多普勒雷达资料在天气预报中的应用

论文摘要

利用多普勒天气雷达定量测量技术提供的强度场、速度场和谱宽信息等,深入研究多普勒天气雷达探测资料,可以为人工影响天气作业、降水估计、各种天气现象的分析、区域降雨预警等提供最有力的帮助。为了充分发挥多普勒雷达在临近预报中的作用,提高对强对流天气系统的监测和预警能力,满足社会发展对临近预报的需求,我国就必须研发适合我国天气特点的基于多普勒天气雷达的临近预报系统,这是一项非常紧迫的任务。本课题通过研究香港多普勒天气雷达探测图,结合中尺度自动气象站资料和广东省行政区划图及汕尾市地理信息,对雷达回波进行准确定位,采用数值分析判断雷达回波的移向、移速以及增强(减弱)趋势,以此估算预警区域的降水开始和结束时间。实现当雷达回波进入设定区域时发出预警信号,提示预报人员开始对其进行跟踪监测,同时启动相关应急机制。采用Visual Basic 6.0建立的“多普勒雷达资料临近预报辅助系统”,采用多种常用控件实现系统功能、通过鼠标事件实现人机交互式图像分析处理过程,界面友好,操作简单易学,运行稳定。结合气象预报工作需要和预报方法手段设计并实现了对香港合成雷达图的图像数据的采集和分析处理,提供给预报员“降水时间估计”、“降水强度计算”、“降水预警发布”和“系统设置”4大实用功能。本课题实现了每隔6分钟从服务器自动实时调取香港合成雷达图;从原理着手实现香港合成雷达图的自动解码、裁剪、去色、修复及编码功能,比通过调用VB函数来实现对GIF文件的图像处理使用范围更广更具通用价值;提出了一种对多普勒天气雷达图像数据的采集和分析处理的方法;提出了一种基于计算机图形学原理的雷达回波速度推导公式和由此推算雷达回波到达选定点的时间计算方法;给出了预警区域内降水自动预警可行性条件。已通过误差分析和实际使用效果证明了本临近预报辅助系统的应用价值。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 引言
• 1.1 背景介绍
• 1.2 国内外状况
• 1.3 本课题研究意义和价值
• 1.4 论文组织结构
• 第二章 相关气象专业知识介绍
• 2.1 临近预报
• 2.2 中小尺度天气系统
• 2.3 多普勒天气雷达工作原理
• 2.4 新一代多普勒天气雷达产品
• 2.5 热带气旋
• 第三章 相关计算机专业技术介绍
• 3.1 VISUAL BASIC 6.0
• 3.2 GIF 文件
• 第四章 系统设计与实现
• 4.1 系统需求分析
• 4.2 整体功能介绍
• 4.3 系统整体框架设计思路
• 4.4 系统的具体设计与实现过程
• 4.4.1 解析香港合成雷达图
• 4.4.1.1 格式说明
• 4.4.1.2 全局颜色列表
• 4.4.1.3 编码解码
• 4.4.2 雷达回波与行政区划图
• 4.4.3 雷达回波块及其边界
• 4.4.4 曲线数据处理
• 4.4.5 雷达回波速度与到达时间
• 4.4.6 误差分析
• 4.4.7 降水强度指数与自动预警
• 4.4.8 雷达回波块整体移动方向
• 4.4.9 系统部分功能实现
• 4.5 本章小结
• 第五章 结论
• 致谢
• 参考文献