基于双偏振天气雷达的天气识别方法和系统与流程
本发明涉及气象领域，特别是涉及一种基于双偏振天气雷达的天气识别方法和系统。
背景技术：
1、雷达是无线电目标探测和测距的缩写，通过发射和接收电磁波来探测和定位目标。电磁波是横波，具有不同的偏振状态，偏振(或极化)是指雷达探测电磁波在传播时其电场的振动方向，在水平方向振动的称为水平偏振波，在垂直方向上振动的称为垂直偏振波。新一代天气雷达中单偏振雷达是水平偏振雷达，而技术升级的双偏振天气雷达是具有偏振分集功能的雷达，即可分别或同时用水平偏振和垂直偏振进行探测，并将探测结果进行比较，得到偏振参量。双偏振天气雷达是新一代天气雷达的一次重要技术升级，它除了强度、多普勒速度、谱宽以外，多了相关系数、差分反射率、差分传播相位移、差分传播相位移率等探测参数，根据这些参数可生产更多产品，能更好地区分降水与非降水以及降水相态，识别冰雹、融化层，更精确地估测强降水。
2、天气雷达自建立以来，经过了长足的发展，并建立起一套以vcp31、vcp21和vcp11等体测模式为主的观扫模式。其中，vcp31体扫模式主要适用于晴空状态，vcp11体扫模式、vcp21体扫模式主要用于降水。
3、随着全国新一代双线偏振天气雷达进行部署组网并投入运行，其降水过程观测仍然采用传统的vcp31、vcp21和vcp11体扫模式进行观测；但这些体扫模式在应用于双偏振天气雷达的气象日常观测上产生了许多的问题：例如观测数据不够精确，有效探测覆盖面小，低仰角双偏振参数测量精度较低，另外vcp11模式和vcp21模式低层仰角相同且数量较少，距离天气雷达越远各层仰角波束探测间隙越大，对风暴的探测能力越较差。
技术实现思路
1、针对上述情况，为了解决现有技术的技术问题，本发明提供一种双偏振天气雷达探测数据评估系统及方法。
2、本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：一种基于双偏振天气雷达的天气识别方法，其特征在于，其包括以下步骤：
3、步骤一，获取目标区域的天气现象观测数据；
4、步骤二，从步骤一获取的天气现象观测数据中筛选是否有特别的天气；
5、步骤三，如果特别的天气是强对流天气，则启动双偏振天气雷达的vcp12d体扫模式或vcp212d体扫模式进行观测；如果特别的天气是降水天气，则启动双偏振天气雷达的vcp215d体扫模式进行观测；
6、步骤四，如果不是特别的天气，则启动双偏振天气雷达的vcp35d体扫模式进行观测。
7、优选地，所述步骤一采用自动气象站或气象卫星或天气雷达获取目标区域的天气现象观测数据。
8、优选地，所述步骤二采用人工筛选方式或自动筛选方式。
9、优选地，所述步骤三中，所述vcp12d体扫模式观测得到第一雷达数据，或所述vcp212d体扫模式观测得到第二雷达数据，调取第一滤除策略对第一雷达数据或第二雷达数据进行筛选，第一滤除策略包括杂波滤除、晴空回波滤除、噪声滤除；基于筛选后的第一雷达数据或第二雷达数据中的各个指标进行识别，当至少其中一个指标超过对应的第一指标阈值时，则为特别指标；将特别指标分配相应的权重系数并进行加权计算，得到加权计算结果；当加权计算结果大于对应的第二指标阈值时，则为重大特别的天气，及时进行报警和预警；当加权计算结果小于对应的第二指标阈值时，则为普通特别的天气并动态地停止扫描。
10、优选地，所述各个指标包括反射率因子、天线转速、脉冲宽度、差分反射率、速度脉冲重复频率、最大不模糊速度。
11、优选地，所述vcp12d体扫模式和vcp212d体扫模式的扫描仰角数都是十四个，其中高层仰角的数量和低层仰角的数量都为七个。
12、优选地，所述vcp12d体扫模式在最低层三个仰角使用的分离取样方式为cs/cd，vcp212d体扫模式在最低层三个仰角使用的分离取样方式为cs/szcd。
13、优选地，所述vcp215d体扫模式的扫描仰角数都是十五个，vcp35d体扫模式的扫描仰角数都是九个。
14、本发明还提供一种基于双偏振天气雷达的天气识别系统，其特征在于，其包括：
15、获取模块，获取目标区域的天气现象观测数据；
16、筛选模块，从获取模块获取的天气现象观测数据中筛选是否有特别的天气；
17、第一启动模块，基于筛选模块筛选出的特别的天气如果是强对流天气，则启动双偏振天气雷达的vcp12d体扫模式或vcp212d体扫模式进行观测；筛选模块筛选出的特别的天气如果是降水天气，则启动双偏振天气雷达的vcp215d体扫模式进行观测；
