ISSN 1004-4965

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基于多普勒天气雷达的低空多普勒速度的切变识别算法研究

闫文辉 黄兴友 李盈盈 杨敏 刘燕斐

闫文辉, 黄兴友, 李盈盈, 杨敏, 刘燕斐. 基于多普勒天气雷达的低空多普勒速度的切变识别算法研究[J]. 热带气象学报, 2019, 35(2): 253-261. doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2019.022
引用本文: 闫文辉, 黄兴友, 李盈盈, 杨敏, 刘燕斐. 基于多普勒天气雷达的低空多普勒速度的切变识别算法研究[J]. 热带气象学报, 2019, 35(2): 253-261. doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2019.022
Wen-hui YAN, Xing-you HUANG, Ying-ying LI, Min YANG, Yan-fei LIU. RESEARCH ON SHEAR DETECTION ALGORITHM BASED ON DOPPLER WEATHER RADAR FOR LOW-ELEVATION DOPPLER VELOCITY[J]. Journal of Tropical Meteorology, 2019, 35(2): 253-261. doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2019.022
Citation: Wen-hui YAN, Xing-you HUANG, Ying-ying LI, Min YANG, Yan-fei LIU. RESEARCH ON SHEAR DETECTION ALGORITHM BASED ON DOPPLER WEATHER RADAR FOR LOW-ELEVATION DOPPLER VELOCITY[J]. Journal of Tropical Meteorology, 2019, 35(2): 253-261. doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2019.022

基于多普勒天气雷达的低空多普勒速度的切变识别算法研究

doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2019.022
基金项目: 

国家自然科学基金项目 41475034

国家重点基础研究发展计划(973计划)项目 2013CB430101

详细信息
    通讯作者:

    黄兴友,男,安徽省人,教授,主要从事雷达气象学方面研究。E-mail: hxyradar@126.com

  • 中图分类号: P412.25

RESEARCH ON SHEAR DETECTION ALGORITHM BASED ON DOPPLER WEATHER RADAR FOR LOW-ELEVATION DOPPLER VELOCITY

  • 摘要: 低空风切变是影响航空器起飞和着陆安全的重要因素,利用多普勒天气雷达径向速度数据,从风的空间和时间变化上对低空风切变的识别进行了研究,并利用一次飑线过程和一次低空急流过程的资料对识别算法进行了验证。识别算法的核心是分别计算二维合成风切变、垂直风切变和时间风切变。在计算二维合成风切变时,先利用风切变强度因子自适应地选择拟合“窗口”的大小,再利用最小二乘线性拟合方法,得到水平风切变。结果表明:自适应多尺度最小二乘法得到的合成风切变,在低空风切变识别效果、切变连续性和边缘数据处理等方面都优于我国多普勒天气雷达的PUP合成风切变;垂直风切变反映了雷达径向速度的高低空配置情况;时间风切变可提供径向速度随时间的变化情况。算法还可应用于民航机场低空风切变的识别和预警。

     

  • 图  1  一维径向风切变原理示意图

    图  2  一维切向风切变原理示意图

    图  3  2009年6月3日23:30徐州飑线过程多普勒天气雷达回波及低空风切变识别结果

    a. 0.53 °仰角反射率因子;b. 1.45 °仰角反射率因子;c. 0.53 °仰角径向速度;d. 1.45 °仰角径向速度;e. PUP合成风切变图(显示阈值2.0×10-3 s-1);f.自适应多尺度最小二乘法合成风切变(显示阈值2.0×10-3 s-1);g. 0.53 °与1.45 °仰角间垂直风切变;h. 6月3日23: 18与6月3日23: 30间时间风切变(显示阈值0.5 m/(s·min))。

    图  4  2017年6月5日08:00 850 hPa天气图(a)和南京站单站高空风图(b)

    图  5  2017年6月5日12:01南京混合云降水过程多普勒天气雷达回波及低空风切变识别结果

    a. 1.45 °仰角反射率因子;b. 1.45 °仰角径向速度;c. PUP合成风切变图(显示阈值2.0×10-3 s-1);d.自适应多尺度最小二乘法合成风切变(显示阈值2.0×10-3 s-1);e. 0.53 °与1.45 °仰角间垂直风切变;f. 6月3日11:49与6月3日12:01间时间风切变(显示阈值0.5 m/(s·min))。

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出版历程
  • 收稿日期:  2018-04-13
  • 修回日期:  2018-12-08
  • 刊出日期:  2019-04-01

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