【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于雷達氣象資料應(yīng)用，尤其涉及一種非降水回波的初始場反演方法和系統(tǒng)。
技術(shù)介紹
1、數(shù)值預(yù)報中經(jīng)常會出現(xiàn)虛假預(yù)報的情況，即對于快速移動的系統(tǒng)可能會出現(xiàn)兩個雨帶，其中一個是真實的，一個是虛假的，在循環(huán)同化中這個問題可能會加劇。目前主要是通過大規(guī)模分析約束來抑制虛假對流，主要技術(shù)為減少水蒸氣和水凝物，這種方案只能對非降水回波的水汽含量進行粗略估計，且包含不隨時間和空間變化的固定常數(shù)，需要反復(fù)試驗才能得到最優(yōu)值，然而在初始時刻僅有水汽被輕微調(diào)整，但對動力場和熱力場沒有足夠調(diào)整，新的對流仍然會在虛假區(qū)域被觸發(fā)，周圍區(qū)域的水汽在動力場的作用下會迅速補充，對流會在隨后的時刻迅速重新發(fā)展。為此，研究人員采用另外一種方案，設(shè)定無雨回波區(qū)域最大垂直速度平均值接近0，來抑制虛假對流，然而這種方案只能用于改善對流的位置偏差，而不能改善對流的強度偏差。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本專利技術(shù)提出一種非降水回波的初始場反演方法和系統(tǒng)，以徹底壓制虛假對流，減弱假對流區(qū)域和其他周圍區(qū)域之間的熱量和動量交換。
2、本專利技術(shù)的技術(shù)方案如下：
3、一種非降水回波的初始場反演方法，所述初始場包括水汽含量、水凝物和風(fēng)場三類數(shù)據(jù)，包括：
4、將雷達反射率數(shù)據(jù)進行相關(guān)于數(shù)值天氣預(yù)報模式空間格點坐標系的稀疏化處理，獲取觀測組合反射率因子，再基于所述觀測組合反射率因子進行降水回波區(qū)和非降水回波區(qū)的劃分；
5、將數(shù)值天氣預(yù)報模式中背景變量信息進行等效累加，
6、將同屬于非降水回波區(qū)域和強降水回波區(qū)域的區(qū)域作為非降水回波的反演區(qū)域，其他區(qū)域為非反演區(qū)域；
7、對反演區(qū)域進行水汽含量反演、水凝物反演以及風(fēng)場反演；
8、將反演區(qū)域與所述非反演區(qū)域的邊界區(qū)域進行行水汽含量、水凝物和風(fēng)場的平滑處理。
9、進一步地，所述將雷達反射率數(shù)據(jù)進行相關(guān)于數(shù)值天氣預(yù)報模式空間格點坐標系的稀疏化處理，獲取觀測組合反射率因子，再基于所述觀測組合反射率因子進行降水回波區(qū)和非降水回波區(qū)的劃分的具體方法包括：
10、將雷達極坐標系中具有徑向距離、仰角和方位角的雷達反射率因子稀疏化到數(shù)值天氣預(yù)報模式空間格點坐標系，獲得每個格點的觀測反射率因子，并計算各格點在垂直方向的觀測反射率因子最大值，得到觀測組合反射率因子；若所述觀測組合反射率因子超過第一閾值，則確定為觀測得到的降水回波區(qū)，其余為觀測得到的非降水回波區(qū)。
11、進一步地，所述將數(shù)值天氣預(yù)報模式中背景變量信息進行等效累加，獲取模式組合反射率因子，再基于所述組合反射率因子進行模式強降水區(qū)和模式弱降水區(qū)的劃分的具體方法包括：
12、基于數(shù)值天氣預(yù)報模式中背景變量信息，計算各水凝物等效反射率，累加得到總等效反射率并轉(zhuǎn)換為模式反射率因子，并計算數(shù)值天氣預(yù)報模式空間格點坐標系中各個格點垂直方向的模式反射率因子最大值，得到模式組合反射率因子；若所述模式組合反射率因子超過第二閾值，則確定為強降水區(qū)，其余則確定為弱降水區(qū)。
13、進一步地，所述水汽含量反演的具體方法包括：
14、確定反演區(qū)域在數(shù)值天氣預(yù)報模式空間格點坐標系下每一高度層的各格點在水平方向的影響半徑，進一步確定每一高度層各格點的影響區(qū)域；
15、對于每一高度層各格點在數(shù)值天氣預(yù)報模式中對應(yīng)的水汽含量分析值(可從背景變量信息得到)，將每個格點影響區(qū)域內(nèi)所有格點水汽含量分析值的均值與第三閾值的乘積作為該格點的水汽含量反演值；由此獲得反演區(qū)域內(nèi)不同高度層的水汽含量反演值。
