基于卫星数据和地基雷达数据的多类型对流云团的识别方法与流程

本发明属于卫星和雷达数据分析，涉及一种多类型对流云团的识别方法，尤其是一种基于卫星数据和地基雷达数据的多类型对流云团的识别方法。

背景技术：

1、强对流云团系统通常伴随有灾害性天气，如暴雨、雷电、大风、冰雹和龙卷风等，强对流天气通常具有影响范围广、持续时间长，对居民的生命财产安全构成严重威胁。具有高时间分辨率、高空间分辨率和连续空间覆盖的静止气象卫星和天气雷达是监测强对流云团的重要工具，为强对流云团的监测提供了丰富的观测资料。随着静止卫星的更新换代，成像仪的时空分辨率不断提升，光谱通道数也持续增加。目前基于静止气象卫星进行对流识别的主要通过红外窗区通道亮温阈值法进行识别，通过设置一定的阈值条件，将红外通道亮温数值低于该值的区域识别为对流云团区域，该方法可以识别出对流云团的覆盖区域、云顶温度等信息，但是对对流云团底部的物理现象在识别方面存在困难。

2、经检索，未发现与本发明相同或相似的现有技术的文献。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术的不足，提出一种基于卫星数据和地基雷达数据的多类型对流云团的识别方法，基于卫星红外窗区亮温通道数据和地基雷达反射率数据来识别对流云团区域，定量区分描述对流云团的尺度类型、对流云团的影响范围、降水强度、闪电预警等信息，改善对流云团的实时监测效果。

2、本发明解决其现实问题是采取以下技术方案实现的：

3、一种基于卫星数据和地基雷达数据的多类型对流云团的识别方法，包括以下步骤：

4、步骤1、对卫星资料数据进行预处理；

5、步骤2、对地基雷达数据资料预处理；

6、步骤3、基于雷达数据计算降水强度；

7、步骤4、对卫星数据和雷达数据进行匹配处理；

8、步骤5、根据卫星资料数据判别对流云团区域；

9、步骤6、将对流云团区域进行分类；

10、步骤7、识别对流云的覆盖区域面积大小；

11、步骤8、识别出降水区域的覆盖区域面积大小；

12、步骤9、判断对流云团区域中是否存在雷电；

13、步骤10、将多种类型的对流系统进行分类。

14、而且，所述步骤1的具体方法为：

15、对包括多通道红外亮温、可见光反射率的卫星数据进行数据提取，对于发展旺盛的密实云，将中心波长为10.8μm的通道亮温(bt10.8)时大气窗区，的观测值近似为云顶附近的环境温度。

16、而且，所述步骤2的具体方法为：

17、提取地基雷达的反射率数据，采用通用方法对反射率数据进行质量控制。

18、而且，所述步骤3的具体方法为：

19、依据雷达反射率数据和降水之间的经验关系r＝azb；a和b为经验常数，计算降水强度；

20、而且，所述步骤4的具体步骤包括：

21、对卫星数据间隔内的雷达数据都与该时刻的卫星数据进行匹配，因此单个时刻卫星数据可对应多个时刻雷达反射率数据计算的降水数据，对该卫星观测区域下的雷达数据进行平均化处理。

22、而且，所述步骤5的具体方法为：

23、根据卫星资料数据提取的bt10.8数据能够反映云顶亮温数据的特点，以235k的温度阈值为条件，将bt10.8<235k的区域识别为对流云团区域。

24、而且，所述步骤6的具体方法为：

25、将研究区域进行二值转化处理，将bt10.8<235k的区域进行赋值为1的处理，统计对流云团区域内bt10.8<235k的区域个数，并对区域进行编号，计算出每一个不规则区域的最长轴、覆盖区域的像素等参数。

26、而且，所述步骤7的具体方法为：

27、根据卫星数据的分辨率，将像素个数转化为面积参数，即可识别出对流云的覆盖区域面积大小。

28、而且，所述步骤8的具体步骤包括：

29、将研究区域进行二值转化处理，将r>0mm/h的区域进行赋值为1的处理，统计对流云团区域内r>0mm/h的区域个数，并对区域进行编号，计算出每一个不规则区域的最长轴、覆盖像素等参数；

