毫米波雷达云回波的自动分类技术研究
发布时间：2021-06-18 07:40
毫米波雷达在云探测方面比厘米波天气雷达和激光雷达具有显著优势,可获得更多的云粒子信息,是研究云特性的主要遥感探测设备。为了开展对毫米波雷达探测的云回波进行自动分类的研究,利用161次云回波的个例数据,统计得到了卷云、高层云、高积云、层云、层积云和积云6类云型的特征量和其他参量的数值范围,利用分级的多参数阈值判别方法,达到了自动分类的目标,通过与人工分类的初步验证,两种分类结果的一致性达到84%,其中,层云和积云的识别一致较低的原因在于样本数据有限,仅有6次层云和8次积云的个例样本数据。通过更多样本的处理,提取的特征参量更可靠,自动分类的准确率会得到提高,以便将基于毫米波雷达的云分类技术应用于将来的云观测自动化业务。
【文章来源】：气象学报. 2019,77(03)北大核心CSCD
【文章页数】：11 页
【部分图文】：
图３２０１７年１月１７日２０时５４分—１８日０２时３４分雷达反射率因子（ａ）和分类结果（ｂ）（Ｓｃ）Ｆｉｇ．３Ｒｅｆｌｅｃｔｉｖｉｔｙ（ａ）ａｎｄｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔ（ｂ）ｄｕｒｉｎｇ２０：５４ＵＴＣ１７—０２：３４ＵＴＣ１８Ｊａｎｕａｒｙ２０１７（Ｓｃ）
图３２０１７年１月１７日２０时５４分—１８日０２时３４分雷达反射率因子（ａ）和分类结果（ｂ）（Ｓｃ）Ｆｉｇ．３Ｒｅｆｌｅｃｔｉｖｉｔｙ（ａ）ａｎｄｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔ（ｂ）ｄｕｒｉｎｇ２０：５４ＵＴＣ１７—０２：３４ＵＴＣ１８Ｊａｎｕａｒｙ２０１７（Ｓｃ）图４２０１５年１１月５日０２时３０分—０４时２５分雷达反射率因子（ａ）和分类结果（ｂ）（Ｓｔ）Ｆｉｇ．４Ｒｅｆｌｅｃｔｉｖｉｔｙ（ａ）ａｎｄｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔ（ｂ）ｄｕｒｉｎｇ０２：３０—０４：２５ＵＴＣ５Ｎｏｖｅｍｂｅｒ２０１５（Ｓｔ）图５２０１５年１０月３１日１８时４３分至１１月１日００时０１分雷达反射率因子（ａ）和分类结果（ｂ）（Ｃｕ、Ｃｉ）Ｆｉｇ．５Ｒｅｆｌｅｃｔｉｖｉｔｙ（ａ）ａｎｄｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔ（ｂ）ｄｕｒｉｎｇ１８：４３ＵＴＣ３１Ｏｃｔｏｂｅｒ２０１５—００：０１ＵＴＣ１Ｎｏｖｅｍｂｅｒ２０１５（Ｃｕ，Ｃｉ）８４５ＡｃｔａＭｅｔｅｏｒｏｌｏｇｉｃａＳｉｎｉｃａ气象学报２０１９，７７（３）
图６２０１７年３月７日２０时０８分—８日０２时１３分雷达反射率因子（ａ）和分类结果（ｂ）（Ａｓ）Ｆｉｇ．６Ｒｅｆｌｅｃｔｉｖｉｔｙ（ａ）ａｎｄｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔ（ｂ）ｄｕｒｉｎｇ２０：０８ＵＴＣ７Ｍａｒｃｈ—０２：１３ＵＴＣ８Ｍａｒｃｈ２０１７（Ａｓ）图７２０１５年１０月３０日００时—０８时２８分雷达反射率因子（ａ）和分类结果（ｂ）（Ａｃ、Ｃｉ）Ｆｉｇ．７Ｒｅｆｌｅｃｔｉｖｉｔｙ（ａ）ａｎｄｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔ（ｂ）ｄｕｒｉｎｇ００：００—０８：２８ＵＴＣ３０Ｏｃｔｏｂｅｒ２０１５（Ａｃ，Ｃｉ）季节性变化和日变化等；其次是采用其他云观测资料进行自动分类的验证，减少人工分类中的误判。