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天气雷达降水回波与非降水回波识别研究

作　者: 冷亮
导　师: 黄兴友；杨洪平
学　校: 南京信息工程大学
专　业: 大气遥感科学与技术
关键词: 非降水回波识别晴空回波超折射回波回波三维结构
分类号: P415.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 58次
引　用: 1次
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内容摘要

多普勒天气雷达可以提供回波强度、速度、谱宽等基本产品,还可以应用算法处理得到不同特性的二次产品。二次产品的准确性一方面取决于算法,另一方面取决于基数据的质量。对回波类型进行识别可以提高数据的质量。本文研究的是基于雷达反射率因子识别几种主要的雷达回波：晴空回波、超折射回波(包括地物回波)、层状云降水回波和对流云降水回波等。本文所用的回波识别方法从回波的水平和垂直结构出发,由体扫数据计算出表征回波水平和垂直结构的特征参数,并统计各种参数的概率分布图,从分布图中发现,反射率水平结构、水平纹理、回波顶高、垂直梯度可以较好地区分不同的回波类型。本文对回波顶高和垂直梯度的计算方法做了改进：使用上下两层回波值进行插值求出5dBZ回波所在高度,作为回波顶高,这样与实际回波高度更加接近,得到的回波顶高图比以前的方法更加平滑,更接近回波的垂直分布。利用仰角资料拟合的方法得到的回波垂直梯度,比单纯利用上下两层资料得到梯度,更能反映回波垂直方向上真实变化。本文第一步采用回波顶高数据,粗略地区分降水回波和非降水回波；第二步结合其它参数,将回波细分为层状云降水、对流云降水、晴空回波、超折射回波等类型。为了验证识别效果,本文对比了回波识别前后一小时降水累积结果,通过对比发现,经过回波识别后,原先晴空回波和超折射回波等非降水回波区域的虚假降水量得以剔除,说明了该回波识别方法的有效性。

全文目录

摘要  6-7
Abstract  7-8
第一章前言  8-14
  1.1 多普勒天气雷达的原理及发展现状  8-10
  1.2 雷达回波识别研究进展  10-11
  1.3 雷达降水定量估计研究进展  11
  1.4 本文研究目的  11-14
第二章多普勒雷达回波类型与回波识别  14-30
  2.1 雷达电磁波传播原理  14-19
    2.1.1 标准大气折射  16
    2.1.2 临界折射  16-17
    2.1.3 超折射  17
    2.1.4 徐州雷达探测环境  17-19
  2.2 降水回波的宏观特征  19-20
  2.3 非降水回波类型  20-27
    2.3.1 地物回波  20
    2.2.2 超折射回波  20-22
    2.3.4 晴空回波  22-26
    2.3.5 其他回波  26-27
  2.4 现有回波识别方法  27-30
    2.4.1 基于模糊逻辑的雷达回波分类算法  27-28
    2.4.2 基于水平和垂直回波结构的回波识别算法  28-29
    2.4.3 基于神经网络的天气雷达回波识别方法  29-30
第三章回波识别算法及程序设计  30-50
  3.1 回波识别算法  30-41
    3.1.1 雷达数据说明  30-31
    3.1.2 数据预处理  31-33
    3.1.3 本文回波识别参数  33-39
    3.1.4 识别步骤  39-41
  3.2 算法流程图  41-42
  3.3 软件设计  42-50
    3.3.1 产品模块的开发环境  42
    3.3.2 动态链接库的简介  42-43
    3.3.3 软件介绍  43-44
    3.3.4 基数据读取模块  44-46
    3.3.5 参量计算模块  46-48
    3.3.6 回波识别模块  48
    3.3.7 效果检验模块  48-50
第四章回波识别及效果检验  50-66
  4.1 识别参数的统计  50-53
  4.2 识别效果  53-54
  4.3 效果检验  54-66
    4.3.1 降水累积步骤  54-55
    4.3.2 对比降水累积结果改进效果  55-66
第五章总结与展望  66-68
  5.1 本文的主要结论  66-67
  5.2 本文的创新点  67
  5.3 本研究值得改进之处  67-68
参考文献  68-72
附录 CINRAD SA/SB数据格式  72-76
个人简介  76-77
已发表研究成果  77-78
致谢  78

天气雷达降水回波与非降水回波识别研究

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