降水强度估测方法、装置、电子设备及存储介质

本发明涉及大气探测，尤其涉及一种降水强度估测方法、装置、电子设备及存储介质。

背景技术：

1、降水强度估测是气象学研究的主要内容之一，并广泛应用于气象预报和灾害预警、水资源管理、农业生产、城市规划与建设等领域。

2、目前，降水强度的估测方法主要基于单波段雷达(如多普勒天气雷达、双偏振天气雷达)，预先利用单波段雷达测得的回波功率数据算出雷达反射率因子、差分反射率、差分传播相移率、衰减率等偏振参量，并根据偏振参量建立降水反演模型，最后将单波段雷达数据输入降水反演模型估测降水强度。

3、然而，利用单波段雷达数据建立降水反演模型受雨滴谱变化、雷达噪声和衰减等因素影响，存在反演关系不稳定和反演结果不准确的问题，导致降水强度估测准确率低。

技术实现思路

1、本发明提供一种降水强度估测方法、装置、电子设备及存储介质，用以解决现有技术中降水强度估测准确率低的缺陷。

2、第一方面，本发明提供一种降水强度估测方法，包括：

3、根据探测范围内的x/ka双波段雷达数据，确定雷达差分衰减率；

4、利用预先确定的差分衰减率偏差对所述雷达差分衰减率进行校正后，输入至与所述探测范围相对应的降水反演模型，获取由所述降水反演模型输出的估测降水强度。

5、根据本发明提供的一种降水强度估测方法，所述x/ka双波段雷达数据包括雷达近端ka波段反射率因子、雷达近端x波段反射率因子、雷达远端ka波段反射率因子和雷达远端x波段反射率因子；

6、所述根据探测范围内的x/ka双波段雷达数据，确定雷达差分衰减率，包括：

7、确定所述雷达远端x波段反射率因子与所述雷达远端ka波段反射率因子之间的第一差值，并确定所述雷达近端x波段反射率因子与所述雷达近端ka波段反射率因子之间的第二差值；

8、根据所述第一差值和所述第二差值，确定所述雷达差分衰减率。

9、根据本发明提供的一种降水强度估测方法，所述根据所述第一差值和所述第二差值，确定所述雷达差分衰减率的计算公式为：

10、

11、其中，k(x,ka)为所述雷达差分衰减率，r1为所述雷达近端距离，r2为所述雷达远端距离，zm(x,r1)所述雷达近端x波段反射率因子，zm(x,r2)所述雷达远端x波段反射率因子，zm(ka,r1)为所述雷达近端ka波段反射率因子，zm(ka,r2)为所述雷达远端ka波段反射率因子。

12、根据本发明提供的一种降水强度估测方法，所述差分衰减率偏差是对在任一采样时段内所述探测范围的雨滴谱数据样本和x/ka双波段雷达数据样本进行预先处理得到的，具体包括：

