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新一代天气雷达资料质量分析和处理方法研究

新一代天气雷达资料质量分析和处理方法研究

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作者：杨川成都信息工程学院

学位级别：硕士

雷达故障回波和非气象回波的处理不当，会严重影响新一代天气雷达定量估测降水研究。我国C波段新一代天气雷达在双PRF工作模式下经常在正（负）速度区出现负（正）速度杂点，严重影响了雷达径向速度资料的使用。本文提出了一种对C波段... 详细信息

雷达故障回波和非气象回波的处理不当，会严重影响新一代天气雷达定量估测降水研究。我国C波段新一代天气雷达在双PRF工作模式下经常在正（负）速度区出现负（正）速度杂点，严重影响了雷达径向速度资料的使用。本文提出了一种对C波段新一代天气雷达在双PRF工作模式下径向速度正负速度混淆区（速度混淆区，下同）的识别和处理方法，并以CINRAD/CC雷达资料为例，分析了识别和处理方法的效果。利用哈尔滨和牡丹江雷达2010年夏季不分时段观测资料进行了验证。此外，本文还对中国气象科学研究院灾害天气国家重点实验室开发的新一代天气雷达三位组网拼图系统（CinradMosaic）的雷达资料质量控制算法（QC算法，下同）对于孤立回波、径向干扰回波和地物回波的识别及处理结果进行了分析，发现QC算法采用图像滤波法处理孤立回波和径向干扰回波后，会损失大量降水回波边缘区域，并破坏小尺度对流单体回波;采用基于模糊逻辑的分步式第五回波识别发处理反射率数据后，150km以外区域会残留高反射率值地物回波，并伴随有新的孤立回波产生。针对QC算法的这些问题，本文也发展了新的基于回波块面积之的孤立回波识别方法和基于切向回波段长度值的径向干扰回波识别方法，并根据地物残留回波块边缘区域反射率的数值特征，结合回波段对回波边缘区域的识别结果，提出了高反射率值地物残留回波识别方法，一次改进了地物回波识别方法。利用武汉等地2004至2011年部分存在典型非气象回波的多普勒天气雷达观测资料对新方法进行了验证。主要研究结果和结论如下：（1）速度混淆区内径向速度值的跳动幅度约为雷达双PRF模式最大不模糊速度值。利用径向速度资料中各点与周围8点径向速度平均差值的分布规律和区域内正、负速度平均值的差值规律，速度混淆区能够被正确识别，速度模糊区边界能够得到保留。（2）以速度混淆区各点为中心，通过统计各点邻域内非速度混淆点的正、负速度点个数占非速度混淆点总数的比例，再将最大比例对应的径向速度算术平均值作为该点的径向速度替代值，能够消除并修正原始资料中的速度混淆区。（3）使用回波面积阈值法识别孤立回波，不仅能准确识别和剔除小尺度孤立回波和电杂波噪声，而且能完整保留气象回波。（4）沿切向方向划分回波段，然后根据每个径向方向上切向回波段的长度值分布特征，能够准确定位干扰径向，同时区分晴空区域和降水混合区域。（5）对地物识别法处理后的反射率数据，剔除150km以外反射率值大于30dBZ的回波边缘距离库，能进一步提升地物回波处理效果。

关键词：新一代天气雷达质量控制双PRF模式速度混淆区孤立回波径向干扰回波地物回波

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