16、進一步地，所述風(fēng)場反演的具體方法包括：
17、確定反演區(qū)域在數(shù)值天氣預(yù)報模式空間格點坐標系下每一高度層的各格點在水平方向的影響半徑，進一步確定每一高度層各格點的影響區(qū)域；
18、對于每一高度層各格點在數(shù)值天氣預(yù)報模式中對應(yīng)的風(fēng)場分析值，所述風(fēng)場分析值包括模式u分量以及模式v分量，將每個格點影響區(qū)域內(nèi)所有格點風(fēng)場分析值的均值作為該格點的風(fēng)場反演值；由此獲得反演區(qū)域內(nèi)不同高度層的風(fēng)場反演值。
19、進一步地，所述水凝物反演的具體方法包括：
20、進行反演區(qū)域內(nèi)有無水凝物的判斷，基于觀測組合反射率因子與第四閾值進行比較，若觀測組合反射率因子大于第四閾值的區(qū)域采用溫度判定法進行水凝物反演，其他區(qū)域無水凝物，不進行水凝物反演。
21、進一步地，所述將反演區(qū)域與所述非反演區(qū)域的邊界區(qū)域進行行水汽含量、水凝物和風(fēng)場的平滑處理的具體方法包括：
22、獲取反演區(qū)域與非反演區(qū)域的邊界區(qū)域在數(shù)值天氣預(yù)報模式空間格點坐標系下每一高度層的格點，逐高度層地采用如下公式分別進行每一格點的水汽含量、水凝物和風(fēng)場的平滑處理：
23、
24、式中，為平滑處理后的格點(i，j)的水汽含量、水凝物或風(fēng)場反演值；xi+m,j+n為格點(i+m，j+n)的水汽含量、水凝物或風(fēng)場反演值。
25、一種非降水回波的初始場反演系統(tǒng)，所述初始場包括水汽含量、水凝物和風(fēng)場三類數(shù)據(jù)，包括觀測劃分模塊、組合劃分模塊、判定模塊以及反演模塊；
26、所述觀測劃分模塊，用于將雷達反射率數(shù)據(jù)進行相關(guān)于數(shù)值預(yù)報模式空間格點坐標系的稀疏化處理，獲取觀測組合反射率因子，再基于所述觀測組合反射率因子進行降水回波區(qū)和非降水回波區(qū)的劃分；
27、所述組合劃分模塊，用于將數(shù)值天氣預(yù)報模式中背景變量信息進行等效累加，獲取模式組合反射率因子，再基于所述組合反射率因子進行模式強降水區(qū)和模式弱降水區(qū)的劃分；
28、所述判定模塊，用于將同屬于非降水回波區(qū)域和強降水回波區(qū)域的區(qū)域作為非降水回波的反演區(qū)域，其他區(qū)域為非反演區(qū)域；
29、所述反演模塊，用于對反演區(qū)域進行水汽含量反演、水凝物反演、以及風(fēng)場反演。
30、一種電子設(shè)備，所述電子設(shè)備包括存儲器和處理器，該存儲器存儲有計算機程序，所述處理器用于調(diào)用并運行所述存儲器中存儲的計算機程序執(zhí)行如上任一項所述的方法。
31、一種計算機可讀存儲介質(zhì)，所述計算機可讀存儲介質(zhì)存儲有計算機程序，所述計算機程序被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)如上任一項所述方法的步驟。
32、相比于現(xiàn)有技術(shù)本專利技術(shù)具有如下有益效果：
33、本專利技術(shù)提出一種非降水回波的初始場反演方法和系統(tǒng)，該方法中逐高度層地利用影響半徑內(nèi)的水汽含量分析值的均值進行水凝物反演，從而可以抑制當前時刻的虛假對流。
34、本專利技術(shù)方法逐高度層地利用影響半徑內(nèi)的風(fēng)場分析值的均值進行風(fēng)場反演，同時基于觀測組合反射率因子采用溫度判定法進行水凝物反演，由此，減弱未來的假對流區(qū)域和其他周圍區(qū)域之間的熱量和動量交換。
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1.一種非降水回波的初始場反演方法，所述初始場包括水汽含量、水凝物和風(fēng)場三類數(shù)據(jù)，其特征在于，包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非降水回波的初始場反演方法，其特征在于，所述將雷達反射率數(shù)據(jù)進行相關(guān)于數(shù)值天氣預(yù)報模式空間格點坐標系的稀疏化處理，獲取觀測組合反射率因子，再基于所述觀測組合反射率因子進行降水回波區(qū)和非降水回波區(qū)的劃分的具體方法包括：
