一种天气雷达组网探测覆盖面积的计算方法

为了有效提取雷达组网探测范围的外围包络图和覆盖面积,利用内点剔除法提取多台雷达组网后的不规则图形外围包络图,再用逐点排序法按一定排序重构不规则图形外围包络点使其构成一个闭合图形,最后利用梯形积分法计算闭合的不规则图形的面积;考虑了地图的边界对探测范围的影响,将边界以外的探测范围剔除,使计算面积更为准确。基于Matlab App designer界面化设计工具,搭建了“雷达组网探测覆盖面积智能计算平台”,在广东省地区开展仿真试验及实例应用,实现对多台雷达组网探测覆盖范围的展示和面积计算,提高雷达覆盖范围计算效率,而计算结果可供雷达在部署建设前和建设后的覆盖范围进行评估和参考。

数字化天气雷达组网拼图算法

数字化天气雷达组网拼图系统的建设是气象观测业务发展的趋势和重点。针对不同波长的常规数字化天气雷达和多普勒天气雷达拼图存在的问题 ,在系统介绍数字化天气雷达组网拼图的基本原理和具体算法的基础上 ,采取了 d BZ转换和衰减订正等技术措施 ,较好地解决了多部天气雷达观测回波的可比性、代表性等问题 ,得到了较好的拼图结果。业务实验表明 ,通过采用给定的拼图算法 ,组建由多部不同波长天气雷达组成的天气雷达网是可行的。

基于组网天气雷达的台风定位方法探讨

利用组网天气雷达格点反射率因子确定登陆台风的中心位置,根据台风的反射率因子表现出对称特征,提出一种简单的定位方法———相关法,该方法具有较高的时间分辨率,能对临近登陆台风连续定位。通过2008年台风"黑格比"与2009年台风"天鹅"两个实例验证了该方法的可行性。结果表明:该方法能较好地确定台风中心位置,以中央气象台给出的结果作为标准,绝对误差在15km以内。利用径向速度确定台风中心的定位结果与相关法的结果进行了比较,并指出两种方法的优缺点:前者主要受到探测距离和处理速度模糊的限制,后者主要依赖于台风眼区及其周围具有较为典型台风的完整回波结构;前者只要对台风眼区具有较好的水平环流就可以确定台风中心位置,后者则可以避免处理速度模糊的问题和具有较好的观测范围。对于天气雷达在确定台风中心方面的应用,考虑到各种定位算法上的一些限制,业务上最好考虑采用人机交互的方式来确定台风的中心位置。

组网雷达估测降水系统并行化方案的设计与实现

国家气象局天气组网雷达定量估测降水系统不仅拥有较大的计算量,而且具有较大的数据吞吐量,同时对实时性要求较高。如果缩短其执行时间,无疑将会带来巨大的收益。鉴于这些特点,使用VTune Amplifer XE对串行程序进行了热点分析和并行性分析,得出程序中有较多线程级并行性,从而制定了相应的并行化方案;然后使用Win32多线程和OpenMP两种技术对该程序在Intel四核处理器平台上进行了并行化。程序主要由单站处理和组网处理两部分组成。由于计算资源的限制,并行后的单站处理程序只有大约10%的性能提升,而组网处理程序则可以达到近似线性的性能提升。通过调整计算负载,并行化版本的加速比可以达到5.5。最后,可以得出该并行化方法适用于计算密集且数据吞吐量较大的一类应用。

组网雷达在暴雨过程低层水平风场反演试验初步研究

从实际应用考虑,略去基于组网雷达的两步变分法目标函数中与反射率因子有关的约束项。为验证简化后的两步变分法的风场反演能力及稳定性,设计了水平分辨率、垂直层数、垂直分辨率、反演区域以及反演中心等约束条件对水平风场反演结果影响的敏感性试验。通过对重庆地区的2次暴雨过程在3 km高度上的水平风场反演试验分析,发现简化后的两步变分法对暴雨过程低层水平风场的反演具有较高的可靠性,且各设计试验条件下的反演结果较稳定。具体表现为反演的水平风场能够反映出暴雨过程的中-β尺度流场结构特征,且2次过程在低层存在的中-β尺度强回波区与反演风场辐合区配置较好。

“天鹅”台风风场结构特征

为了进一步认识台风的动力结构特点,利用组网天气雷达产品三维格点反射率因子资料与两步变分法反演出三维风场,对2009年第7号台风天鹅风场结构做了分析,结果表明:两步变分法较好地反演出"天鹅"台风的水平环流结构;在4km高度上,最大风圈半径内,平均切向风速接近Rankine涡旋模型,通过拟合该高度上最大风圈半径上的切向速度,得到具有周期为2π的正弦形式的函数,说明"天鹅"台风具有非对称波数为1的特征;通过垂直剖面上的结构特点分析,说明"天鹅"台风在低层并不具有一致的入流气流,而在高层也不具有一致的出流气流。