６结论利用基于毫米波雷达云回波的特征量与多参数阈值法相结合的技术，对安徽寿县中国国家气候观象台上空非降水云系的回波进行了自动分类研究，得到如下结论：（１）毫米波雷达具有测云的优势，不仅因为波长短（与厘米波雷达相比）而使云粒子具有更大的雷达截面，还具备很好的穿云能力（相比激光雷达），能够探测多层云的回波，此外，降水衰减影响小，可进行全天候的对云观测，能够用于云观测业务的自动化。（２）利用云回波特征量及多参数阈值的判别技术，可以比较准确、客观地对云类型进行判别，部分数据的验证表明，准确率达到８４％。（３）判别准确率的提高主要依赖于样本数据，通过对更多样本数据的统计，可以优化特征量和参
【参考文献】：
期刊论文
[1]星载双频云雷达的云微物理参数反演算法研究[J]. 吴琼,仰美霖,窦芳丽,郭杨,安大伟. 气象学报. 2018(01)
[2]三雷达、双雷达反演降雹超级单体风暴三维风场结构特征研究[J]. 韩颂雨,罗昌荣,魏鸣,黄美金,陈磊. 气象学报. 2017(05)
[3]结合毫米波雷达提取降水条件下风廓线雷达大气垂直速度的研究[J]. 黄书荣,吴蕾,马舒庆,黄兴友,唐英杰. 气象学报. 2017(05)
[4]2015年10月29日弱降雨前后的层状云微物理参数反演和分析[J]. 黄佳欢,黄兴友,黄勇,韦凯华,马雷. 气象科学. 2017(04)
[5]基于MODIS云宏微观特性的卫星云分类方法[J]. 吴晓,游然,王旻燕,谷军霞. 应用气象学报. 2016(02)
[6]利用毫米波测云雷达反演层状云中过冷水[J]. 吴举秀,魏鸣,王以琳. 干旱气象. 2015(02)
[7]双多普勒雷达风场反演对一次后向传播雷暴过程的分析[J]. 孙敏,戴建华,袁招洪,陶岚. 气象学报. 2015(02)
[8]单多普勒天气雷达反演降水粒子垂直速度Ⅰ:算法分析[J]. 周生辉,魏鸣,张培昌,徐洪雄,赵畅. 气象学报. 2014(04)
[9]云雷达反演层状云微物理参数及其与飞机观测数据的对比[J]. 刘黎平,宗蓉,齐彦斌,刘健. 中国工程科学. 2012(09)
[10]基于卫星云图的云分类研究[J]. 刘扬,王彬,韩雷. 电子设计工程. 2011(10)
本文编号：3236259
【文章来源】：气象学报. 2019,77(03)北大核心CSCD
【文章页数】：11 页
【部分图文】：
图３２０１７年１月１７日２０时５４分—１８日０２时３４分雷达反射率因子（ａ）和分类结果（ｂ）（Ｓｃ）Ｆｉｇ．３Ｒｅｆｌｅｃｔｉｖｉｔｙ（ａ）ａｎｄｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔ（ｂ）ｄｕｒｉｎｇ２０：５４ＵＴＣ１７—０２：３４ＵＴＣ１８Ｊａｎｕａｒｙ２０１７（Ｓｃ）
图３２０１７年１月１７日２０时５４分—１８日０２时３４分雷达反射率因子（ａ）和分类结果（ｂ）（Ｓｃ）Ｆｉｇ．３Ｒｅｆｌｅｃｔｉｖｉｔｙ（ａ）ａｎｄｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔ（ｂ）ｄｕｒｉｎｇ２０：５４ＵＴＣ１７—０２：３４ＵＴＣ１８Ｊａｎｕａｒｙ２０１７（Ｓｃ）图４２０１５年１１月５日０２时３０分—０４时２５分雷达反射率因子（ａ）和分类结果（ｂ）（Ｓｔ）Ｆｉｇ．４Ｒｅｆｌｅｃｔｉｖｉｔｙ（ａ）ａｎｄｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔ（ｂ）ｄｕｒｉｎｇ０２：３０—０４：２５ＵＴＣ５Ｎｏｖｅｍｂｅｒ２０１５（Ｓｔ）图５２０１５年１０月３１日１８时４３分至１１月１日００时０１分雷达反射率因子（ａ）和分类结果（ｂ）（Ｃｕ、Ｃｉ）Ｆｉｇ．５Ｒｅｆｌｅｃｔｉｖｉｔｙ（ａ）ａｎｄｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔ（ｂ）ｄｕｒｉｎｇ１８：４３ＵＴＣ３１Ｏｃｔｏｂｅｒ２０１５—００：０１ＵＴＣ１Ｎｏｖｅｍｂｅｒ２０１５（Ｃｕ，Ｃｉ）８４５ＡｃｔａＭｅｔｅｏｒｏｌｏｇｉｃａＳｉｎｉｃａ气象学报２０１９，７７（３）
