[发明专利]一种雷达回波零度层亮带智能识别预警方法

摘要

本发明公开一种雷达回波零度层亮带智能识别预警方法，该方法以天气雷达资料为主要数据源，对雷达回波零度层亮带进行智能识别和预警，通过3个判定公式以及一系列计算流程，将以往需要由气象业务人员主观分析、判定的业务流程自动化、标准化，对雷达回波零度层亮带的各种潜在特征进行客观且定量地分析，提高了相关业务的实时性和预警的时效性，为相关业务的自动化、智能化开展提供一种新的技术手段。本发明的一种雷达回波零度层亮带智能识别预警方法，利用上一时刻的雷达基数据文件和常规探空观测资料、数值模式资料，对“疑似”或“确定”存在零度层亮带进行细化分区，提高了对雷达回波零度层亮带识别的客观性和准确性。

主权项

1.一种雷达回波零度层亮带智能识别预警方法，其特征在于：包括如下具体步骤：/n步骤1：读取一个雷达基数据文件，从该文件中提取基本反射率信息，记为其中，表示雷达探测的仰角，γ[j]∈{γ_min,…,γ_max}表示雷达探测点到雷达中心点的距离，ω[k]∈{ω_min,…,ω_max}表示雷达探测点的方位角；/n步骤2：定义一个集合H，将雷达探测区间按垂直高度划分为若干等份，每份垂直高度定义为Alt_N，集合H表示为：/nH∈{Alt_min,Alt_min+Alt_N,Alt_min+Alt_N×2,…,Alt_max}/n其中，Alt_min和Alt_max分别表示雷达探测的最小垂直高度和最大垂直高度；Alt_N为经验阈值，Alt_N为整数，取值范围为[5,20]；/n步骤3)定义数组VA[i]，依次记录与探测点具有相同方位角且位于同一垂线上的探测点的基本反射率数据，其具体步骤为：/n步骤3.1)定义数组VA[i]，令中i＝0，j＝0，k＝0，将存储到VA[i]，记为VA[0]；/n步骤3.2)令i不断自增1至仰角找到所有与探测点具有相同方位角且位于同一垂线上的探测点的基本反射率数据，记为并将探测点的基本反射率数值存储到VA[i]，其中，的计算方法为：/n /n步骤4)将步骤3.2)中数组VA[i]中数值最大的元素记为VA[i_max]，记录其在数组中的位置为i_max，然后判断VA[i_max]是否满足以下公式1，如果满足，则进入步骤5)；反之，则进入步骤8)：/n /n式中，VA[i_max-1]和VA[i_max+1]分别表示数组VA中第i_max-1个和第i_max+1个元素；表示集合中元素的数量，即不同仰角的数量；Thd_A是一个经验阈值，取值范围为[5,20]，单位为dBZ；/n步骤5)存储VA[i]中数值最大的元素在数组中的位置i_max，清空数组VA[i]，将步骤3.1)中i和j重置为0，k自增1，即k＝1，并将存储到VA[i]，记为VA[0]；再按照步骤3.2)的方法，依次记录与探测点具有相同方位角且位于同一垂线上的探测点的基本反射率数据，重新存储至数组VA[i]；/n步骤6)定义变量A(γ[j])和C(γ[j])，其中，A(γ[j])和C(γ[j])的初始值均为0；/n取上步中的i_max，并以该i_max的值判断当前数组VA[i]是否满足公式1，如果满足，则将变量A(γ[j])和C(γ[j])分别自增1；反之，则仅将变量C(γ[j])自增1，A(γ[j])的值保持不变；/n步骤7)定义二维数组E(δ,h)，该二维数组中的各个元素初始值均为-1；/n其中，δ∈{γ_min,…,γ_max}；h∈H，h的计算方法包括如下步骤：/n首先，计算探测点的垂直高度Vh，计算方法为：/n然后，确定上述垂直高度Vh在步骤2中阈值范围H中所属区间，并将该区间的下界值赋给h；/n最后采用步骤5和步骤6的方法，令k不断自增1至方位角ω[k]＝ω_max，分析变量A(γ[j])和C(γ[j])是否满足以下公式2，如果满足，则将变量E(δ,h)标记为1；反之，则将变量E(δ,h)标记为0，得到距离库长γ[0]对应的判定值E(γ[0],h)：/n /n其中，Thd_B是一个经验阈值，取值范围为[0.4,1]；/n步骤8)将步骤3.1)中i和k重置为0，j不断自增1，采用步骤3～步骤7的方法，直到γ[j]＝γ_max，得到所有距离库长对应的判定值E(γ[j],h)，即E(δ,h)；/n步骤9)以列为单位，找出步骤8中所有距离库长对应的判定值E(δ,h)中每一列元素中取值连续为1的且连续为1长度最长的一段序列，并将该序列长度记为Len_max(h)；/n再将所有满足Len_max(h)>Thd_C的序列长度Len_max(h)按大小进行排序，从中找出最大的前Trd_D个列，并记录下这些列的h，记为RH，RH是一个数组，该数组中的元素项记为RH(s)，其中，s为自然数；Trd_C是一个经验阈值，取值范围为[5,MaxDis]，MaxDis表示雷达探测的最大距离；Trd_D为一个经验阈值，取值范围为[1,4]；/n步骤10)如果RH(s)中没有任何高度信息，则可判定步骤1所取的雷达基数据文件中不存在零度层亮带；如果RH(s)中存在1个或多个高度信息，那么在这些高度层上，可判定为疑似存在零度层亮带。/n