基于雷达组网拼图的定量降水估测算法优化及效果评估
发布时间：2021-05-06 23:02
随着灾害性天气近年来的频繁发生，高时空分辨率的雷达定量降水估测信息，在暴雨、台风、洪水等灾害性天气的短时临近和精细化预警预报等工作中发挥了越来越重要的作用。基于雷达三维组网拼图数据的定量降水估测（QPE:Quantitive PrecipationEstimation）算法业已在业务中得到初步应用，虽然表现出良好的稳定性和实时性，但目前并未开展较为全面的评估和分析工作。同时，Z-R关系、雷达波束部分遮挡和雷达-雨量计融合方法等因素，严重限制了雷达QPE的精度，在降水估测中，这些算法环节均待进一步优化改进。因此，本论文首先评估了基于雷达组网拼图的QPE算法的业务应用效果，同时，在Z-R关系、波束遮挡订正和融合方法环节使用新的技术手段对雷达QPE算法进行优化改进，以期提高雷达降水估测的精度。主要的工作和结论包括以下几个方面的内容：（1）以雷达反射率因子廓线作为分析工具，评估了基于雷达组网拼图的QPE算法在杭州市气象局的业务应用效果。分析了算法在不同类型天气过程的适用能力，以及影响雷达降水估测的主要误差源：层状云过程中，如果完全遮挡和回波亮带效应并存，会导致雷达QPE的高估；回波云顶的偏弱雷...
【文章来源】：中国气象科学研究院北京市
【文章页数】：127 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 引言
1.1 选题的目的和意义
1.2 国内外研究进展
1.2.1 基于雷达组网拼图的定量降水估测算法研究进展
1.2.2 Z‐R 关系的国内外研究进展
1.2.3 雷达波束遮挡的国内外进展
1.2.4 雷达‐雨量计融合方法研究进展
1.3 研究目的与研究内容
第二章 基于雷达组网拼图的定量降水估测算法业务应用与效果评估
2.1 引言
2.2 雷达及雨量计资料的实时处理
2.2.1 基于雷达组网拼图的定量降水估测算法的框架及流程
2.2.2 雨量计质量控制
2.3 方法及案例过程
2.3.1 组网混合反射率因子数据场
2.3.2 Z‐R 关系拟合
2.3.3 最优插值法
2.3.4 评估方法
2.3.5 评估数据
2.4 综合及分类效果评估及误差分析
2.4.1 综合效果评估
2.4.2 层状云
2.4.3 梅雨锋
2.4.4 飑线
2.4.5 台风
2.5 小结与讨论
第三章 基于云团的分组 Z-R 关系及效果评估
3.1 引言
3.2 方法及数据
3.2.1 三种不同的 Z‐R 关系拟合方案
3.2.2 评估数据及评估方法
3.3 不同 Z‐R 关系降水估测效果评估对比与分析
3.3.1 Z‐R 关系的空间分布
3.3.2 不同 Z‐R 关系效果评估结果对比分析
3.4 影响 Z‐R 关系拟合的因素
3.4.1 雷达波束遮挡对 Z‐R 关系拟合的影响
3.4.2 雷达探测数据差异对 Z‐R 关系拟合的影响
3.5 基于云团的分组 Z‐R 关系的参数敏感性
3.5.1 雨量计数量对基于云团的分组 Z‐R 关系拟合方案的影响
3.5.2 Z‐R 关系 b 系数对雷达降水估测效果的影响
3.6 不同类型天气过程定量降水估测效果评估对比
3.7 结论与讨论
第四章 雷达波束部分遮挡识别算法应用及效果评估
4.1 引言
4.2 方法及数据
4.2.1 基于雷达回波概率特征的部分遮挡区域识别算法
4.2.2 评估数据及方法
4.3 单部雷达部分遮挡区域的识别与验证分析
4.3.1 雷达部分遮挡格点区域的识别
4.3.2 部分遮挡识别结果验证
4.3.3 雷达回波阈值选择对部分遮挡识别结果的影响
4.4 部分遮挡识别结果的应用及效果评估
4.4.1 部分遮挡区域内的雷达组网拼图数据对比
4.4.2 部分遮挡区域内的雷达定量降水估测效果评估对比
4.4.3 雷达波束部分遮挡对 Z‐R 关系拟合和最优插值订正的影响
4.5 小结
第五章 不同定量降水估测方法效果评估与对比
5.1 引言
5.2 方法及数据