18、第二启动模块，基于筛选模块筛选出的天气不是特别的天气，则启动双偏振天气雷达的vcp35d体扫模式进行观测。
19、本发明的积极进步效果在于：
20、一，本发明设有vcp12d、vcp212d、vcp215d、vcp35d这四种新体扫模式，提升了最大不模糊速度和扩大有效探测覆盖面，在高层最大可以达到33.36m/s，提升距离雷达100km以外区域的探测效果，满足业务运行指标。
21、二，强对流探测模式vcp12d和vcp212d较之前模式vcp11增加了低层的垂直分辨率，可以获得距离雷达100km之外更为详细的探测数据，同时扫描时间从5分钟缩短到4分钟，对于发展较快的强对流风暴探测效果更好，及时预警，减轻自然灾害的影响。
22、三，降水模式vcp215d(非强对流)较之前模式vcp21增加六层探测仰角，可以获得更为连续的垂直探测产品，可以更为完整和精细的表现回波结构特征，实时监测降雨强度和分布，及时预警，减轻自然灾害的影响。
23、四，晴空模式vcp35d较之前模式vcp31探测到的时空分辨率更高，另外一方面缩短了扫描时间，提高探测时效性，另一方面通过对扫描仰角的调整，对雷达各层结构特征更加精细。
技术特征：
1.一种基于双偏振天气雷达的天气识别方法，其特征在于，其包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的基于双偏振天气雷达的天气识别方法，其特征在于，所述步骤一采用自动气象站或气象卫星或天气雷达获取目标区域的天气现象观测数据。
3.如权利要求1所述的基于双偏振天气雷达的天气识别方法，其特征在于，所述步骤二采用人工筛选方式或自动筛选方式。
4.如权利要求1所述的基于双偏振天气雷达的天气识别方法，其特征在于，所述步骤三中，所述vcp12d体扫模式观测得到第一雷达数据，或所述vcp212d体扫模式观测得到第二雷达数据，调取第一滤除策略对第一雷达数据或第二雷达数据进行筛选，第一滤除策略包括杂波滤除、晴空回波滤除、噪声滤除；基于筛选后的第一雷达数据或第二雷达数据中的各个指标进行识别，当至少其中一个指标超过对应的第一指标阈值时，则为特别指标；将特别指标分配相应的权重系数并进行加权计算，得到加权计算结果；当加权计算结果大于对应的第二指标阈值时，则为重大特别的天气，及时进行报警和预警；当加权计算结果小于对应的第二指标阈值时，则为普通特别的天气并动态地停止扫描。
5.如权利要求4所述的基于双偏振天气雷达的天气识别方法，其特征在于，所述各个指标包括反射率因子、天线转速、脉冲宽度、差分反射率、速度脉冲重复频率、最大不模糊速度。
6.如权利要求1所述的基于双偏振天气雷达的天气识别方法，其特征在于，所述vcp12d体扫模式和vcp212d体扫模式的扫描仰角数都是十四个，其中高层仰角的数量和低层仰角的数量都为七个。
7.如权利要求6所述的基于双偏振天气雷达的天气识别方法，其特征在于，所述vcp12d体扫模式在最低层三个仰角使用的分离取样方式为cs/cd，vcp212d体扫模式在最低层三个仰角使用的分离取样方式为cs/szcd。
8.如权利要求1所述的基于双偏振天气雷达的天气识别方法，其特征在于，所述vcp215d体扫模式的扫描仰角数都是十五个，vcp35d体扫模式的扫描仰角数都是九个。
9.一种基于双偏振天气雷达的天气识别系统，其特征在于，其包括：
技术总结
本发明公开了一种基于双偏振天气雷达的天气识别方法和系统，该方法包括以下步骤：步骤一，获取目标区域的天气现象观测数据；步骤二，从步骤一获取的天气现象观测数据中筛选是否有特别的天气；步骤三，如果特别的天气是强对流天气，则启动双偏振天气雷达的VCP12D体扫模式或VCP212D体扫模式进行观测；如果特别的天气是降水天气，则启动双偏振天气雷达的VCP215D体扫模式进行观测；步骤四，如果不是特别的天气，则启动双偏振天气雷达的VCP35D体扫模式进行观测。本发明设有VCP12D、VCP212D、VCP215D、VCP35D这四种新体扫模式，提升了最大不模糊速度，扩大有效探测覆盖面。
技术研发人员：姚文,张晶,李叶妮,原久淞,吴杨,王焕,刘志邦,陈海涛,张运芝,王东,孙永联
受保护的技术使用者：营口市气象局
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23