[发明专利]一种基于气象雷达的冰雹识别及临近预报方法

说明书

本发明提出一种基于气象雷达的冰雹识别及临近预报方法，包括以下步骤：依次对待识别区域内的若干目标区域通过雷达获取其雷达反射率，将当前雷达反射率大于预设的强度阈值且区域面积大于或等于100km²的单连通区域作为识别得到的雷暴单体区域；获取并计算每个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，并分别判断上述雷达特征是否大于其相应的预设的阈值，若是，则进一步识别雷暴单体区域垂直方向上是否存在有界弱回波区，若是则表示所识别的雷暴单体区域为冰雹云单体，对所述冰雹云单体通过交叉相关法计算其移动矢量，判断当前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。

技术领域

本发明涉及气象数据处理与预测技术领域，更具体地，涉及一种基于气象雷达的冰雹识别及临近预报方法。

背景技术

冰雹是4～10月我国常见的灾害性天气，对工农业生产和人民生命财产具有很大的破坏性影响。冰雹的形成首先是冰雹云中存在强烈的上升气流，上升气流携带着许多小水滴上升，达到零度层后小水滴冻结成小冰晶并继续上升，上升的过程中许多小冰晶会碰并冻结成较大的冰粒，当这些冰粒子被上升气流输送到含水量丰富的过冷水区域，就可以作为雹核与过冷水滴碰并，在外表冻结成一层透明的冰层，再继续向上进入水量较少温度更低的区域，雹核与冰晶、雪花和少量过冷水滴粘并冻结形成一层不透明的冰层。随着雹胚不断长大，高空较弱的上升气流托不住长大了的冰雹，冰雹便开始下落，在下落中不断地并合冰晶、雪花和水滴而继续生长，当它落到零度层以外的区域，冰雹外表一层不透明冰层开始融化形成一个透明的水层。当雹胚落到低层再次遇到强的上升气流时，冰雹又将再次上升，重复上述的生长过程。这样冰雹就一层透明一层不透明地增长。经过几个回合上下翻腾，最后当上升气流实在支撑不住冰雹时，冰雹就从云中落下形成冰雹天气。

目前冰雹识别和预报方法包括以下方法：(1)根据数值预报模式产品进行气象数据统计分析和分类判别，该方法属于潜势预报，存在预报准确率低的问题；(2)根据雷达回波图像特征主观判断冰雹是否会出现，该方法存在主观随意性大、容易误判的问题，空报率和漏报率均较高；(3)根据天气图形势配合物理量分布并结合预报员经验进行预报，该方法主观性比较大，不能做到精准预警预报。

发明内容

本发明为克服上述现有技术中冰雹预报准确率低的缺陷，提供一种基于气象雷达的冰雹识别及临近预报方法，通过识别冰雹的雷达特征，例如雷达反射率、回波顶高、垂直积分含水量、有界弱回波区等，并计算冰雹单体位移矢量，实现及时、有效地对冰雹云单体进行识别以及冰雹临近预警和预报。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：

一种基于气象雷达的冰雹识别及临近预报方法，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：通过单部雷达或多部雷达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；