13、根据所述雨滴谱数据样本，确定在所述任一采样时段内所述探测范围的单位体积单位直径范围内的雨滴数量，用于构建所述探测范围相关的t矩阵散射模型；

14、分别将x波段雷达参数和ka波段雷达参数输入至所述t矩阵散射模型，获取x波段雷达衰减率和ka波段雷达衰减率；

15、计算所述x波段雷达衰减率和ka波段雷达衰减率之间的差值，作为差分衰减率真值；

16、根据所述x/ka双波段雷达数据样本确定差分衰减率样本值；

17、根据所述差分衰减率真值与所述差分衰减率样本值之间的差值确定所述差分衰减率偏差。

18、根据本发明提供的一种降水强度估测方法，所述t矩阵散射模型的计算公式为：

19、

20、其中，ah为雷达衰减率，λ为雷达波长，im为积分后的虚部，d为雨滴直径，n(d)为单位体积单位直径范围内的雨滴数量，fh(d)为水平前向散射振幅矩阵。

21、根据本发明提供的一种降水强度估测方法，所述降水反演模型是利用在所述探测范围内采集的历史x/ka双波段雷达数据以及历史降水强度数据进行拟合后构建的；

22、所述历史x/ka双波段雷达数据包括多个时间窗内采集的x/ka双波段雷达数据；

23、所述历史降水强度数据包括每个所述时间窗内的降水强度。

24、根据本发明提供的一种降水强度估测方法，所述降水反演模型的表达式为：

25、r＝2.836k(x,ka)1.113；

26、其中，r为所述估测降水强度，k(x,ka)为校正后的所述雷达差分衰减率。

27、第二方面，本发明还提供一种降水强度估测装置，包括：

28、差分衰减率测算单元，用于根据探测范围内的x/ka双波段雷达数据，确定雷达差分衰减率；

29、降水强度测算单元，用于利用预先确定的差分衰减率偏差对所述雷达差分衰减率进行校正后，输入至与所述探测范围相对应的降水反演模型，获取由所述降水反演模型输出的估测降水强度。

30、第三方面，本发明提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述任一种所述降水强度估测方法的步骤。

31、第四方面，本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述降水强度估测方法的步骤。

32、本发明提供的降水强度估测方法、装置、电子设备及存储介质，使用x/ka双波段雷达对探测范围内同一降水目标进行观测，采集了更丰富的雷达数据，且根据x波段和ka波段两个波段的雷达数据确定雷达差分衰减率和构建探测范围相对应的降水反演模型，避免雷达数据中噪声等因素影响，最后将雷达差分衰减率输入降水反演模型获得估测降水强度，大大提升了降水强度估测的准确度。

技术特征：

1.一种降水强度估测方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的降水强度估测方法，其特征在于，所述x/ka双波段雷达数据包括雷达近端ka波段反射率因子、雷达近端x波段反射率因子、雷达远端ka波段反射率因子和雷达远端x波段反射率因子；

3.根据权利要求2所述的降水强度估测方法，其特征在于，所述根据所述第一差值和所述第二差值，确定所述雷达差分衰减率的计算公式为：

4.根据权利要求1所述的降水强度估测方法，其特征在于，所述差分衰减率偏差是对在任一采样时段内所述探测范围的雨滴谱数据样本和x/ka双波段雷达数据样本进行预先处理得到的，具体包括：

5.根据权利要求4所述的降水强度估测方法，其特征在于，所述t矩阵散射模型的计算公式为：

6.根据权利要求1所述的降水强度估测方法，其特征在于，所述降水反演模型是利用在所述探测范围内采集的历史x/ka双波段雷达数据以及历史降水强度数据进行拟合后构建的；

7.根据权利要求6所述的降水强度估测方法，其特征在于，所述降水反演模型的表达式为：

8.一种降水强度估测装置，其特征在于，包括：

9.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至7任一项所述降水强度估测方法。

10.一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至7任一项所述降水强度估测方法。

技术总结
本发明提供一种降水强度估测方法、装置、电子设备及存储介质，属于大气探测技术领域，所述方法包括：根据探测范围内的X/Ka双波段雷达数据确定雷达差分衰减率；利用预先确定的X/Ka双波段雷达差分衰减率偏差对雷达差分衰减率进行校正后，输入至与探测范围相对应的降水反演模型，获取由降水反演模型输出的估测降水强度。本发明使用X/Ka双波段雷达对探测范围内同一降水目标进行观测，采集了更丰富的雷达数据，且根据X波段和Ka波段两个波段的雷达数据确定雷达差分衰减率和构建探测范围相对应的降水反演模型，避免雷达数据中噪声等因素影响，最后将雷达差分衰减率输入降水反演模型获得估测降水强度，大大提升了降水强度估测的准确度。

技术研发人员：冯亮,郭泽勇,肖辉,孙跃
受保护的技术使用者：中国科学院大气物理研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/3/24