5.2.1 仅基于地面雨量计观测资料的 IDW 降水估测方案
5.2.2 三种不同的联合降水估测方案
5.2.3 评估数据及评估方法
5.3 不同定量降水估测方法的优化及评估对比
5.3.1 雨量计数量对不同 QPE 数据场构建方案的影响
5.3.2 不同联合降水估测方案之间的对比
5.3.3 三种联合降水估测方案与仅基于雨量计的 IDW 法的对比
5.4 小结
第六章 全文总结与讨论
6.1 总结
6.2 存在的问题和未来的研究方向
参考文献
致谢
个人简历
本文编号：3172770
【文章来源】：中国气象科学研究院北京市
【文章页数】：127 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 引言
1.1 选题的目的和意义
1.2 国内外研究进展
1.2.1 基于雷达组网拼图的定量降水估测算法研究进展
1.2.2 Z‐R 关系的国内外研究进展
1.2.3 雷达波束遮挡的国内外进展
1.2.4 雷达‐雨量计融合方法研究进展
1.3 研究目的与研究内容
第二章 基于雷达组网拼图的定量降水估测算法业务应用与效果评估
2.1 引言
2.2 雷达及雨量计资料的实时处理
2.2.1 基于雷达组网拼图的定量降水估测算法的框架及流程
2.2.2 雨量计质量控制
2.3 方法及案例过程
2.3.1 组网混合反射率因子数据场
2.3.2 Z‐R 关系拟合
2.3.3 最优插值法
2.3.4 评估方法
2.3.5 评估数据
2.4 综合及分类效果评估及误差分析
2.4.1 综合效果评估
2.4.2 层状云
2.4.3 梅雨锋
2.4.4 飑线
2.4.5 台风
2.5 小结与讨论
第三章 基于云团的分组 Z-R 关系及效果评估
3.1 引言
3.2 方法及数据
3.2.1 三种不同的 Z‐R 关系拟合方案
3.2.2 评估数据及评估方法
3.3 不同 Z‐R 关系降水估测效果评估对比与分析
3.3.1 Z‐R 关系的空间分布
3.3.2 不同 Z‐R 关系效果评估结果对比分析
3.4 影响 Z‐R 关系拟合的因素
3.4.1 雷达波束遮挡对 Z‐R 关系拟合的影响
3.4.2 雷达探测数据差异对 Z‐R 关系拟合的影响
3.5 基于云团的分组 Z‐R 关系的参数敏感性
3.5.1 雨量计数量对基于云团的分组 Z‐R 关系拟合方案的影响
3.5.2 Z‐R 关系 b 系数对雷达降水估测效果的影响
3.6 不同类型天气过程定量降水估测效果评估对比
3.7 结论与讨论
第四章 雷达波束部分遮挡识别算法应用及效果评估
4.1 引言
4.2 方法及数据
4.2.1 基于雷达回波概率特征的部分遮挡区域识别算法
4.2.2 评估数据及方法
4.3 单部雷达部分遮挡区域的识别与验证分析
4.3.1 雷达部分遮挡格点区域的识别
4.3.2 部分遮挡识别结果验证
4.3.3 雷达回波阈值选择对部分遮挡识别结果的影响
4.4 部分遮挡识别结果的应用及效果评估
4.4.1 部分遮挡区域内的雷达组网拼图数据对比
4.4.2 部分遮挡区域内的雷达定量降水估测效果评估对比
4.4.3 雷达波束部分遮挡对 Z‐R 关系拟合和最优插值订正的影响
4.5 小结
第五章 不同定量降水估测方法效果评估与对比
5.1 引言
5.2 方法及数据
5.2.1 仅基于地面雨量计观测资料的 IDW 降水估测方案
5.2.2 三种不同的联合降水估测方案
5.2.3 评估数据及评估方法
5.3 不同定量降水估测方法的优化及评估对比
5.3.1 雨量计数量对不同 QPE 数据场构建方案的影响
5.3.2 不同联合降水估测方案之间的对比
5.3.3 三种联合降水估测方案与仅基于雨量计的 IDW 法的对比
5.4 小结
第六章 全文总结与讨论
6.1 总结
6.2 存在的问题和未来的研究方向
参考文献
致谢
个人简历
本文编号：3172770
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