量以及过冷云水滴直径的大小是导致飞机积冰的先决条件，对积冰的性质和强度有较大影响。飞机积冰是指飞机的机体的表面某些部位有冰层聚集的现象。这种现象主要由云中过冷水滴或降水中的过冷雨碰到飞机机体后结冰形成的，也可由水汽直接在机体表面凝华而成。飞机在云中飞行的时间过长容易导致积冰。飞机积冰后将使小时燃料消耗量和公里燃料消耗量增大,飞机续航性能变差。积冰程度严重时，甚至会导致飞机坠毁等航空灾难。

为了保证飞机在非正常气象条件下安全飞行，需要采取相应的保护措施，在发达国家，现有的飞机积冰保护系统已经受到重视。但需要注意的是如果飞机结冰的强度很弱，过冷水范围很小，飞机则能够通过防冰以及除冰装置而继续安全飞行；如果结冰的强度较强以致于影响飞机操作时，则应迅速脱离结冰区域，如改变飞行高度改变航线等等，正是因为这样，飞机积冰的分析与预报一直是航空气象工作者高度重视的课题。

已知当温度低于凝固点但是仍不冻结的水滴称为过冷水滴，过冷水滴稳定性很差，外界细微的干扰振动都会导致其冻结成冰。当飞机表面温度略低于0℃，云中过冷水滴与飞机碰撞以后即有在其身上冻结聚积的可能，其冻结的快慢与过冷水滴的含量以及机体表面的温度有关，即温度越低冻结的速度越快，含水量越大冰层的厚度越大。

当温度低于凝固点仍不冻结的水滴称为过冷水滴，过冷水滴极不稳定，稍受振动即冻结成冰。Luck等人通过分析后认为在混合相云的探测中，激光雷达后向散射系数大于5*10-51/(m·sr)的云层存在过冷水层，Khain等人认为只含有液滴的云的反射率因子小于20dBZ。Shupe根据多种仪器探测研究发现零度层以上含有过冷水和冰晶的云时毫米波雷达的谱宽>0.4m/s；当云中只是含有一种粒子(冰晶或水滴)时，其谱宽小于0.4m/s。利用激光雷达虽然能够较好地识别云中过冷水层，但是由于激光雷达的衰减较严重，因此激光雷达只能识别过冷水层的底部。

发明内容：

本发明为解决上述技术问题提供一种基于混编技术的阈值法过冷水区域识别方法，其技术方案如下：

一种基于混编技术的阈值法过冷水区域识别方法，包括以下步骤：

步骤1：通过Matlab读取探空仪数据，再选取其中温度为-40℃～0℃的区域，并将其定义为过冷水可能存在区域；

步骤2：通过Matlab读取激光雷达数据，在步骤1中过冷水可能存在区域内选取满足激光雷达后向散射系数大于5×10^-5 1/(m·sr)的区域，并将其定义为过冷水层区域；

步骤3：通过Matlab读取毫米波雷达数据，在步骤2过冷水层区域内选取同时满足毫米波雷达谱宽大于0.4m/s以及线性退极化比LDR小于-15dBZ的区域，并将其定义为过冷水区域。

优选地，还包括如下步骤：

步骤4：利用Java创建导入数据界面和展示界面，调用步骤1～步骤3中方法，对用户导入数据进行处理。