本发明涉及无线电领域,尤其涉及一种基于多源数据融合的冰雹预警方法。
背景技术:
1、探空数据在冰雹识别中可以分析大气环境背景和评估冰雹发生的可能性,卫星数据在冰雹早期预警阶段的识别过程中具有重要作用,雷达数据在冰雹识别中具有高时空分辨率的优势,尤其是在实时监测和精细化观测阶段。
2、尽管探空数据、卫星和雷达数据在冰雹识别中各有优势,但单一数据源的使用存在局限性。探空数据时效性较低、卫星数据的时空分辨率较低,难以提供精细化的实时监测;雷达数据虽然时空分辨率高,但覆盖范围有限,且受地形影响较大。因此,现有的冰雹识别算法和人工防雹作业方法都存在数据源单一、使用简单的多阈值判定、时效性低或者作业顺序不科学等问题。
技术实现思路
1、本发明的目的在于克服现有技术的缺点,提供了一种基于多源数据融合的冰雹预警方法,解决了现有技术存在的不足。
2、本发明的目的通过以下技术方案来实现:一种基于多源数据融合的冰雹预警方法,所述预警方法包括:
3、s1、获取探空数据、卫星数据和雷达数据并进行数据质量控制后依次计算出冰雹发生概率f1、f2和f3;
4、s2、通过临近插值法将冰雹发生概率f1、f2和f3插值至统一经纬度网格下得到冰雹发生概率f;
5、s3、获取当地可运行人影设备及作业范围,查找可作业范围内是否存在冰雹发生概率超过预设值的区域,如果存在,则对可作业范围内冰雹发生概率超过预设值的区域进行概率大小排序,并按照冰雹发生概率从高到低依次下发作业指令。
6、所述s1的步骤包括:
7、s11、获取探空数据,对数据进行数据质量控制,并计算cape、深层垂直风切变和融化层相对高度,并计算得到冰雹发生概率f1,cape为对流有效势能;
8、s12、获取卫星数据,对数据进行数据质量控制,通过mb06算法的判定阈值对初生对流区域进行判定,得到发生对流初生的概率,以及根据卫星数据计算区域冰雹潜势,并根据发生对流初生的概率和区域冰雹潜势得到冰雹发生概率f2;
9、s13、获取雷达数据,对数据进行数据质量控制,计算组合反射率、垂直液态水含量、回波顶高和45dbz反射率延展高度,并计算得到冰雹发生概率f3。
10、所述s2的步骤包括:
11、通过公式计算统一经纬度网格下的冰雹发生概率f,其中, w1、w2、w3均为权重参数。
12、所述s11的步骤具体包括:
13、获取探空数据,对数据进行数据质量控制,并计算cape、深层垂直风切变和融化层相对高度;
14、对计算的cape、深层垂直风切变和融化层相对高度分别进行归一化处理;
15、根据计算公式计算得到利用探空数据评估的冰雹发生概率,其中,表示cape的归一化结果,表示深层垂直风切变的归一化结果,表示融化层相对高度的归一化结果,w11、w12、w13均为权重参数。
16、所述cape计算公式包括:
17、,
18、其中,表示气块温度,表示环境温度,lfc表示自由对流高度,el表示平衡高度,z表示高度,dz表示对高度微分;
19、所述深层垂直风切变计算公式包括:
20、,
21、其中,u6km表示u在6km高度的数值,v6km表示v在6km高度的数值,u和v分别是东西向和南北向的风速分量;
22、所述融化层相对高度计算公式包括:
23、,
24、其中,为0℃所在海拔高度,为地面海拔高度。
25、所述lfc的得到过程包括:
26、从地面温度和露点温度开始,沿干绝热线上升,直到达到抬升凝结高度,即气块开始饱和的高度;
27、从抬升凝结高度开始,沿湿绝热线继续上升,绘制气块的温度曲线;
28、将气块温度曲线与环境温度曲线首次相交的高度作为lfc,在此高度后,气块温度开始高于环境温度,气块开始自由上升。
29、所述el的得到过程包括:
30、从lfc开始,继续沿湿绝热线绘制气块的温度曲线;
31、将气块温度曲线与环境湿度曲线再次相交的高度作为el,在此高度,气块温度再次等于环境温度,气块停止上升。
32、所述s12的步骤包括:
33、获取卫星数据,对数据进行数据质量控制,通过mb06算法的判定阈值对初生对流区域进行判定;
34、当某个区域满足n个判定阈值条件时,则该区域未来0~60min内发生对流初生的概率是fci=100%,如果不满足n个判定阈值条件条件时则发生对流初生的概率为fci=0%;
35、根据卫星数据,获取云顶温度、晶化温度对应、云顶温度对应有效粒子半径、云粒子有效半径,并对这四个参数进行归一化后,通过公式计算该区域冰雹潜势,其中,w21、w22、w23、w24均为权重参数,表示云顶温度的归一化结果,表示晶化温度的归一化结果,表示云顶温度对应有效粒子半径的归一化结果,表示云粒子有效半径的归一化结果;
36、根据公式计算得到利用卫星数据评估的冰雹发生概率f2。
37、所述s13的步骤包括:
38、获取雷达数据,对数据进行数据质量控制,计算组合反射率cr、垂直液态水含量vil、回波顶高et和45dbz反射率延展高度h45;
39、对计算的组合反射率cr、垂直液态水含量vil、回波顶高et和45dbz反射率延展高度h45进行归一化处理,并通过公式得到利用雷达数据评估的冰雹发生概率f3,其中,表示组合反射率cr的归一化结果,表示垂直液态水含量vil的归一化结果,表示回波顶高et的归一化结果,表示45dbz反射率延展高度h45的归一化结果,w31、w32、w33、w34均为权重参数。
40、本发明具有以下优点:一种基于多源数据融合的冰雹预警方法,通过综合观测可以更准确地捕捉冰雹天气的发生、发展和消散过程,提高预报的准确性和及时性。通过多源数据,可以更全面地分析冰雹的形成机制,包括云微物理结构、环境条件和动力过程,以及可以提供实时的监测数据,帮助及时发布冰雹预警,减少灾害损失,充分发挥了每种观测设备的观测优势,能够大幅提高对于冰雹的识别效果。
1.一种基于多源数据融合的冰雹预警方法,其特征在于:所述预警方法包括:
2.根据权利要求1所述的一种基于多源数据融合的冰雹预警方法,其特征在于:所述s1的步骤包括:
3.根据权利要求1所述的一种基于多源数据融合的冰雹预警方法,其特征在于:所述s2的步骤包括:
4.根据权利要求2所述的一种基于多源数据融合的冰雹预警方法,其特征在于:所述s11的步骤具体包括:
5.根据权利要求2所述的一种基于多源数据融合的冰雹预警方法,其特征在于:所述cape计算公式包括:
6.根据权利要求5所述的一种基于多源数据融合的冰雹预警方法,其特征在于:所述lfc的得到过程包括:
7.根据权利要求5所述的一种基于多源数据融合的冰雹预警方法,其特征在于:所述el的得到过程包括:
8.根据权利要求2所述的一种基于多源数据融合的冰雹预警方法,其特征在于:所述s12的步骤包括:
9.根据权利要求2所述的一种基于多源数据融合的冰雹预警方法,其特征在于:所述s13的步骤包括: