雷達(dá)降水因子判別云與降水的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種雷達(dá)降水因子判別云與降水的方法。本發(fā)明是把多普勒雷達(dá)探測(cè)得到的逐庫的雷達(dá)譜密度函數(shù)在正速度區(qū)的積分或求和定義為雷達(dá)降水因子，根據(jù)雷達(dá)降水因子的值把未產(chǎn)生降水的云回波和正在以及將要產(chǎn)生降水的回波區(qū)分開來。本發(fā)明在不改變多普勒雷達(dá)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)、不增加雷達(dá)硬件成本的條件下，通過探測(cè)得到逐庫的雷達(dá)譜密度函數(shù)，經(jīng)計(jì)算就可區(qū)分出未產(chǎn)生降水的云回波與正在或?qū)⒁a(chǎn)生的降水回波，從而解決多普勒雷達(dá)探測(cè)云與降水不分的問題，提高多普勒雷達(dá)預(yù)警的準(zhǔn)確性。
【專利說明】雷達(dá)降水因子判別云與降水的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于大氣科學(xué)領(lǐng)域，具體涉及一種雷達(dá)降水因子判別云與降水的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]多普勒雷達(dá)是中小尺度災(zāi)害性天氣預(yù)警，局地山洪、城市內(nèi)澇預(yù)警，降水引發(fā)滑坡、泥石流的應(yīng)急預(yù)警，航空、航海等交通保障服務(wù)最主要的工具之一，目前僅國(guó)內(nèi)就有200多部多普勒雷達(dá)廣泛應(yīng)用于民航、氣象、水文、軍事等領(lǐng)域。
[0003]多普勒雷達(dá)探測(cè)得到的主要參數(shù)有雷達(dá)反射率因子Z、多普勒速度V和速度譜寬W。至今為止，上述應(yīng)急預(yù)警和服務(wù)主要基于Z、V、W及衍生參數(shù)建立概念模型和物理模型，并沒有把云和降水區(qū)分開來，因此常常造成預(yù)警偏差甚至失敗。當(dāng)在相同Z值條件下，如果把云回波當(dāng)降水處理，就會(huì)造成虛警；如果把降水回波當(dāng)云處理，就會(huì)造成漏警。
[0004]然而，在實(shí)際應(yīng)用中，特別是局地山洪、城市內(nèi)澇、滑坡、泥石流的應(yīng)急預(yù)警中，對(duì)準(zhǔn)確判別潛在產(chǎn)生災(zāi)害上空的降水具有強(qiáng)烈的要求，因此，天上飄著的云與正在或?qū)⒁a(chǎn)生的降水的可靠區(qū)分需要特別關(guān)注。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對(duì)以上現(xiàn)有技術(shù)中多普勒雷達(dá)探測(cè)云與降水不分的技術(shù)問題，本發(fā)明提出一種用雷達(dá)降水因子判別云與降水的方法，以解決多普勒雷達(dá)探測(cè)云與降水不分的問題，從而提高多普勒雷達(dá)預(yù)警的準(zhǔn)確性。
[0006]本發(fā)明的目的在于提出一種雷達(dá)降水因子判別云與降水的方法。
[0007]本發(fā)明是把多普勒雷達(dá)探測(cè)得到的逐庫的雷達(dá)譜密度函數(shù)F (V)在正速度區(qū)的積分或求和定義為雷達(dá)降水因子Yv，根據(jù)Yv值把未產(chǎn)生降水的云回波和正在以及將要產(chǎn)生降水的回波區(qū)分開來；雷達(dá)降水因子判別云與降水的方法主要包括以下步驟:
[0008]I)用多普勒雷達(dá)對(duì)對(duì)流層的進(jìn)行探測(cè)，根據(jù)雷達(dá)的庫長(zhǎng)L和總庫數(shù)n，得到逐庫的
