基于模糊逻辑的冰雹天气雷达识别算法

该文确定了冰雹天气的5个雷达识别指标和不同季节识别指标对应的隶属函数,采用等权重系数法建立了基于模糊逻辑原理的冰雹天气识别算法。应用雷达回波拼图数据、冰雹灾害报告和常规探空资料,对2008—2012年华北地区103个冰雹样本进行了识别效果检验,给出了识别评分结果、识别提前量和冰雹位置等。结果表明:华北区域性冰雹的识别命中率、虚警率和临界成功指数分别为73.9%,36.4%和51.9%,其中石家庄地区的零散冰雹能够被完全识别,最大直径超过30 mm冰雹对应风暴单体综合识别判据在0.85以上;在空间分布上,被识别到可能出现冰雹的风暴单体区域和实况有冰雹的测站空间分布基本一致,冰雹出现位置一般位于强风暴单体的周边区域;相对单要素识别,综合识别算法识别准确率有所提高,识别范围得到改善,自动化程度也较高;冰雹被识别到的最早时间普遍早于冰雹出现时间,平均提前量为30 min。

利用雷达回波三维拼图资料识别雷暴大风统计研究

应用雷达回波三维组网拼图数据、加密自动站和地面灾害大风资料,对2008—2012年京津冀地区20次区域性雷暴大风天气过程进行了统计。检验了基于模糊逻辑建立的利用回波强度识别大风的算法,分析了大风出现的位置。该大风识别算法确定了雷暴大风的6个雷达识别指标及其对应的权重系数和不同季节的隶属函数。检验分析块状回波、带状回波和片状回波3类大风过程的识别效果,结果表明:块状回波类大风是由孤立的强单体风暴引发的,风暴单体具有回波强、回波顶高、垂直积分液态水含量大和移动快等特点,雷暴大风多出现在风暴单体附近且二者移动路径一致;带状回波的长度远大于宽度,主要包含飑线和弓状回波,大风影响范围广且多位于带状回波的前沿一带;片状回波多指大面积层云回波中镶嵌着强回波单体块的混合回波,对应出现的雷暴大风多位于风暴单体的周边区域。3类回波识别到的可能出现大风区域与实测大风范围基本吻合,块状、带状和片状3种类型的雷暴大风命中率分别为96.2%、68.6%和45.3%,漏报率分别为3.8%、31.4%和54.7%。由于垂直积分液态水含量偏低和回波强度弱,片状雷暴大风识别漏报相对较多;空报原因除了与测站分布稀疏有很大关系外,也与识别算法本身有关。识别检验证明雷暴大风综合识别方法是合理可靠,切实可行的,可以为雷暴大风的短时临近预警业务和系统开发提供技术支撑,这一工作也为进一步预警大风出现的位置提供了基础。

多普勒天气雷达组网拼图有效数据区域分析

在正常情况下,由于天线仰角和地球曲率原因,雷达波束位置在远距离处要比近距离处高。当雷达电磁波能量被部分阻挡时,回波强度观测值低估;被完全挡住时,探测不到地物后的目标。该文利用高分辨率地形高程数据计算波束阻挡率,确定组网拼图有效数据区域以及波束部分阻挡时的回波强度订正方法。根据业务观测模式VCP11及VCP12的14个仰角值,在标准大气假定下,对湖南、江西、浙江、福建、广东、广西和海南已建多普勒天气雷达组网的数据有效区域进行计算,绘制出海拔1500 m,3000 m和6000 m高度上有效区域图。分析结果表明:CAPPI数据有效范围比等射束高度图更能反映出多普勒天气雷达业务观测范围;若采用VCP12模式观测,与采用VCP11或VCP21模式观测相比,不仅增加低层探测密度,而且可扩大雷达实际探测距离,其回波数据更适合于组网拼图。

天气雷达资料的三维格点化及拼图初探

雷达资料的网格化及拼图在气象业务中有重要的意义。给出了雷达资料网格化及其拼图的原理和流程,在此基础上利用商丘、徐州、盐城雷达站资料对2009年6月3～4日发生在该地区的超级单体风暴的雷达资料进行网格化处理和3种方法拼图试验。结果表明,最大值法能够较好地反映单体的实际特征;作为一种新的雷达拼图应用形式,进行出了雷达回波的时间序列拼图,分析显示,时间序列拼图能够较好地表征超级单体风暴的发生、发展、移动路径,有助于研究中小尺度系统的结构、演变。

