【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及降水估測，尤其涉及一種基于歷史最優系數的s波段雙偏振雷達降水估測方法。
技術介紹
1、天氣雷達定量估測降水是目前短臨業務中的重要組成部分。基于傳統關系的降水估測精度主要受到系數a和b的不穩定變化影響。國內外研究學者通過使用地面觀測站實況降水與雷達反射率資料，建立了適用于特定地區特定時間的z-i關系。受限于天氣類型變化、降水粒子形態、地形高度影響等，系數a和b時空不確定性特征明顯。此外，反射率垂直廓線的變化是客觀存在的，誤差隨著雷達探測水平距離及目標垂直高度增大而增加（joss?et?al,1990），特別是在復雜地下雷達使用高仰角探測避免地物遮擋，會加大這種誤差(bourrel?et?al,1994)。籠統的對某一地區使用固定系數估算降水并非最優方案，因此如何因地制宜設計合理的動態參數降水估測方案是當前業務中需要解決的問題。
技術實現思路
1、有鑒于此，本專利技術的目的在于提出一種基于歷史最優系數的s波段雙偏振雷達降水估測方法，以解決估測降水量公式中系數不能根據地點的不同進行快速調整的問題。
2、基于上述目的，本專利技術提供了一種基于歷史最優系數的s波段雙偏振雷達降水估測方法，包括：
3、s1、對研究區域內s波段雙偏振雷達資料進行拼圖，獲得拼圖產品，所述拼圖產品包括三維反射率、差分反射率、差分相移率觀測量三維拼圖結果z3d、zdr3d、kdp3d，以及二維組合反射率數據；
4、s2、結合雷達雙偏振量等高面產品和高精度地形dem數據，
5、s3、將所述雷達觀測數值場拆分成多個處理單元，用來體現不同地形以及雨團造成的降水差異；
6、s4、搜集歷史資料數據進行雷達拼圖產品再分析，將s1步驟中的觀測量三維拼圖結果與歷史資料數據加工成為完整的三維雷達拼圖資料z 3d1、zdr 3d1、kdp 3d1的數據集，根據s2?步驟中的方案，將完整的z 3d1、zdr 3d1、kdp 3d1數據集加工輸出歷史z higher-dem1、zdr higher-dem1、kdp higher-dem1二維雷達觀測數值數據集；
7、s5、基于處理單元中的二維組合反射率數據，計算獲得處理單元中組合反射率特征碼；
8、?s6、建立處理單元內歷史自動站降水與雷達觀測數值之間的擬合方案：；
9、其中，i 1為自動站觀測降水量數據， a，i，j，k為擬合系數，選取處理單元中覆蓋的自動站觀測降水量數據，并采用插值方法中的鄰近法選取離自動站最近的雷達觀測值，采用逐參數遍歷法，以小步長分別計算上式中 a，i，j，k，通過計算mae取得 a，i，j，k的最優解，使得雷達估測雨強與自動站觀測降水量數據最接近；
10、s7、建立雷達拼圖產品覆蓋范圍內逐處理單元的歷史資料特征數據庫：所述特征數據庫內容包含處理單元序號、每個處理單元中的多個歷史組合反射率特征碼以及與該多個歷史組合反射率特征碼分別對應的多個擬合系數 a，i，j，k，用于后期實時業務運行時候可以快速得到擬合系數；
11、s8、實時檢索處理單元最優擬合方案：在實時運行時重復s5中步驟，得到每個處理單元中的組合反射率特征碼，將該處理單元的組合反射率特征碼與特征數據庫中對應處理單元的多個歷史組合反射率特征碼進行比對，選取偏差最小的作為與其最接近的特征數據庫中組合反射率特征碼，并選取該特征數據庫中組合反射率特征碼對應的擬合系數 a，i，j， k，根據實際觀測的z higher-dem、zdr higher-dem、kdp higher-dem采用公式計算小時雨強：；
12、其中，i2為計算得到小時雨強。
13、可選的，所述s5步驟具體包括：
14、基于處理單元中的二維組合反射率數據mcr，采用histgram方法計算組合反射率數據在處理單元覆蓋范圍內，0-80dbz中每10dbz區間內包含的格點分布數量；
15、計算每10dbz區間內格點分布數量與處理單元中格點總數之間的比值，得到每10dbz組合反射率數據在處理單元中的占比百分值；
16、按順序排放占比百分值作為該處理單元的組合反射率特征碼。
17、可選的，所述s8步驟中偏差計算公式如下：；