雷達(dá)譜密度函數(shù)Fi (V)，其中，i為自下而上的庫數(shù)，i=l......n，n為自然數(shù)，V為多普勒
速度(m/s),定義朝向雷達(dá)方向?yàn)檎?br> [0009]2)對(duì)每個(gè)庫的雷達(dá)密度函數(shù)Fi (V)積分或求和，得到逐庫的雷達(dá)降水因子Yvi ；
[0010]3)然后從第I庫開始自下而上查詢Yvi，當(dāng)?shù)贗個(gè)Yvi=O時(shí)，則第i庫對(duì)應(yīng)的高度Hi定義為降水高度H。；
[0011]4)高于Htl的雷達(dá)回波判別為云回波，低于和等于Htl的回波判別為正在和將要產(chǎn)生降水的回波；
[0012]5)判別云與降水結(jié)束。
[0013]其中，在步驟I)中，從地面以上，每距離L為一庫，庫長(zhǎng)為L(zhǎng)，總庫數(shù)為n，第i庫所對(duì)應(yīng)的高度為Hi。庫長(zhǎng)L和總庫數(shù)n由雷達(dá)的處理能力決定，庫長(zhǎng)L在10?1000m之間，n為在100?1000之間的自然數(shù)。
[0014]本發(fā)明的多普勒雷達(dá)包括K、X、C和S波段的多普勒雷達(dá)。[0015]雷達(dá)譜密度函數(shù)Fi (V)包括:雷達(dá)后向散射功率譜；雷達(dá)反射率譜；雷達(dá)空中含水量譜；以及雷達(dá)反射率因子譜。雷達(dá)降水因子Yiv為雷達(dá)譜密度函數(shù)Fi (V)在正速度區(qū)域的積分或求和，相應(yīng)地為:雷達(dá)后向散射功率譜對(duì)多普勒速度的積分；雷達(dá)反射率譜對(duì)多普勒速度的積分；雷達(dá)空中含水量譜對(duì)多普勒速度的積分；雷達(dá)反射率因子譜和平均多普勒速度的乘積；雷達(dá)后向散射功率與平均多普勒速度的乘積；以及雷達(dá)反射率因子譜多普勒速度的積分。
[0016]多普勒速度包括單部垂直指向探測(cè)得到的垂直速度或速度譜，以及多部多普勒雷達(dá)反演的垂直速度。
[0017]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn):
[0018]本發(fā)明在不改變多普勒雷達(dá)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)、不增加雷達(dá)硬件成本的條件下，通過探測(cè)得到逐庫的雷達(dá)譜密度函數(shù)，經(jīng)計(jì)算就可區(qū)分出未產(chǎn)生降水的云回波與正在或?qū)⒁a(chǎn)生的降水回波，從而解決多普勒雷達(dá)探測(cè)云與降水不分的問題，提高多普勒雷達(dá)預(yù)警的準(zhǔn)確性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1為本發(fā)明的雷達(dá)降水因子判別云與降水的方法的流程圖；
[0020]圖2為本發(fā)明的雷達(dá)降水因子判別云與降水的方法的一個(gè)實(shí)施例的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021 ] 下面結(jié)合附圖，通過實(shí)施例詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施方式。
[0022]圖1為本發(fā)明的雷達(dá)降水因子判別云與降水的方法的流程圖。
[0023]降水粒子包括雨、雪、雹等下落水成物。
[0024]在本實(shí)施例中，雷達(dá)譜密度函數(shù)Fi (V)采用雷達(dá)反射率因子譜Zi (V);從地面以上，每垂直距離30m為一庫，庫長(zhǎng)L為30m，總庫數(shù)n為500。在本實(shí)施例中，多普勒雷達(dá)從地面向上進(jìn)行垂直探測(cè)，第i庫所對(duì)應(yīng)的高度Hi=LXi ;若多普勒雷達(dá)的探測(cè)仰角為0，則第i庫所對(duì)應(yīng)的高度Hi=LX i X sin 0。
