[发明专利]基于风廓线雷达组网的水平散度廓线反演方法

说明书

本发明提供一种基于风廓线雷达组网的水平散度廓线反演方法，包括：采用模拟分析方法，评估每部风廓线雷达的水平散度反演结果对其水平风的敏感性，以及风廓线雷达距离的确定规则和三角形最大内角和三角形面积的确定规则；根据确定的结果，选择三个目标风廓线雷达，并根据风廓线雷达中尺度组网近实时风垂直廓线产品数据文件，得到三个目标风廓线雷达形成的三角形内某个垂直高度层的水平散度。本发明提供一种基于风廓线雷达组网的水平散度廓线反演方法，是一种适用于对流触发前期信号监测预警的水平散度垂直廓线最优反演方法，可减小水平散度反演误差，提高强对流监测和短临预警的精细精准程度，进而为优化风廓线雷达中尺度站网布局提供支撑。

技术领域

本发明属于中尺度气象和大气探测技术领域，具体涉及一种基于风廓线雷达组网的水平散度廓线反演方法。

背景技术

强对流天气是最严重的灾害性天气之一，国内外许多研究表明热力不稳定条件和动力抬升信号在强对流触发和随后的演变过程中起着重要作用。在对流发生前大气散度和垂直速度等与动力抬升密切相关的参数反演方面，前人借助三角形法，基于三个不共线的风廓线观测站点，利用三角形各顶点的经纬度坐标和垂直风廓线数据，反演出该三角形上空水平散度、相对涡度和垂直速度等大气动力参数，可避免将风场插值到格点带来的误差。

可提供连续风廓线观测的风廓线雷达是实现散度等大气动力参数廓线的代表性设备。基于三台风廓线雷达组成的三角形可实现大气动力参数廓线连续反演，进而揭示大气动力结构演变特征，助力中尺度系统发生发展过程的监测预警。然而，不同的风廓线雷达之间的距离，以及三角形形状(如：钝角、直角和锐角)的改变对散度反演结果产生很大的影响，导致上述散度廓线反演算法和技术随着不同的三角形组网对反演结果产生很大的误差。因此，如何减小散度廓线反演误差，是目前需要重点解决的问题。

发明内容

针对现有技术存在的缺陷，本发明提供一种基于风廓线雷达组网的水平散度廓线反演方法，可有效解决上述问题。

本发明采用的技术方案如下：

本发明提供一种基于风廓线雷达组网的水平散度廓线反演方法，包括以下步骤：

步骤1，对于由多部风廓线雷达组成的中尺度网，采用模拟分析方法，评估每部风廓线雷达的水平散度反演结果对其水平风的敏感性；

步骤2，采用模拟分析方法，评估水平散度反演结果对风廓线雷达距离的敏感性，得到风廓线雷达距离的确定规则；

步骤3，采用模拟分析方法，评估水平散度反演结果对三角形形状的敏感性，得到三角形最大内角和三角形面积的确定规则；

步骤4，对于由多部风廓线雷达组成的中尺度网，按步骤1确定的风廓线雷达的水平散度反演结果对其水平风的敏感性，选择对水平散度反演结果敏感性低于设定阈值的风廓线雷达，并按照步骤2和步骤3确定的风廓线雷达距离、三角形最大内角和三角形面积的确定规则，选择三个目标风廓线雷达，并根据风廓线雷达中尺度组网近实时风垂直廓线产品数据文件，得到三个目标风廓线雷达形成的三角形内某个垂直高度层的水平散度D。

优选的，步骤1具体为：

步骤1.1，对于被评估的风廓线雷达，表示为：第三部风廓线雷达P3；构建由第一部风廓线雷达P1、第二部风廓线雷达P2和第三部风廓线雷达P3组成的等边三角形；

步骤1.2，建立平面直角坐标系，x轴和y轴分别为东西和南北方向，并定义向东和向北为正方向；在平面直角坐标系中，第一部风廓线雷达P1、第二部风廓线雷达P2和第三部风廓线雷达P3的坐标分别为：(x₁,y₁)、(x₂,y₂)、(x₃,y₃)；