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台风雷达三维组网产品显示技术研究

谭振  
【摘要】:登陆台风的三维结构及其变化与其路径和强度变化有很大的关系,利用新一代天气雷达组网产品实时分析台风三维结构对台风的临近预报和预警有重要意义。本文在台风组网产品生成系统的基础上,根据台风监测预警工作的实际情况,开发了台风雷达三维组网产品显示系统。本文介绍了台风、天气雷达、组网产品的背景知识和发展现状,研究了适用于台风显示系统的几种算法和技术,之后阐述了整个系统的开发过程,最后使用台风实例对其进行了效果检验。论文的主要研究内容和初步结论如下: (1)提出了一种适用于台风三维组网产品显示的插值方案。针对组网产品格点化且垂直方向分布不均匀的问题,提出了在水平面和垂直切面结构显示过程中使用不同的插值方法,将最近邻插值算法和双线性插值算法相结合进行台风立体结构的展示。通过实际应用验证了这种方法能够有效地减少了因插值所带来的层间失真,增加了层间分辨率,取得了良好的应用效果。 (2)针对台风提出了台风非对称方向识别算法,通过计算分析区域内过台风中心的方位角i与其对称方向上方位角(i+180)的CR资料平均差值,差值最大的方向就确定为最大的非对称方向,能够快速准确的得到最大非对称、对称轴,解决了以往难以量化判断的问题。 (3)在台风组网产品生成系统的基础上,设计并实现了台风雷达三维组网产品显示系统。该显示系统兼顾实时处理和历史数据分析的需求,实现了台风三维组网产品的实时监测、动画显示、风场叠加等多种功能,并运用切面插值算法、台风非对称方向识别算法实现了最大对称轴和非对称轴的自动定位及其切面显示,是一个能够全面展示台风三维结构的综合显示系统。目前已在气象业务中得到了应用。 (4)通过台风个例检验了显示系统的实际应用效果,在分析“黑格比”台风的过程中,使用台风非对称方向识别算法计算得到的最大非对称、对称轴与实际值相差不大,同时根据水平和垂直面的台风图像,我们能够清楚的了解台风的空间结构,根据回波变化和对称轴的移动,分析出台风内部的生消变化和移动路径的改变与实际情况一致。


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