[0025]如圖2所示，本實(shí)施例的雷達(dá)降水因子判別云與降水的方法包括以下步驟:
[0026]I)多普勒雷達(dá)對(duì)對(duì)流層進(jìn)行垂直探測(cè)，獲取降水粒子后向散射信息，經(jīng)快速傅立葉變換FFT或其他方式，得到每個(gè)垂直距離的庫的雷達(dá)反射率因子譜Zi (V)和多普勒速度譜；
[0027]2)根據(jù)每個(gè)庫的雷達(dá)反射率因子譜Zi (V)從零到正無窮積分，得到逐庫的雷達(dá)降水因子 Yvi (mm6/m3):
[0028]yvi=√0zi（v）dv；
[0029]3)從第I庫開始自下而上查詢Yvi，當(dāng)?shù)贗個(gè)Yvi=O時(shí)，則第i庫對(duì)應(yīng)的高度Hi定義為降水高度H0;
[0030]4)高于Htl的雷達(dá)回波判別為云回波，低于和等于Hi的回波判別為正在和將要產(chǎn)生降水的回波；
[0031]5)判別云與降水結(jié)束。[0032]最后需要注意的是，公布實(shí)施方式的目的在于幫助進(jìn)一步理解本發(fā)明，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解:在不脫離本發(fā)明及所附的權(quán)利要求的精神和范圍內(nèi)，各種替換和修改都是可能的。因此，本發(fā)明不應(yīng)局限于實(shí)施例所公開的內(nèi)容，本發(fā)明要求保護(hù)的范圍以權(quán)利要求書界定的范圍為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.一種雷達(dá)降水因子判別云與降水的方法，其特征在于，包括所述判別云與降水的方法以下步驟: 1)用多普勒雷達(dá)對(duì)對(duì)流層進(jìn)行探測(cè)，根據(jù)雷達(dá)的庫長(zhǎng)L和總庫數(shù)n，得到逐庫的雷達(dá)譜密度函數(shù)Fi (V)，其中，i為自下而上的庫數(shù)，i=l......n，n為自然數(shù)，V為多普勒速度(m/s),定義朝向雷達(dá)方向?yàn)檎?)對(duì)每個(gè)庫的雷達(dá)譜密度函數(shù)Fi(V)積分或求和，得到逐庫的雷達(dá)降水因子Yvi ； 3)然后從第I庫開始自下而上查詢Yvi，當(dāng)?shù)贗個(gè)Yvi=O時(shí)，則第i庫對(duì)應(yīng)的高度Hi定義為降水高度H0; 4)高于Htl的雷達(dá)回波判別為云回波，低于和等于H0的回波判別為正在和將要產(chǎn)生降水的回波； 5)判別云與降水結(jié)束。
2.如權(quán)利要求1所述的判別云與降水的方法，其特征在于，所述的多普勒雷達(dá)包括K、X、C和S波段的多普勒雷達(dá)。
3.如權(quán)利要求1所述的判別云與降水的方法，其特征在于，所述雷達(dá)譜密度函數(shù)Fi(V)包括:雷達(dá)后向散射功率譜；雷達(dá)反射率譜；雷達(dá)空中含水量譜；以及雷達(dá)反射率因子譜。
4.如權(quán)利要求1所述的判別云與降水的方法，其特征在于，所述多普勒速度包括單部垂直指向探測(cè)得到的垂直速度或速度譜，或多部多普勒雷達(dá)反演的垂直速度。
5.如權(quán)利要求1所述的判別云與降水的方法，其特征在于，所述庫長(zhǎng)L和總庫數(shù)n由雷達(dá)的處理能力決定，庫長(zhǎng)L在10?IOOOm之間，n為在100?1000之間的自然數(shù)。
【文檔編號(hào)】G01S7/41GK103499813SQ201310472650
【公開日】2014年1月8日 申請(qǐng)日期:2013年10月11日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月11日
【發(fā)明者】鄧勇, 韓薇 申請(qǐng)人:鄧勇, 韓薇