图６２０１７年３月７日２０时０８分—８日０２时１３分雷达反射率因子（ａ）和分类结果（ｂ）（Ａｓ）Ｆｉｇ．６Ｒｅｆｌｅｃｔｉｖｉｔｙ（ａ）ａｎｄｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔ（ｂ）ｄｕｒｉｎｇ２０：０８ＵＴＣ７Ｍａｒｃｈ—０２：１３ＵＴＣ８Ｍａｒｃｈ２０１７（Ａｓ）图７２０１５年１０月３０日００时—０８时２８分雷达反射率因子（ａ）和分类结果（ｂ）（Ａｃ、Ｃｉ）Ｆｉｇ．７Ｒｅｆｌｅｃｔｉｖｉｔｙ（ａ）ａｎｄｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔ（ｂ）ｄｕｒｉｎｇ００：００—０８：２８ＵＴＣ３０Ｏｃｔｏｂｅｒ２０１５（Ａｃ，Ｃｉ）季节性变化和日变化等；其次是采用其他云观测资料进行自动分类的验证，减少人工分类中的误判。６结论利用基于毫米波雷达云回波的特征量与多参数阈值法相结合的技术，对安徽寿县中国国家气候观象台上空非降水云系的回波进行了自动分类研究，得到如下结论：（１）毫米波雷达具有测云的优势，不仅因为波长短（与厘米波雷达相比）而使云粒子具有更大的雷达截面，还具备很好的穿云能力（相比激光雷达），能够探测多层云的回波，此外，降水衰减影响小，可进行全天候的对云观测，能够用于云观测业务的自动化。（２）利用云回波特征量及多参数阈值的判别技术，可以比较准确、客观地对云类型进行判别，部分数据的验证表明，准确率达到８４％。（３）判别准确率的提高主要依赖于样本数据，通过对更多样本数据的统计，可以优化特征量和参
【参考文献】：
期刊论文
[1]星载双频云雷达的云微物理参数反演算法研究[J]. 吴琼,仰美霖,窦芳丽,郭杨,安大伟. 气象学报. 2018(01)
[2]三雷达、双雷达反演降雹超级单体风暴三维风场结构特征研究[J]. 韩颂雨,罗昌荣,魏鸣,黄美金,陈磊. 气象学报. 2017(05)
[3]结合毫米波雷达提取降水条件下风廓线雷达大气垂直速度的研究[J]. 黄书荣,吴蕾,马舒庆,黄兴友,唐英杰. 气象学报. 2017(05)
[4]2015年10月29日弱降雨前后的层状云微物理参数反演和分析[J]. 黄佳欢,黄兴友,黄勇,韦凯华,马雷. 气象科学. 2017(04)
[5]基于MODIS云宏微观特性的卫星云分类方法[J]. 吴晓,游然,王旻燕,谷军霞. 应用气象学报. 2016(02)
[6]利用毫米波测云雷达反演层状云中过冷水[J]. 吴举秀,魏鸣,王以琳. 干旱气象. 2015(02)
[7]双多普勒雷达风场反演对一次后向传播雷暴过程的分析[J]. 孙敏,戴建华,袁招洪,陶岚. 气象学报. 2015(02)
[8]单多普勒天气雷达反演降水粒子垂直速度Ⅰ:算法分析[J]. 周生辉,魏鸣,张培昌,徐洪雄,赵畅. 气象学报. 2014(04)
[9]云雷达反演层状云微物理参数及其与飞机观测数据的对比[J]. 刘黎平,宗蓉,齐彦斌,刘健. 中国工程科学. 2012(09)
[10]基于卫星云图的云分类研究[J]. 刘扬,王彬,韩雷. 电子设计工程. 2011(10)
本文编号：3236259
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