基于单多普勒雷达的光流法改进技术

作     者：吴晓锋 唐晓文 王元 沈文强 WU Xiaofeng;TANG Xiaowen;WANG Yuan;SHEN Wenqiang

作者机构：南京大学大气科学学院/中尺度灾害性天气教育部重点实验室南京210093 南京大桥机器有限公司南京210093 成都信息工程大学大气探测学院成都610225 

出 版 物：《气象科学》 (Journal of the Meteorological Sciences)

年 卷 期：2020年第40卷第4期

页      面：497-504页

学科分类：07[理学] 070601[理学-气象学] 0706[理学-大气科学] 

基　　金：国家重点研发计划资助项目(2018YFC1506103) 江苏省科技厅项目(BE2017776) 

主　　题：单多普勒雷达 光流法 一致性约束 约束方程简化 

摘      要：本文对基于径向速度的光流法在实际应用中存在的误差进行了分析,并提出了有效的改进方案。合成数据试验结果表明:基于径向速度的光流法在反演低仰角(小于2.5°)数据和包含非线性变化的实际风场时存在较大的误差。在低仰角情况下,由于径向速度在垂直方向的分量非常小,导致垂直速度的反演包含较大的计算误差并影响水平速度的反演精度。而当实际风场存在较大非线性变化时(如锋面、切变线等),算法中的局部约束条件被破坏,导致切变区域反演精度降低或出现奇异值。针对这两种情况,本文提出了有效的改进算法。在低仰角情况下引入了简化的约束方程,并加入了径向速度一致性的约束条件来克服实际风场非线性带来的误差。通过理想数据试验和实际个例的检验发现,改进后的算法可以有效地提高风场反演的精度和应用范围。