基于多普勒天气雷达回波信息强对流天气的识别、跟踪和预报.pdf

摘 要
多普勒天气雷达是中小尺度灾害性天气的主要监测工具之一，利用其数据
有效地识别强对流天气系统，并随时发布警报有着重要意义。在我国随着多普
勒天气雷达的普遍安装与运转，利用多普勒雷达开展强对流天气的自动识别、
跟踪与预报的研究，提高预报天气的能力是很有必要的。
本文首先介绍了强对流天气的天气学特征，对流单体的一般特征及其发展
的环境条件，强对流风暴天气的雷达回波特征，从而概述了风暴识别算法的天
气学依据；介绍运用多普勒天气雷达回波资料探测风暴的识别与跟踪算法，通
过三维风暴核识别，回波特征质心跟踪法，运用线性外推法预报。进行风暴识
别过程中，对于一维风暴段搜索、二维风暴分量合成及三维风暴体组成的阀值
值确定，根据天气学模型，参考文献和大量的天气实事，给出一定的范围，即
可以使用默认值，也可根据需要选择。为了提高预报的精度，本文尝试利用多
普勒径向速度资料修订预报，采用 VA P（Velocity Azimuth Processing）方法反演
多普勒雷达水平风矢量原理，通过该原理计算各风暴体底层平均风矢量，利用
得到的平均风矢量对预报结果进行修正。在进行风暴识别和水平风场反演之前，
对雷达体扫描数据作了中值滤波预处理，平滑数据，滤除一些杂乱的数据点。
利用 2006 年 7 月 13 日绵阳一次强对流天气的雷达资料，对算法进行了检验，
结果表明，该算法对风暴单体有较好的识别效果，预报的结果令人满意，起到
了较好的预警作用，但利用 VA P 方法对预报修正结果不理想。
最后，对风暴识别算法及模块的优缺点和局限性进行了讨论，并提出了下
一步的工作和进一步研究的方向。


关键词：强对流天气，风暴识别，跟踪与预报
ABSTRACT
Doppler Weather Radar, an effective instrument of surveilling meso-scale and
micro-scale disastrous weather system, can be used to detect the severe convection
weather systems and to make the weather forecast.
The Paper introduces the meteorological feather of storms，the general feather
and development environment condition of convective cell, radar echo character of
the severe storm weather, point out the evidence of storm serial algorithm. The
algorithm is consisted storm cell center identify, severe centre tracking and cross
correlation tracking, position-forecasting are based on linear extrapolation of storm
tracking. The threshold of storm cell1 is established on the meteorology model,
observation instance and some reference. User can replace the parameter value
according on the local weather feather. To improve the accuracy of forecasting, this
paper attempts to make use of Doppler radial velocity data to amend the forecast.
The amendment based on VAP (Velocity Azimuth Processing) technique to retrieve
the wind filed using the Doppler velocity data. By VAP we can acquire the vector
field of the storm cell, and using the vec