基于双多普勒雷达反演的区域三维风场拼图方法.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CN108107434A(43)申请公布日2018.06.01(21)申请号201711430083.8(22)申请日2017.12.26(71)申请人厦门市气象灾害防御技术中心(海峡气象开放实验室厦门市避雷监测技术中心)地址361006福建省厦门市湖里区气象台路85号申请人罗昌荣池艳珍韩颂雨罗冠婷(72)发明人罗昌荣池艳珍韩颂雨罗冠婷(74)专利代理机构北京细软智谷知识产权代理有限责任公司11471代理人王金宝(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1页(54)发明名称基于双多普勒雷达反演的区域三维风场拼图方法(57)摘要本申请涉及一种基于双多普勒雷达反演的区域三维风场拼图方法，其包括以下步骤：根据两多普勒雷达之间的距离对多部多普勒雷达进行分组；对每组双多普勒雷达均进行双多普勒雷达三维风场反演；对多组双多普勒雷达的反演结果进行权重计算，得到反演网格点处的径向速度，根据径向速度和质量连续方程得到反演网格点处的垂直速度；根据所有反演网格点处的径向速度和垂直速度得到区域三维风场的拼图。本申请针对多普勒雷达密集区，充分利用多普勒雷达密集区的多部多普勒雷达的径向速度信息，能够获得比单雷达更为准确的风场反演产品。CN108107434ACN108107434A权利要求书1/2页1.一种基于双多普勒雷达反演的区域三维风场拼图方法，其特征在于，包括以下步骤：根据两多普勒雷达之间的距离对多部多普勒雷达进行分组；对每组双多普勒雷达均进行双多普勒雷达三维风场反演；对多组双多普勒雷达的反演结果进行权重计算，得到反演网格点处的径向速度，根据径向速度和质量连续方程得到反演网格点处的垂直速度；根据所有反演网格点处的径向速度和垂直速度得到区域三维风场的拼图。2.如权利要求1所述的基于双多普勒雷达反演的区域三维风场拼图方法，其特征在于，所述根据两多普勒雷达之间的距离对多部多普勒雷达进行分组的具体过程为：根据用户对雷达风场反演区域的设定，统计所述雷达风场反演区域内的多普勒雷达；统计所述雷达风场反演区域四周预定范围内的多普勒雷达；对统计的所有多普勒雷达中的任意两个多普勒雷达，计算二者之间的距离；将距离小于或等于预设的距离阈值的两个多普勒雷达作为一组双多普勒雷达。3.如权利要求1或2所述的基于双多普勒雷达反演的区域三维风场拼图方法，其特征在于，所述对每组双多普勒雷达均进行双多普勒雷达三维风场反演的具体过程为：确定动态地球坐标系；采用与动态地球坐标系相应的等经纬度、等海拔高度网格作为反演网格；读取每组双多普勒雷达中多普勒雷达的基数据，将双多普勒雷达的径向速度和回波强度分别插值到等经纬度、等海拔高度的网格反演网格点上；利用插值后的双多普勒雷达探测到的目标点的径向速度和回波强度计算得到目标点处的三维风速分量。4.如权利要求3所述的基于双多普勒雷达反演的区域三维风场拼图方法，其特征在于，所述动态地球坐标系的坐标原点O设置在地球球心，Z轴随反演目标点的变化而变化。5.如权利要求4所述的基于双多普勒雷达反演的区域三维风场拼图方法，其特征在于，所述动态地球坐标系中，Z轴由原点O通过反演目标点指向天顶方向，Y轴由原点O指向反演目标点的正北方向，X轴由原点O指向反演目标点的正东方向。6.如权利要求3所述的基于双多普勒雷达反演的区域三维风场拼图方法，其特征在于，所述利用插值后的双多普勒雷达探测到的目标点的径向速度和回波强度计算得到目标点处的三维风速分量的具体过程为：设目标点为P(x,y,z)，由于Z轴通过目标点P(x,y,z)，因此，x＝y＝0；在动态地球坐标系下，如果不考虑大气折射，则两部多普勒雷达探测到的目标点P(x,y,z)的两个方向的径向速度分别为：其中，R1和R2分别表示两部多普勒雷达到地球球心点O的距离，2CN108107434A权利要求书2/2页0.072wt表示降水粒子的下落速度，降水粒子的下落速度经验公式为：wt＝3.8I，I表示回波强度；(x01,y01,z01)、(x02,y02,z02)分别表示两部多普勒雷达天线的位置；将同一网格点上两部雷达观测到的径向速度近似作为水平风矢量进行合成，生成合成风速；将合成风速作为水平风速初始值，垂直速度初始值设为0；利用质量连续方程以及降水粒子的下落速度经验公式，进行迭代计算，直至两次迭代的误差小于预置值，最终获得雷达风场反演区域的三维风场。7.如权利要求6所述的基于双多普勒雷达反演的区域三维风场拼图方法，其特征在于，所述雷达风场反演区域的三维风场的计算过程为：1)假设w(z＝z0)＝0，将w(z＝z0)＝0带入质量连续方程中，计算得到径向速度第一次迭代值u(1)和v(1)；