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基于新一代天气雷达三维组网的人影作业指标判据研究

段艺萍  
【摘要】:通过新一代天气雷达三维格点数据资料进行区域雷达组网试验,对冰雹云回波、可降水云回波等人工影响天气可作业区域进行识别,提取不同类型人工影响天气作业指标判据,形成模糊逻辑判断方法,确定人影作业区域并对其运动轨迹进行外推预报。将识别区域转换成人影作业炮点,同时计算作业的方位和仰角,并通过个例分析了其方法的合理性。主要研究结果如下: (1)基于冰雹云的雷达三维拼图反射率分布形态特征,提出在人工防雹作业中识别冰雹云的6个候选指标,它们分别是:三维组网最大反射率因子Zmax、三维组网云回波顶高ET、三维组网最大反射率回波顶高Hmax、三维组网垂直积分液态水含量VIL、三维组网VIL密度VILD、三维组网VIL跃增值△VIL,并给出时空分布不同及降雹或降雨等不同云型的人工防雹指标判据。 (2)通过三维雷达反射率资料提取人工增(消)雨作业指标,提出在人工增(消)雨作业中识别可降雨云的4个候选指标,分别是:三维格点组合反射率CR、三维格点云回波顶高ET、三维格点最大反射率回波顶高Hmax、三维格点垂直积分液态水含量VIL。并给出时空分布及降雨强度不同的云型的人工增(消)雨指标判据。考虑了三维组网反射率等参数的三维形态分布特性,解决了天气雷达基本雷达产品的二维形态中云型误判以及采用动力污染增(消)雨的局限性等问题。 (3)基于新一代天气雷达组网数据应用SCIT (The Storm Cell Identification and Tracking)算法实现风暴跟踪并计算得到以上指标值,形成模糊逻辑判断方法,用多个防雹作业个例进行了三维风暴单体的识别试验,以地面降雹观测数据为主要依据,并将模拟识别可作业风暴单体与实际降雹区域进行对比,同时计算防雹作业的方位和仰角,分析表明可以较好地识别大部分可作业冰雹云,跟踪模拟效果较好,便于人影防雹作业的业务应用。将识别的冰雹云转换成可作业炮点并与实际作业炮点对比,对比分析表明方法合理,并对作业炮点的选择有较好的参考作用。 (4)人工防雹方面,计算各可作业单体对应的作业炮点时,考虑了海拔高度和地球曲率半径等地形参数的影响,人工防雹方面同时考虑各三维风暴单体的最大回波半径作为每个炮点的射程计算因素,有利于人影业务平台实时调度的规范化和作业准确率的提高。


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