[发明专利]一种S波段天气雷达和Ka波段云雷达的反射率融合方法

说明书

本发明涉及一种S波段天气雷达和Ka波段云雷达的反射率融合方法，属于气象雷达产品应用领域。本发明为融合S波段天气雷达和Ka波段云雷达反射率，利用两部雷达体扫模式下的基数据，通过S波段天气雷达质量控制、三维分层格点化，Ka波段云雷达质量控制、反射率衰减订正、三维分层格点化，在两部雷达重合区域采用最大值法计算各层反射率，最终实现两部雷达的分层及组合反射率的产品融合。该方法实现了S波段天气雷达和Ka波段云雷达的反射率融合，增强了雷达从弱降水到显著降水以及对流天气全生命周期的监测能力，适用于天气监测预警、降水和云物理分析。

技术领域

本发明属于气象雷达产品应用领域，具体涉及一种S波段天气雷达和Ka波段云雷达的反射率融合方法。

背景技术

我国已经建成了S、C、X波段厘米波天气雷达网，在降水、灾害性天气的监测中提供了坚实的保障基础。但是灾害性天气早期发展的弱回波和毛毛雨等弱降水回波的监测能力还存在明显不足。鉴于此，部分保障部门在已有天气雷达的基础上补充建设Ka、W波段毫米波云雷达以提高弱回波的早期监测能力。由于云雷达在保障部门中使用仍然较少，而且天气雷达和云雷达属于不同的探测体制，产品一般都是分开显示，另外云雷达的毫米波在穿过显著降水和发展旺盛对流时衰减明显，导致当前两类反射率产品的融合工作国内还很少涉及。而本文提出的两类雷达反射率产品融合方法可以有效解决该问题。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是如何提供一种S波段天气雷达和Ka波段云雷达的反射率融合方法，以解决当前两类气象雷达产品反射率的数据融合问题。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提出一种S波段天气雷达和Ka波段云雷达的反射率融合方法，该方法包括如下步骤：

S1、S波段天气雷达质量控制和三维分层格点化

S11、基数据解析

S波段天气雷达6分钟完成1次体扫并生成1个基数据文件；包括9个仰角和360个方位角，其中仰角对应0.5°、1.5°、2.5°、3.5°、4.5°、5.5°、10°、15°、19°；方位角范围在0-360°，间隔1°；雷达的水平和垂直波束宽度均为1°；有效探测距离为210km，距离库为300m；按照雷达约定格式读取逐个仰角的反射率数据；

S12、天气雷达反射率数据质量控制

去掉非回波，去掉各仰角面上分散孤立的回波，进行同一仰角水平纹理质量控制，进行低仰角垂直差值质量控制；

S13、三维分层格点化

雷达球坐标系转换成笛卡尔坐标系；将雷达的仰角、方位角、斜距转换成经度、纬度、高度，对雷达各仰角上的反射率进行三维分层格点化；水平分辨率为0.003°×0.003°；垂直层次由1-10km，间隔1km；雷达探测距离为210km；结合水平分辨率，定好笛卡尔坐标系中的东西方向起始和终止经度、南北方向起始和终止纬度以及相应的水平网格点；

综合雷达波束宽度，逐仰角逐方位计算反射率所在位置对应的经度、纬度、高度区域；在垂直方向上采用线性插值，得到规定高度上反射率对应的经度和纬度区域；在水平方向上，如果指定高度的一个格点对应多个仰角和方位角数据，取反射率最大值作为该格点反射率；

S2、ka波段天气雷达质量控制、反射率衰减订正、三维分层格点化

S21、基数据解析

Ka波段云雷达8分钟完成1次体扫并生成1个基数据文件；包括7个仰角和360个方位角，其中仰角对应5°、10°、20°、30°、40°、50°、80°；方位角范围在0-360°，间隔1°；雷达的水平和垂直波束宽度均为0.4°；有效探测距离为30km，距离库为30m；按照云雷达约定格式获取逐个仰角的反射率数据；