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多普勒天气雷达中的中尺度气旋识别

作　者: 陶岚
导　师: 顾松山
学　校: 南京信息工程大学
专　业: 大气物理学与大气环境
关键词: 中尺度气旋识别动态链接库
分类号: P457.8
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
下　载: 204次
引　用: 5次
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内容摘要

利用多普勒天气雷达资料探测中尺度气旋并开展临近天气预报,是多普勒天气雷达作为中小尺度灾害性天气监测工具的重要功能之一。随着多普勒天气雷达作为探测强对流风暴天气的有效工具的推广应用,国内外研究人员发现中尺度气旋与暴雨、强风、冰雹、龙卷等灾害性天气密切相关。因此多普勒雷达提供的中尺度气旋信息将在强烈天气和龙卷风警报发布的准确性和及时性等方面显示出明显的优势。本文首先讨论了中尺度气旋的天气学特征,尤其是径向速度分布特征及在不同背景场下多普勒雷达速度图像的特征。参考WSR-88D监测技术,介绍了以Rankine模式为基础的运用多普勒天气雷达资料探测中尺度气旋的三维识别技术,即通过对多普勒径向速度一系列的处理,寻找一维模式矢量,二维特征分量直到三维的大的对称的方位切变区域,从中提取中尺度气旋在多普勒雷达速度场中的重要特征信息。在充分借鉴国内外关于中尺度气旋识别算法的研究成果特别是NSSL的中尺度气旋探测算法的相关内容的基础上,结合多普勒天气雷达二次产品软件的特点,讨论了在该软件系统中中尺度气旋探测方法的改进之处。在简要介绍了多普勒天气雷达二次产品软件系统的系统框架和模块的开发环境等相关内容后,我们在该系统的开发平台上,采用Visual C++6.0为应用程序开发工具,以动态链接库(DLL)的形式,采用上述改进后的中尺度气旋探测算法,完成了中尺度气旋识别模块的设计,并将该模块成功添加至系统中。增加了该识别模块的系统,可以生成中尺度气旋二次产品,从而可以确定强对流天气过程中的中尺度气旋的距离位置等相关参数,对强对流产生的严重灾害性天气进行有效的监测和预警。通过对雷达资料进行回放的测试分析和两个个例的识别结果分析,本文对中尺度气旋识别模块的性能进行了讨论和总结,为进一步开展精确探测中尺度气旋的研究工作做好了准备。

全文目录

摘要  7-8
ABSTRACT  8-10
第一章前言  10-14
  1.1 国外的研究  10-11
  1.2 国内的进展  11-12
  1.3 论文的主要工作  12-14
第二章中尺度气旋的天气学特征  14-25
  2.1 中尺度气旋意义和径向速度分布特征  14-16
  2.2 中尺度气旋三维旋转强度  16-17
  2.3 中尺度气旋生命史  17-18
  2.4 中尺度气旋核演变的概念模式  18-19
  2.5 中尺度气旋多普勒速度图像特征  19-25
    2.5.1 中气旋多普勒速度图像基本特征  19-20
    2.5.2 受环境风影响的中尺度气旋速度图像特征  20-21
    2.5.3 中小尺度辐合辐散运动  21-23
    2.5.4 辐散辐合和中尺度气旋结合的图像  23-25
第三章中尺度气旋识别算法  25-31
  3.1 一维模式矢量  25-26
  3.2 二维特征  26-28
  3.3 中尺度气旋  28-29
  3.4 算法讨论  29-30
  3.5 中尺度气旋算法总体流程图  30-31
第四章中尺度气旋探测模块工程设计  31-43
  4.1 系统框架简介  31-33
  4.2 中气旋产品模块的开发环境  33-38
    4.2.1 系统动态链接库简介  34-35
    4.2.2 产品处理类DLLClass的结构  35-37
    4.2.3 产品动态链接库的导出函数  37-38
  4.3 中气旋产品处理模块的设计  38-43
    4.3.1 中气旋产品处理模块程序的编写  38-40
    4.3.2 中气旋产品格式定义和产品的显示  40-43
第五章实例分析  43-54
  5.1 中尺度气旋探测模块调试分析  43-45
  5.2 一次超级单体风暴中的中尺度气旋的识别与分析  45-50
    5.2.1 超级单体和中尺度气旋结构分析  45-49
    5.2.2 识别结果比较分析  49-50
  5.3 一次强对流天气过程中的中尺度气旋的识别与分析  50-52
  5.4 实例分析小结  52-54
第六章结论与展望  54-56
致谢  56
声明  56-57
参考文献  57-58

多普勒天气雷达中的中尺度气旋识别

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