基于“云+端”架构的江西省雷达拼图系统设计

及时准确的天气雷达产品对灾害性天气监测预报预警具有重要作用,为进一步提高雷达产品处理效率,基于融入气象大数据云平台(“天擎”)的建设理念,设计与开发了“云+端”技术架构的江西省雷达拼图系统,采用数据源感知、顺序任务、定时任务等多种调度机制,实现了雷达资料的质量控制、网格化处理、数据缓存、组网拼接等实时快速处理。基于集约化统一监控思想,研发了系统运行的全流程监视与异常告警功能。依托“天擎”的数据、计算资源,构建了分布式并行的系统运行环境,对江西省及周边省份22部多普勒天气雷达进行组网拼图处理,实时制作江西省逐6 min、0.01°分辨率的单站及区域组网的雷达数据产品。产品纳入“天擎”统一标准化存储管理,为全省精细化气象业务提供了在线服务支撑。基于“天擎”统一加工流水线的雷达拼图系统显著提高了数据处理时效,为推进构建“云+端”的新气象业务提供了技术参考。

华南暴雨试验资料的集成处理及显示

在华南暴雨试验中,采用了多种先进的探测系统,不同探测系统采用测量原理不同,资料的时空分辨率及探测精度有差异,为资料的集成带来一定的难度。针对华南暴雨试验的资料,提出多种资料集成和显示方案。多种探测资料的集成处理包括了对资料的预处理、反演、坐标归一化等,并在其基础上建立了互联网上的气象数据动态查询、站网雷达基数据的处理显示系统,利用可以管理和分析大型多维动态复杂数据集的微机可视化系统PC-Vis5D,实现了单部雷达资料、中尺度数值模式输出结果与观测真实数据的动态集成分析显示。

雷达站网资料在长江流域暴雨试验中的应用

阐述了新一代天气雷达站网资料拼图技术在长江流域暴雨试验中的应用 ,内容包括雷达基数据的处理转换、站网资料的一致性处理方法、不同波段雷达资料的拼图策略、风场反演、结果的综合显示 ,并以此为基础建立了雷达站网综合拼图软件系统 ,利用该系统对 2 0 0 1年、2 0 0 2年长江中下游地区暴雨试验期间的雷达组网中不同型号雷达的探测基数据 ,进行了资料处理转换和站网综合拼图。

基于消息调度的江西省天气雷达拼图技术方法

为提高多普勒天气雷达资料处理效率,基于消息中间件技术、数据缓存等技术,开展了雷达资料处理与组网拼图技术应用研究。采用RabbitMQ消息中间件,实现雷达资料质量控制、网格化处理、数据缓存等实时调度处理。采用多进程技术,实现雷达资料组网拼图和可视化绘制。在此基础上,构建分布式并行业务运行系统,对江西省8部多普勒天气雷达进行组网拼图处理,实时制作时空分辨率分别为6 min和0.01°的雷达拼图产品。基于消息的雷达拼图技术显著提高了数据处理时效,满足了天气监测预警等精细化气象业务服务需求。

区域自动站小时降水量质量控制方法的研究

通过多部雷达拼图经纬度网格点资料,利用雷达Z-R关系对宜春市256个区域自动观测站小时降水量资料进行了计算和统计分析,得出了不同条件下Z-R关系中A和b这两个参数的合理取值,并对256个区域自动观测站小时降水量资料进行了质量控制方法的研究,实现了对256个区域自动站小时降水资料质量控制的实时短信报警工作。

基于GIS的内蒙古中部地区多源雷达回波拼图

为了做到内蒙古中部地区天气的实时监测,研究了该地区新一代天气雷达基本反射率产品和713雷达平显回波等多源雷达回波数据的拼合方法。首先阐述了两类回波数据的存储结构和格式,然后设计了两类径向数据向二维矩阵数据转换的算法,研究了该类数据转为栅格类型存储的直角坐标绘制模式,并采用ArcGISEngine二次开发组件进行了实现。最后基于GIS技术研究了两种回波图像进行区域拼图的方法,并设计了回波图像拼合平台,其能够根据用户的选择条件实时对该地区4部雷达的回波图像进行拼合。在包头市气象局的测试应用表明,该平台可实现内蒙古中部地区天气的实时监测,同时为气象预报员制作气象预警预报提供辅助决策。