[发明专利]一种雷暴短临预报方法、系统及终端

说明书

本发明提供一种雷暴短临预报方法、系统及终端，包括以下步骤：对闪电历史数据进行预处理，得到闪电网格观测数据；对雷达历史数据进行特征构建，得到三维雷达特征数据；对卫星历史数据进行特征构建，得到三维卫星特征数据；对Grapes历史数据进行特征构建，得到三维Grapes特征数据；基于所述闪电网格观测数据、所述三维雷达特征数据、所述三维卫星特征数据和所述三维Grapes特征数据构建雷暴短临预报数据集；构建雷暴短临预报模型；基于所述雷暴短临预报数据集训练所述雷暴短临预报模型，以基于训练好的雷暴短临预报模型实现雷暴短临预报。本发明的雷暴短临预报方法、系统及终端通过融合多源数据对雷暴实现准确地短临预报，时效性好，实用性强。

技术领域

本发明涉及信息预警的技术领域，特别是涉及一种雷暴短临预报方法、系统及终端。

背景技术

短临预报指0-12h的天气预报，预报对象是该时段内出现明显变化的天气现象。其中0-2h为临近预报，逐30分钟预报，3-12h逐3h预报。对于航空气象而言，主要包括雷暴等强对流、降水(降雨/降雪)、大风及风切变、冻雨、沙尘暴、低能见度(雾)、天空云量等。以雷暴为例，作为一种典型的强对流天气，其产生、发展以及消散的过程十分突然，具有短生命史特点，其影响是短暂而强烈的。因此，雷暴等强对流天气的短临预报一直是天气预报业务中的重点与难点问题。

现有技术中，雷暴短临预报主要采用以下技术：

一、雷达回波预报技术

强对流天气由中尺度天气系统导致，其空间尺度和时间尺度都比较小，常规观测手段难以捕捉。而天气雷达具有高时空分辨率的特点，具备探测中尺度系统三维结构的能力，能够及时抓住快速变化的天气情况，其反射率产品和径向速度图像等资料广泛应用于风暴的监测和预警。雷达回波外推技术是目前强对流天气监测预警业务中的主要方法，该方法主要思路是根据天气雷达探测到的回波数据来确定回波体的移动速度和方向，进而对未来一段时间的雷达回波体的位置进行追踪和预报。

现有技术中，较为成熟的外推技术包括以下两种：

(1)交叉相关法

交叉相关法就是把数据整个区域划分为若干个小区域，对相邻时刻雷达回波图像小区域之间计算相关系数，通过最大相关系数确定相邻时刻图像中的区域对应关系，进而确定回波体的平均运动。该算法最早由Austin提出，其基于雷达回波计算一个平均运动矢量，然后透过反射率(Z)和降水(R)的关系(Z-R关系)，预报未来了一段时间的降水分布。但该方法只使用了一个运动矢量，难以反应风暴内部矢量变化。针对这一问题，Rinehart将雷达回波划分为若干个子区域，并分别计算每个子区域的移动矢量，提出了改进的雷达回波相关跟踪法(Tracking Radar Echo By Correction，TREC)，得到了更为丰富的风暴内部单体结构。TREC相对于之前的方法虽然精度上有所提升，但是随着预报时长的增加，会出现回波辐散失真现象。针对这一问题，Li对TREC进行了拓展，提出了一种改进后的交叉相关法(Tracking Radar Echo By Cross-correlation，COTREC)，该方法对外推后的回波加以水平无辐散限制，使其满足二维连续方程，从而解决了回波辐散的问题，使外推后的回波保持连续平滑的形状。但是该方法也存在一定的缺陷，由于采用了水平无辐散限制，整体的回波速度略慢于实况观测的回波，且外推时效不超过1小时。

(2)单体质心法