利用S波段双偏振雷达自动识别融化层的方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114675278A(43)申请公布日2022.06.28(21)申请号202210336378.3(22)申请日2022.03.31(71)申请人山东省气象科学研究所（山东省海洋气象科学研究所、山东省气象局培训中心）地址250032山东省济南市天桥区无影山东路11号(72)发明人夏凡吴伟吴举秀李长军王俊(74)专利代理机构济南泉城专利商标事务所37218专利代理师赵玉凤(51)Int.Cl.G01S13/95(2006.01)G01S7/02(2006.01)权利要求书1页说明书7页附图7页(54)发明名称利用S波段双偏振雷达自动识别融化层的方法(57)摘要本发明公开一种利用S波段双偏振雷达自动识别融化层的方法，本方法对现有MLDA识别方法进行改进，包括在对雷达扫描方位角进行融化层标识的基础上增加径向连续性检验，融化层区域确定时扫描范围增加3.3°仰角，并且对判别融化层出现的距离库总数阈值进行调整。本方法可以一定程度上去除晴空、地物等非降水回波对MLDA识别融化层的影响，识别的融化层顶高度偏差较小，融化层底高度在合理范围内；并且调整后的参数更适用于我国多普勒S波段双偏振雷达，识别效率远远高于原始MLDA。CN114675278ACN114675278A权利要求书1/1页1.利用S波段双偏振雷达自动识别融化层的方法，其特征在于，包括以下步骤：S01）、对雷达扫描方位角进行融化层标识；按照离雷达径向距离由小到大的顺序，对任一雷达扫描方位角上所有距离库依次进行检测，如果其零滞后相关系数分布在[0.9,0.97]，并且在该距离库之上500m范围内，存在反射率因子分布在[30，47]dBZ、差分反射率分布在[0.8,2.5]dB，那么该距离库被判定出现在融化层区域并标识，否侧判定出现在非融化层区域，当距离库高度高于6km，该方位角检测结束；S02）、对雷达体扫进行融化层标识；重复S01）步骤，直到雷达体扫中各个仰角层所有方位角完成检测；S03）、确定融化层区域；在雷达体扫3‑10°仰角依次统计各方位角前后10°方位角被标识的距离库数，如果被标识的距离库总数超过1500，那么该方位被判定出现在融化层区域；S04）、确定融化层顶部与底部高度；被判定出现融化层的方位角，将其前后10°方位角的被标识的距离库按照高度从低到高排序，取高度序列的80百分位数作为该方位融化层顶部高度，20百分位数作为融化层底部高度。2.根据权利要求1所述的利用S波段双偏振雷达自动识别融化层的方法，其特征在于：步骤S01）加入径向连续性检验，具体步骤为：当一个方位角所有距离库被检测完成后，再次对该方位标识为融化层的距离库进行检测，如果其上、下500m范围内被标识为融化层的距离库数占检测范围距离库总数的比例超过40%，那么判定这个距离库属于融化层。3.根据权利要求1所述的利用S波段双偏振雷达自动识别融化层的方法，其特征在于：步骤S03）中，增加3.3°仰角，即在3.3°、4.3°、6.1°与9.9°仰角统计各方位角前后10°方位角被标识的距离库数。4.根据权利要求1所述的利用S波段双偏振雷达自动识别融化层的方法，其特征在于：步骤S04）中，对判别融化层出现的距离库总数阈值进行调整，具体是将3.3°、4.3°、6.1°与9.9°仰角判别出现融化层的距离库总数阈值分别设置为550、450、300、200，某一层超过10个方位经判别出现融化层，那么判定该仰角出现融化层，并将其对应的阈值累加到阈值总数。2CN114675278A说明书1/7页利用S波段双偏振雷达自动识别融化层的方法技术领域[0001]本发明涉及大气科学技术领域，具体涉及一种利用S波段双偏振雷达自动识别融化层的方法。背景技术[0002]融化层是大气中固、液态水凝物转换的区域，融化层顶通常是0℃等温线所在的最低高度，融化层之上主要为固态水凝物，之下主要为液态水凝物。融化层在很多业务应用中发挥了重要作用，如融化层顶可用于水凝物相态分类，有些水凝物如干雪与中(小)雨，雷达参量特征大致相同，利用融化层顶高度可以将其有效区分。利用融化层位置可以订正雷达定量估测降水在亮带区域中的误差。融化层还可以被用于雷达数据质量控制业务中，国内外学者利用雷达参量零滞后相关系数区分降水与非降水回波，而在融化层区域两者零滞后相关系数特征非常相似，通过识别融化层位置可以保护其中的降水回波不被滤除。[0003]随着我国越来越多的业务雷达升级为双偏振雷达，利用双偏振雷达参量识别融化层成为有效途径。与探空数据相比，雷达数据可以给出时空分辨率更高的融化层位置信息。Giangrandeetal.(2008)基于美国WSR‑88D双偏振雷达观测参量反射率因子(简称ZH)、差分反射率(简称ZDR