多普勒天气雷达原理与应用6-雷达探测算法(3).ppt

14 14 雷暴和降水的临近预报系统雷暴和降水的临近预报系统? TITAN ? TREC ? Auto- Nowcaster 跟踪和外推算法跟踪和外推算法雷暴或降水的临近预报系统的基础是跟踪和外雷暴或降水的临近预报系统的基础是跟踪和外推。主要分为两种类型: 推。主要分为两种类型: ??单体质心跟踪和外推: 单体质心跟踪和外推: 将雷暴或降水单元视为三维将雷暴或降水单元视为三维单体加以识别、跟踪和外推。典型的例子有单体加以识别、跟踪和外推。典型的例子有 WSR-88D WSR-88D 和和 WDSS WDSS 中的风暴单体识别与跟踪、以及中的风暴单体识别与跟踪、以及 TITAN TITAN 等, 等, 下面我们会对下面我们会对 TITAN TITAN 重点进行介绍; 重点进行介绍; ??区域跟踪和外推: 区域跟踪和外推: 对反射率因子超过某一阈值的二维对反射率因子超过某一阈值的二维区域进行跟踪和外推。典型的例子有区域进行跟踪和外推。典型的例子有 TREC TREC 等,我们等,我们下面给以重点介绍。下面给以重点介绍。 TITAN TITAN Thunderstorm Identification, Tracking, Analysis, Thunderstorm Identification, Tracking, Analysis, and and Nowcasting Nowcasting 雷暴识别、追踪、分析和临近预报雷暴识别、追踪、分析和临近预报一个基于雷达观测的雷暴临近预报系统一个基于雷达观测的雷暴临近预报系统最早版本完成于最早版本完成于 1986 1986 年, 年, 1990 1990 年代中期得到改进和完善年代中期得到改进和完善坐标系坐标系算法采用三维直角坐标系统,由雷达体扫反射率因算法采用三维直角坐标系统,由雷达体扫反射率因子数据得到三维直角坐标系中的反射率因子数据。子数据得到三维直角坐标系中的反射率因子数据。雷暴定义:反射率因子:反射率因子 T T Z Z≥≥ 35dBZ 35dBZ ;体积;体积 T T V V≥≥ 50km 50km 3 3雷暴识别雷暴识别考虑二维格点,先识考虑二维格点,先识别别x x 方向,再识别方向,再识别 y y方方向, 向, 再拓展到三维再拓展到三维识别识别 z z 方向(之上或方向(之上或者之下) 者之下) 阴影区:反射率≥T Z雷暴特征分析雷暴特征分析?反射率因子权重反射率因子权重质心(雷暴中心) 质心(雷暴中心) ??体积体积??雷暴投影到水平雷暴投影到水平面上的面积大小和形面上的面积大小和形状状(最佳适应形状是(最佳适应形状是多边形和椭圆) 多边形和椭圆) 雷暴追踪雷暴追踪追踪思路: 追踪思路: 1. (考虑宁短不长(考虑到体扫间隔为到体扫间隔为 5- 5- 6 6分钟) 分钟) 2. (尺寸特征相似(尺寸和形状等) 和形状等) 3. T T 1 1和和T T 2 2是相邻的两个雷达体扫资料时间是相邻的两个雷达体扫资料时间将将雷暴路径的确定作为一个最优化问题来处理雷暴路径的确定作为一个最优化问题来处理雷暴合并与分裂的处理雷暴合并与分裂的处理雷暴合并: 雷暴合并: t1 t1时刻的时刻的雷暴多余雷暴多余 t2 t2时刻雷暴时刻雷暴数,或者有雷暴消数,或者有雷暴消失,或者有雷暴合并。失,或者有雷暴合并。如果如果 t1 t1时刻的时刻的 2 2个以上个以上雷暴质心的预报位置雷暴质心的预报位置在在t2 t2时刻识别的某个时刻识别的某个雷暴范围内,可以判雷暴范围内,可以判断雷暴合并。断雷暴合并。雷暴分裂: 雷暴分裂: 对于在对于在 t1 t1时时刻所有的风暴,预报它刻所有的风暴,预报它们在们在 t2 t2时刻的椭圆投影时刻的椭圆投影的位置、取向和尺寸, 的位置、取向和尺寸, 然后根据然后根据 t2 t2时刻识别的时刻识别的所有雷暴判断哪些是新所有雷暴判断哪些是新的路径,即没有历史的的路径,即没有历史的雷暴。如果这些没有历雷暴。如果这些没有历史的雷暴的质心位于某史的雷暴的质心位于某一个一个 t1 t1时刻雷暴的预报时刻雷暴的预报的在的在 t2 t2时刻的投影椭圆时刻的投影椭圆的区域范围内,则确认的区域范围内,则确认发生了雷暴分裂。发生了雷暴分裂。雷暴移动的预报雷暴移动的预报主要思路: 主要思路: 对于较短的时间间隔, 对于较短的时间间隔, 1 1)一个雷暴倾向于)一个雷暴倾向于沿着一条直线运动; 沿着一条直线运动; 2 2)风暴的增长和衰减遵循线性趋)风暴的增长和衰减遵循线性趋势; 势; 3 3)会出现对上述线性行为的随机偏差。)会出现对上述线性行为的随机偏差。根据演变历史加权线性拟合外推: 根