[发明专利]一种基于气象雷达的冰雹识别及临近预报方法

权利要求书

1.一种基于气象雷达的冰雹识别及临近预报方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：将待识别区域分解为若干目标区域，依次通过单部雷达或多部雷达获取所述每个目标区域的雷达反射率，将所述每个目标区域内当前雷达反射率大于预设的强度阈值的区域作为单连通区域，并计算所述单连通区域的面积，当所述单连通区域面积大于或等于100km²时，将所述单连通区域作为识别得到的雷暴单体区域，并赋予标识码；重复本步骤依次扫描其它目标区域，至待识别区域完成扫描，识别得到所有雷暴单体区域，转而执行S2步骤；若所述待识别区域内没有识别到雷暴单体区域，则输出识别结果为全区域无冰雹并结束冰雹识别。

S2：针对识别的每一个雷暴单体区域计算雷达反射率、雷达回波顶高度、垂直液态含水量，并分别判断上述特征是否同时满足大于其相应的预设的阈值，若是，则执行S3步骤，否则输出识别结果为雷暴单体区域以强降水为主，无冰雹并结束冰雹识别；

S3：判断所述完成识别的每一个雷暴单体区域的垂直方向上是否存在有界弱回波区，若是，则表示识别出现冰雹云，并执行S4步骤；若否，则输出识别结果为雷暴单体区域以强降水为主，无冰雹并结束冰雹识别；

S4：通过交叉相关法计算所述冰雹云单体的移动矢量；

S5：根据所述雷暴单体区域的雷达反射率、雷达回波顶高度、垂直液态含水量及冰雹云单体的移动矢量，判断当前雷暴单体区域以及下一时刻的雷暴单体区域是否满足预警条件，若是，则向预警终端发送冰雹预警信息并定时更新冰雹单体的预测位置信息。

2.根据权利要求1所述的冰雹识别及临近预报方法，其特征在于：所述S1步骤中，包括以下具体步骤：

S11：将待识别区域分解为若干目标区域，依次获取所述单个目标区域的单部雷达数据，然后对所述单部雷达数据进行质量控制，消除非气象回波、地物回波和超折射回波，对地形阻挡部分进行插值回填；

S12：对所述雷达数据中的雷达三维数据由极坐标转换为笛卡尔坐标；

S13：若所述区域同时被多部雷达覆盖，则将多部雷达进行拼图，并计算组合雷达反射率；

S14：将雷达反射率大于预设的强度阈值的若干小区域作为单连通区域，计算所述单连通区域的面积，判断所述单连通区域的面积是否大于或等于100km²，若是，则判断所述单连通区域为雷暴单体区域，并赋予标识码；若否，则重复S11～S14步骤至待识别区域完成扫描，判断是否存在下一个雷暴单体区域，若所述待识别区域没有识别到雷暴单体区域，则输出识别结果为全区域无冰雹并结束冰雹识别。

3.根据权利要求1所述的冰雹识别及临近预报方法，其特征在于：所述S2步骤中，所述雷暴单体区域的雷达反射率Z的计算公式如下：

其中，D为云中粒子的直径，n为单位体积内的粒子数目；Z₀＝1mm⁶/m³；dBZ用于表示雷达反射率Z的大小；

所述雷达回波顶高度为垂直方向高反射率核上空20dBZ的回波所能达到的最大高度；

所述垂直液态含水量VIL为通过垂直积分得到的大气含水量，其计算公式如下：

q_r＝3.44×10^-3Z^4/7

其中，h为高度，ρ为大气密度，q_r为液态水混合比。

4.根据权利要求3所述的冰雹识别及临近预报方法，其特征在于：所述雷暴单体区域的雷达反射率的阈值为55dBZ，所述雷达回波顶高度的阈值为18km，所述垂直液态含水量的阈值为60kg/m²。

5.根据权利要求3所述的冰雹识别及临近预报方法，其特征在于：所述S3步骤中的有界弱回波区的识别步骤如下：围绕雷暴单体区域的垂直液态含水量强中心，根据所述雷达反射率三维数据沿各个方位角的射线作穿过雷暴单体垂直液态含水量最大值中心的垂直剖面，若存在悬垂结构则表示识别到有界弱回波区，即表示识别到冰雹云。