一种多普勒天气雷达数据质量控制方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN112666559A(43)申请公布日2021.04.16(21)申请号202110108369.4(22)申请日2021.01.27(71)申请人苏州市气象局地址215131江苏省苏州市相城区嘉元路8号(72)发明人孙伟曹舒娅郑媛媛孙康远郭小浩吴俊梅周鑫王力朱锦尧(74)专利代理机构苏州国诚专利代理有限公司32293代理人陈松(51)Int.Cl.G01S13/95(2006.01)G01S7/41(2006.01)权利要求书2页说明书6页附图2页(54)发明名称一种多普勒天气雷达数据质量控制方法(57)摘要本发明公开了一种多普勒天气雷达数据质量控制方法，包括如下步骤：基于多普勒天气雷达历史基数据资料，获得气象回波数据分布规律和地物杂波数据分布规律；基于气象回波数据分布规律和地物杂波数据分布规律，利用偏度方法识别地物杂波；根据数据分布规律和偏度方法设计雷达地物杂波滤波器，利用该雷达地物杂波滤波器进行滤波，获得去除地物杂波后的雷达滤波数据；基于多普勒天气雷达原始基数据和雷达滤波数据，确定雷达波束阻挡区的雷达波束阻挡率；进行雷达滤波数据修正。该方法可以有效识别、去除雷达基数据中的地物杂波，并对滤波后的雷达数据进行填补修正，实现对雷达基数据的质量控制，从而提高气象降水估测的准确率。CN112666559ACN112666559A权利要求书1/2页1.一种多普勒天气雷达数据质量控制方法，其特征在于，包括如下步骤：S1，基于多普勒天气雷达历史基数据资料，获得气象回波数据分布规律和地物杂波数据分布规律；其中，气象回波数据分布规律为：气象回波呈现较低的反射率因子分布，为正偏度；地物杂波数据分布规律为：地物杂波呈现较高的反射率因子分布，为负偏度；S2，基于气象回波数据分布规律和地物杂波数据分布规律，利用偏度方法识别地物杂波；在该步骤S2中，将雷达回波强度数据采用强度间隔设计方法分割为多档，根据分割后的数据，分别计算雷达回波强度数据的平均值、标准方差值和偏度值，根据偏度值识别需要进行处理的多普勒天气雷达原始基数据中的地物杂波；S3，根据步骤S1所得的数据分布规律和步骤S2的偏度方法设计雷达地物杂波滤波器，利用该雷达地物杂波滤波器进行滤波，获得去除地物杂波后的雷达滤波数据；S4，基于多普勒天气雷达原始基数据和雷达滤波数据，确定雷达波束阻挡区的雷达波束阻挡率；在该步骤S4中，雷达波束阻挡率POD值的计算公式为：式中，P为多普拉天气雷达原始基数据中的基于波束阻挡情况下的某一个径向圈上实际测得的反射率因子频数，P＇为雷达滤波数据中的基于波束阻挡情况下的对应径向圈上的反射率因子频数，P99为多普拉天气雷达原始基数据中的基于波束阻挡情况下的99百分位的地物杂波频数，其仅次于地物杂波最大极值情况下的频数；S5，雷达滤波数据修正分别针对低层多级仰角的多普勒天气雷达原始基数据，按照步骤S3进行地物杂波识别，并按照步骤S4和步骤S5的方法获得对应的雷达滤波数据和雷达波束阻挡率；根据地物杂波识别过程中的偏度值以及雷达波束阻挡率，利用上级仰角偏度值为正的回波强度替代下级仰角偏度值为负的对应格点的回波强度的方法，对部分雷达波束阻挡区域进行填补，获得修正后的多普勒天气雷达数据。2.根据权利要求1所述的一种多普勒天气雷达数据质量控制方法，其特征在于，步骤S2中，将雷达回波强度数据0‑60dBZ按照每2.5dBZ间隔一档，共24档。3.根据权利要求2所述的一种多普勒天气雷达数据质量控制方法，其特征在于，步骤S2中，雷达回波强度数据的平均值的计算公式为式(1)：式(1)中，N代表24档，Xi为某一档的雷达回波强度值。4.根据权利要求3所述的一种多普勒天气雷达数据质量控制方法，其特征在于，步骤S2中，雷达回波强度数据的标准方差值的计算公式为式(2)：2CN112666559A权利要求书2/2页式(2)中，N为24档，Xi为某一档的雷达回波强度值，μ为式(1)求得的平均值。5.根据权利要求4所述的一种多普勒天气雷达数据质量控制方法，其特征在于，步骤S2中，雷达回波强度数据的偏度值的计算公式为式(3)：式(3)中Xi为某一档的雷达回波强度值，N代表24档，μ为式(1)求得的平均值，σ为式(2)求得的标准方差值。6.根据权利要求1所述的一种多普勒天气雷达数据质量控制方法，其特征在于，步骤S5中，低层多级仰角分别包括0.5°仰角、1.5°仰角和2.5°仰角。7.根据权利要求1所述的一种多普勒天气雷达数据质量控制方法，其特征在于，该控制方法还包括对流风暴数据控制，具体为：根据对流风暴回波类型的空间分布特征，识别修正后的多普勒天气雷达数据中的对流风暴回波，并提取各高度层对流风暴回波中回波强度的最大值，分层统计其5