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非降水回波的初始場反演方法，其特征在于，所述將數(shù)值天氣預(yù)報模式中背景變量信息進行等效累加，獲取模式組合反射率因子，再基于所述組合反射率因子進行模式強降水區(qū)和模式弱降水區(qū)的劃分的具體方法包括：
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非降水回波的初始場反演方法，其特征在于，所述水汽含量反演的具體方法包括：
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非降水回波的初始場反演方法，其特征在于，所述風(fēng)場反演的具體方法包括：
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非降水回波的初始場反演方法，其特征在于，所述水凝物反演的具體方法包括：
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非降水回波的初始場反演方法，其特征在于，所述將反演
8.一種非降水回波的初始場反演系統(tǒng)，所述初始場包括水汽含量、水凝物和風(fēng)場三類數(shù)據(jù)，其特征在于，包括觀測劃分模塊、組合劃分模塊、判定模塊以及反演模塊；
9.一種電子設(shè)備，其特征在于，所述電子設(shè)備包括存儲器和處理器，該存儲器存儲有計算機程序，所述處理器用于調(diào)用并運行所述存儲器中存儲的計算機程序執(zhí)行如權(quán)利要求1至7中任一項所述的方法。
10.一種計算機可讀存儲介質(zhì)，所述計算機可讀存儲介質(zhì)存儲有計算機程序，其特征在于，所述計算機程序被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)如上的權(quán)利要求1至7中任一項所述方法的步驟。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種非降水回波的初始場反演方法，所述初始場包括水汽含量、水凝物和風(fēng)場三類數(shù)據(jù)，其特征在于，包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非降水回波的初始場反演方法，其特征在于，所述將雷達反射率數(shù)據(jù)進行相關(guān)于數(shù)值天氣預(yù)報模式空間格點坐標系的稀疏化處理，獲取觀測組合反射率因子，再基于所述觀測組合反射率因子進行降水回波區(qū)和非降水回波區(qū)的劃分的具體方法包括：
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非降水回波的初始場反演方法，其特征在于，所述將數(shù)值天氣預(yù)報模式中背景變量信息進行等效累加，獲取模式組合反射率因子，再基于所述組合反射率因子進行模式強降水區(qū)和模式弱降水區(qū)的劃分的具體方法包括：
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非降水回波的初始場反演方法，其特征在于，所述水汽含量反演的具體方法包括：
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非降水回波的初始場反演方法，其特征在于，所述風(fēng)場反演的具體方法包括：
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：何志新，邱學(xué)興，鄭淋淋，陶瑋，錢磊，周曉曄，李慧敏，劉俏，
申請(專利權(quán))人：安徽省氣象臺，
類型：發(fā)明
國別省市：
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