[发明专利]一种多雷达组网协同的冰雹云演变过程立体观测方法

说明书

本发明涉及气象观测领域，提供了一种多雷达组网协同的冰雹云演变过程立体观测方法。目的在于解决现有雷达需时约6分钟完成一次扫描，然而整个冰雹云的发展迅速，存在无法完整观测冰雹云的发展全过程的问题，主要方案包括确定冰雹云早期云体，对冰雹云云体持续跟踪扫描获得RHI观测数据；垂直指向雷达从冰雹云云体发展初期开始即在时域上对冰雹云体进行连续的扫描，得到的垂直观测数据；在时域上将同一时刻的RHI观测数据与垂直观测数据进行关联，得到立体观测数据；对立体观测数据进行质控，得到冰雹云发展变化的真实数据集；然后进行人为标记，得到冰雹初生期、跃增期、酝酿期、降雹期、衰退期全过程中冰雹云多种宏微观物理参数演变特征。

技术领域

本发明涉及气象观测领域，提供了一种多雷达组网协同的冰雹云演变过程立体观测方法。

背景技术

冰雹介绍：中国是冰雹灾害较严重的国家之一，每年给我国的农业、电力、交通、建筑、人民财产以及生命安全等各方面带来巨大的损失。冰雹灾害是强对流风暴引发的一种气象灾害，常发生在对流较旺盛的过渡季节，一般在５月到９月之间。冰雹具有发展速度快，降雹时间短，破坏力强等特点，其发生常伴随大风和强降水等灾害性天气过程。具体来说，冰雹灾害的局地性较强，一般影响范围在几千米以内；冰雹发展过程历时很短，一般降雹时间持续几分钟后冰雹云开始消散，降雹时间持续半小时以上的冰雹事件较少；冰雹的形成与发生受地形影响严重，可以简单认为，在其他触发机制一定的情况下，地势越复杂的地方，越容易发生降雹事件。基于以上冰雹灾害给人们生活各方面带来的影响和冰雹云发展变化的突出特点，冰雹云识别与冰雹预报方法不断被提出，同时强天气监测及预警设备不断升级。冰雹云典型特征：发展迅速，上升速度很快，其生命史分为为初生、跃增、酝酿、降雹、衰退等几个阶段，一般时间为30-90分钟，其中初生期：10多分钟，跃增期：2-8分钟，云顶高度上升速度很快，几分钟可上升几公里，反射率迅速增加，酝酿期：3-9分钟、降雹期：几分钟到几十分钟、衰退期：几分钟。

由于冰雹云发展变化速度快，现有雷达体扫模式，采用的天气雷达VCP21体扫模式设计为针对浅层对流天气，其完整体扫含9个独立PPI扫描，需时约6分钟完成一次扫描，因此，现有雷达捕捉发展迅速的强对流冰雹天气过程的快速变化探测及识别能力远远不足，对于人影防雹指挥能力及效果评估，存在很大的缺陷。要解决科学防雹技术及效果评估，需要对于冰雹云演变过程进行精细化观测，才能得到冰雹云发展变化机理等特征，因此本发明提出基于多雷达及卫星的协同立体观测技术，能够对冰雹云演变过程的进行精细观测。

现在的冰雹云识别方法主要是雷达反射率大小为标准，对冰雹云演变过程不能分辨，不能判定冰雹云发展变化特征，只是当大于一定阈值时判定为冰雹，然后进行指挥防雹作业，但作业方式不同的地方存在差别，有的地方采用定量播撒的方式、有的地方采用过量播撒的方式进行防雹作业，播撒部位与播撒时机都是随意的，没有统一标准、没有科学方法指导，作业效益差。

现有的冰雹云观测方法采用固定式 VCP21 常规业务体扫扫描方式通过反射率大小进行识别或双偏振雷达也是采用业务体扫扫描方式通过综合分析各偏振参量的方式进行识别。

现有的技术方案基本是6分钟完成一个体扫，存在周期过长以及在几个固定角度上扫描对发展变化迅速的冰雹云不能观测到云体的变化过程，不能清楚的认识冰雹云发展、变化等特征。6分钟内，冰雹云体可能发生显着变化，并迅速上升（每秒可达几十米的上升速度），该变化过程尤其是垂直方向云体变化按现有体制根本没法观测到。

发明专利申请号201910771501 .2即“对流单体降雹偏振雷达ZDR柱在线监测数据预警方法”的发明专利，此发明是根据偏振雷达ZDR柱的库数监测值和ZDR柱内 ZDR的最大值的在线监测数据快速预测降雹的可能性，在保证准确预警的基础上简化了分析和运算过程，从而实现在降雹前及时预警。与本发明中针对冰雹云发展过程观测从方法到机理都不同。

发明内容