30、根据雷达数据的分辨率，将像素个数转化为面积参数，即可识别出降水区域的覆盖区域面积大小。

31、而且，所述步骤9的具体方法为：

32、雷达回波反射率数据统计，检查在-10℃的温度层，是否存在雷达反射率z>35dbz的区域，此条件用来判断是否有雷击、闪电的存在。

33、当在-10℃的温度层，存在雷达反射率z>35dbz则说明天气系统中存在雷电。

34、而且，所述步骤10的具体方法为：

35、当所研究大范围区域内存在多个不同编号时(1,2，...)，且各个区域的面积比较小时，则说明存在多个对流单体；

36、当研究的区域内只存在单一的编号时，即只有编号1时，则说明只存在一个对流单体；

37、当研究区域内的对流云团大于100km2时，则符合中尺度对流系统的特征，表明该区域内有中尺度对流系统的产生；

38、当研究区域内观测到-10℃的温度层存在雷达反射率z>35dbz区域时，表明该天气类型伴随有雷电、闪电的产生，则为雷暴类型。

39、本发明的优点和有益效果：

40、本发明提出一种基于卫星数据和地基雷达数据的多类型对流云团的识别方法，能够结合卫星和雷达数据进行对流云团的精细化识别；且本发明基于卫星数据和雷达数据可实现对流系统内部各区域的精细化降水强度反演；本发明还可基于雷达的反射率特征来识别对流云团内是否有闪电存在。

技术特征：

1.一种基于卫星数据和地基雷达数据的多类型对流云团的识别方法，其特征在于：包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种基于卫星数据和地基雷达数据的多类型对流云团的识别方法，其特征在于：所述步骤1的具体方法为：

3.根据权利要求1所述的一种基于卫星数据和地基雷达数据的多类型对流云团的识别方法，其特征在于：所述步骤2的具体方法为：

4.根据权利要求1所述的一种基于卫星数据和地基雷达数据的多类型对流云团的识别方法，其特征在于：所述步骤3的具体方法为：

5.根据权利要求1所述的一种基于卫星数据和地基雷达数据的多类型对流云团的识别方法，其特征在于：所述步骤4的具体步骤包括：

6.根据权利要求1所述的一种基于卫星数据和地基雷达数据的多类型对流云团的识别方法，其特征在于：所述步骤5的具体方法为：

7.根据权利要求1所述的一种基于卫星数据和地基雷达数据的多类型对流云团的识别方法，其特征在于：所述步骤6的具体方法为：

8.根据权利要求1所述的一种基于卫星数据和地基雷达数据的多类型对流云团的识别方法，其特征在于：所述步骤7的具体方法为：

9.根据权利要求1所述的一种基于卫星数据和地基雷达数据的多类型对流云团的识别方法，其特征在于：所述步骤8的具体步骤包括：

10.根据权利要求1所述的一种基于卫星数据和地基雷达数据的多类型对流云团的识别方法，其特征在于：所述步骤9的具体方法为：

技术总结
本发明涉及一种基于卫星数据和地基雷达数据的多类型对流云团的识别方法，包括以下步骤：步骤1、对卫星资料数据进行预处理；步骤2、对地基雷达数据资料预处理；步骤3、基于雷达数据计算降水强度；步骤4、对卫星数据和雷达数据进行匹配处理；步骤5、根据卫星资料数据判别对流云团区域；步骤6、将对流云团区域进行分类；步骤7、识别对流云的覆盖区域面积大小；步骤8、识别出降水区域的覆盖区域面积大小；步骤9、判断对流云团区域中是否存在雷电；步骤10、将多种类型的对流系统进行分类。本发明能够结合卫星和雷达数据进行多类型对流云团的精细化识别。

技术研发人员：胡亚超,张敏,黄子煜
受保护的技术使用者：中国船舶集团有限公司第七〇七研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/3/24