西安咸阳机场阵风锋自动识别及其应用研究

作     者：涂朝勇 

作者单位：成都信息工程大学 

学位级别：硕士

导师姓名：倪长健

授予年度：2018年

学科分类：08[工学] 0825[工学-航空宇航科学与技术] 

主      题：咸阳机场 阵风锋 自动识别 应用 

摘      要：作为一种灾害性天气,阵风锋常导致人员伤亡以及财产损失,给航空飞行带来致命的威胁。针对阵风锋特征的分析和自动识别技术不仅涉及其演变过程的科学性,也是气象防灾减灾的依据,因而相关研究具有重要的理论意义和应用价值。目前诸多学者已对阵风锋自动识别及预警的理论研究形成丰富的研究成果,但在实际应用研究中相对较少。为此,本文利用2016年6-8月西安多普勒雷达观测资料、NCEP再分析资料和自动气象站资料,对西安咸阳机场的阵风锋个例的统计分析、识别过程实现、结果检验、界面设计和功能实现等方面进行深入研究,得到如下结论:(1)该阵风锋回波基本统计特征表现为:强度5-15d Bz,宽度2-4km,长度30-50km,垂直高度1-2km,移动方向以西北—东南向偏多,一般多出现在1.5°仰角,阵风锋附近存在风场辐合;(2)基于文件监视、解压、解码、显示等c#关键技术,首先对雷达数据进行孤点值、孤立点线、回波平坦性、噪声滤除、缺测填补和中值处理等处理;其次对窄带回波进行数据分级、双向梯度发、细化、短线滤除、链表识别等步骤实现识别;再次对径向速度进行shear参量、速度梯度、动量、合并等步骤实现识别;最终结果显示反射率成功检出率80.5%,最高为93%,最低为43%,平均检出率为77%,而径向速度成功检出率52.6%,最高为73%,最低为13%,平均识别率为49.3%。整体而言,窄带回波特征优于辐合线特征,因而识别效果较好。(3)2016年6月4日由蒙古低涡主导,阵风锋过境时,咸阳机场产生了阵性降水和大风天气;雷达回波上阵风锋的特征表现为生命史短、水平尺度长、移速快,并伴有明显的窄带回波和辐合线特征;设计的软件能自动识别出阵风锋的方位、长度、距离等,并且识别命中率(POD)高达93.75%,临界成功指数为83.33%,表明该软件对咸阳机场阵风锋识别是有效的;(4)阐述了西安咸阳机场阵风锋自动识别及其预警软件的界面设计方案,对自动识别的流程进行设计和分析,确定了软件的具体功能,将软件界面区域分为四个区域,介绍了菜单栏、显示区域这两块主要区域的设计和功能;最后给出了自动识别及预警的实现过程及引用的关键类和函数,验证了软件自动识别算法准确可行,满足业务实际需求。