[发明专利]基于近地面散度场的下击暴流识别方法、设备及存储介质

说明书

本发明公开了一种基于近地面散度场的下击暴流识别计算方法，首先提取多普勒天气雷达探测的对流回波的反射率因子与径向速度信息，经过质量控制，获得质控后的速度资料与反射率因子信息，然后使用线性最小二乘法，计算获得多仰角的散度，通过设定的距离阈值、反射率因子阈值，获得初步删选的对流回波多仰角散度分布，在此基础上提取对流回波的辐合、辐散的垂直分布，分析其空间结构，基于暖季典型下击暴流个例建立的散度阈值得到下击暴流发生概率。本申请的方法能够弥补下击暴流监测与预报预警的不足，解决敏感用户监测下击暴流、并对其产生的灾害性大风进行预报预警的需求。

技术领域

本申请涉及大气科学研究领域，尤其涉及一种基于近地面散度场的下击暴流识别计算方法、设备及存储介质。

背景技术

大气边界层与人类活动的关系最为密切，其中风速变化对人类生产活动影响很大，特别是从风暴云下方冲出，在地面附近形成向外爆发的出流的强下沉气流即下击暴流，其会形成17.9m/s(八级风)以上的大风，造成严重的灾害，对建筑物、电塔、飞机等具有很强的破坏力。下击暴流中的强下沉气流和下击暴流触地后的环状涡旋会引起不同的危害。强下沉气流产生的强低空风切变会使飞机在短时间内失去空速，造成飞机意外失事；而环状涡旋可能会导致翻船。因此研究下击暴流的监测和预报预警具有非常重要的意义。

由于下击暴流对社会活动影响很大，因此现在越来越注重对其的监测，目前对近地面风速的监测还主要依赖于地面自动气象站，但是由于条件的限制，自动气象站的布网密度较低，各自动站站网间距较大，很难满足小尺度局地对流产生的近地面大风的监测，并且自动气象站探测风的高度受到限制，探测高度不高，且当自动站观测到大风时，下击暴流中的强下沉气流已经到达地面。

发明内容

为了解决现有地面自动气象站网分布稀疏且探测风速高度较低的不足的问题，本申请提供了一种基于近地面散度场的下击暴流识别计算方法、设备及存储介质。

为解决上述技术问题，本申请采用的技术方案如下：

一种基于近地面散度场的下击暴流识别方法，包括以下步骤：

S01、提取多普勒天气雷达探测范围内的所有回波的径向速度与反射率因子资料，对雷达资料进行质量控制；

S02、对于利用步骤S01获得的对流回波，提取其多仰角径向速度资料，使用线性最小二乘法计算获得多仰角散度场；

S03、针对步骤S02计算的多仰角散度场，使用设定的多阈值，包括距离范围阈值、反射率因子阈值，对其进行初步删选以获得待识别多仰角散度场供下一步骤使用；

S04、利用前期搜集整理的多普勒天气雷达历史观测典型个例数据集，按照以上步骤S01-S03，计算典型历史下击暴流个例的多仰角散度场，通过阈值处理方法获得辐合辐散阈值，作为判断下击暴流的一个依据；

S05、针对步骤S03所删选出的对流回波多仰角散度场，对其进行如下检验：对最低层仰角散度场进行检验，提取对流回波范围内散度场中散度的最大值，如果散度最大值符合步骤S04提取的相应散度辐散阈值，则随后对中高层散度场进行辐合识别，如果中高层识别出辐合场，则判断下击暴流概率为高，如果中高层未识别出辐合场，则判断下击暴流概率为较高；

S06、对于步骤S05中最低层仰角提取的散度最大值不符合步骤S04提取的散度阈值情况，则随后提取其最低层仰角上一层散度场内辐散最大值，判断辐散最大值是否大于步骤S04提取的相应散度辐散阈值；如果最低层仰角上一层仰角散度最大值符合步骤S04提取的相应散度辐散阈值，则随后对中高层散度场进行辐合识别，如果中高层识别出辐合场，则判断下击暴流概率为较高，如果中高层未识别出辐合场，则判断下击暴流概率为较低；如果第二层仰角散度最大值不符合步骤S04提取的相应散度辐散阈值，则判断为非下击暴流。