18、其中i代表dbz等級分別對應從0-80dbz逐10dbz分布區間序號，代表誤差權重，8個區間對應的誤差權重為（0.8,0.85,0.9,0.95,1,1.1,1.2,1.3），代表實時組合反射率特征碼的占比百分值，代表特征數據庫中組合反射率特征碼的占比百分值，n代表區間數量。
19、在特征碼匹配時，選取較強回波的特征作為重要參考所以誤差權重較高（40dbz以上大于1），較弱回波的特征影響因子較低（40dbz以上小于1），符合氣象中對于強回波更加關注的工作習慣，這樣當較強回波的特征相差較大時，會放大偏差值，避免了較強回波的特征相差較大該組合反射率特征碼被選取，因此可以更好的選出較強回波的特征相近的組合反射率特征碼，從而使通過組合反射率特征碼選擇的擬合系數更加準確。
20、可選的，所述對研究區域內s波段雙偏振雷達資料進行拼圖，獲得拼圖產品包括：讀取雙偏振雷達單站觀測數據，通過單站數據質控、坐標轉換、多站融合的步驟，實現對研究區域內s波段雙偏振量雷達觀測拼圖。
21、可選的，所述s2步驟中，如果最底層觀測值無效則繼續向上兩層搜索尋找有效z 3d、zdr 3d、kdp 3d的觀測值，如果上兩層也無有效值觀測值本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種基于歷史最優系數的S波段雙偏振雷達降水估測方法，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的一種基于歷史最優系數的S波段雙偏振雷達降水估測方法，其特征在于，所述S5步驟具體包括：
3.根據權利要求1所述的一種基于歷史最優系數的S波段雙偏振雷達降水估測方法，其特征在于，所述S8步驟中偏差計算公式如下：
4.根據權利要求1所述的一種基于歷史最優系數的S波段雙偏振雷達降水估測方法，其特征在于，所述對研究區域內S波段雙偏振雷達資料進行拼圖，獲得拼圖產品包括：讀取雙偏振雷達單站觀測數據，通過單站數據質控、坐標轉換、多站融合的步驟，實現對研究區域內S波段雙偏振量雷達觀測拼圖。
5.根據權利要求1所述的一種基于歷史最優系數的S波段雙偏振雷達降水估測方法，其特征在于，所述S2步驟中，如果格點最底層觀測值無效則繼續向上兩層搜索尋找有效Z3D、ZDR3D、KDP3D的觀測值，如果上兩層也無有效值觀測值，則認為該格點無有效觀測值。
6.根據權利要求1所述的一種基于歷史最優系數的S波段雙偏振雷達降水估測方法，其特征在于，所述S3步驟中，
7.根據權利要求1所述的一種基于歷史最優系數的S波段雙偏振雷達降水估測方法，其特征在于，所述S6步驟中選取10分鐘自動站觀測降水量數據與雷達觀測數據進行擬合。
8.根據權利要求1所述的一種基于歷史最優系數的S波段雙偏振雷達降水估測方法，其特征在于，所述方法還包括：
9.根據權利要求1所述的一種基于歷史最優系數的S波段雙偏振雷達降水估測方法，其特征在于，計算獲得每個處理單元的雨強后，所述方法還包括：
...【技術特征摘要】
1.一種基于歷史最優系數的s波段雙偏振雷達降水估測方法，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的一種基于歷史最優系數的s波段雙偏振雷達降水估測方法，其特征在于，所述s5步驟具體包括：
3.根據權利要求1所述的一種基于歷史最優系數的s波段雙偏振雷達降水估測方法，其特征在于，所述s8步驟中偏差計算公式如下：
4.根據權利要求1所述的一種基于歷史最優系數的s波段雙偏振雷達降水估測方法，其特征在于，所述對研究區域內s波段雙偏振雷達資料進行拼圖，獲得拼圖產品包括：讀取雙偏振雷達單站觀測數據，通過單站數據質控、坐標轉換、多站融合的步驟，實現對研究區域內s波段雙偏振量雷達觀測拼圖。
5.根據權利要求1所述的一種基于歷史最優系數的s波段雙偏振雷達降水估測方法，其特征在于，所述s2步驟中，如果格點最底層觀測值無效則...
【專利技術屬性】
技術研發人員：安晶晶，郝瑩，劉杰，劉高平，謝五三，李慧敏，陳剛，陶瑋，魯俊，
申請(專利權)人：安徽省氣象臺，
類型：發明
國別省市：
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