中氣旋識(shí)別及強(qiáng)度判斷方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)屬于氣象分析的技術(shù)領(lǐng)域。為了解決現(xiàn)有中氣旋識(shí)別的方法過程復(fù)雜的問題，本發(fā)明專利技術(shù)提出一種中氣旋識(shí)別及強(qiáng)度判斷方法，該方法包括獲取雷達(dá)站點(diǎn)的位置信息及徑向風(fēng)數(shù)據(jù)；在雷達(dá)徑向風(fēng)速圖上選取樣本點(diǎn)，然后求所述選取的樣本點(diǎn)的徑向風(fēng)速與所述選取的樣本點(diǎn)的cosθ值的相關(guān)系數(shù)，將該相關(guān)系數(shù)記為a；從選取的樣本點(diǎn)中選出最小的徑向風(fēng)速Vmin，然后計(jì)算|Vmin|/V風(fēng),將計(jì)算結(jié)果記為b，從選取的樣本點(diǎn)中選出最大的徑向風(fēng)速Vmax，然后計(jì)算Vmax/V風(fēng),將計(jì)算結(jié)果記為c；計(jì)算中氣旋指數(shù)E，該E＝a·b·c；按照上述步驟遍歷雷達(dá)徑向風(fēng)速圖上的所有點(diǎn)。本發(fā)明專利技術(shù)簡(jiǎn)化了中氣旋識(shí)別的過程，提高了中氣旋識(shí)別的效率，而且能夠判斷出中氣旋的強(qiáng)度。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
中氣旋識(shí)別及強(qiáng)度判斷方法
本專利技術(shù)屬于氣象分析的
，具體涉及一種中氣旋識(shí)別及強(qiáng)度判斷方法。
技術(shù)介紹
氣旋(cyclone)是指北(南)半球，大氣中水平氣流呈逆(順)時(shí)針旋轉(zhuǎn)的大型渦旋。氣旋近似于圓形或橢圓形，大小懸殊，有的氣旋的水平尺度(直徑)為幾公里，有的氣旋的水平尺度為幾百公里，而有的氣旋的水平尺度為三、四千公里。中氣旋的直徑通常最大為10千米，它能生成多達(dá)60個(gè)旋風(fēng)。典型的中氣旋是具有強(qiáng)烈上升氣流和下沉氣流的(積雨)云，這種云垂直伸展較高，如高聳陡山，頂部可呈砧或鬃狀，底部較暗，時(shí)有懸球狀結(jié)構(gòu)。中氣旋常常造成龍卷、冰雹、雷雨大風(fēng)等災(zāi)害性天氣，統(tǒng)計(jì)表明，產(chǎn)生龍卷的中氣旋占中氣旋總數(shù)的20％左右，特別是對(duì)于中等強(qiáng)度以上的中氣旋，如果其底部到地面的距離小于1千米，則龍卷產(chǎn)生的概率達(dá)40％以上。中氣旋基本只出現(xiàn)在4—8月份，其中7月份出現(xiàn)的次數(shù)最多，它的生命史較短，大多數(shù)都在半個(gè)小時(shí)以內(nèi)。中氣旋造成的龍卷、冰雹、雷雨大風(fēng)等災(zāi)害性天氣，會(huì)給人們帶來巨大的經(jīng)濟(jì)損失，會(huì)嚴(yán)重威脅人們的生命安全。因?yàn)橹袣庑３Ｔ斐升埦怼⒈ⅰ⒗子甏箫L(fēng)等災(zāi)害性天氣，所以識(shí)別中氣旋具有十分重要的意義，如果識(shí)別出某地出現(xiàn)了中氣旋，那么中氣旋的出現(xiàn)對(duì)該地是否發(fā)生雷雨大風(fēng)、龍卷、局地強(qiáng)降水或冰雹等災(zāi)害性天氣有較好的先兆性和指示意義。雷雨大風(fēng)、龍卷、局地強(qiáng)降水或冰雹等災(zāi)害性天氣的提前預(yù)報(bào)，可以使人們提前做好預(yù)防，以減少災(zāi)害性天氣可能帶來的損失。申請(qǐng)?zhí)枮?01210065116.4的專利申請(qǐng)公布了一種基于多普勒天氣雷達(dá)回波圖形的中氣旋識(shí)別方法，該方法包括通過對(duì)0.5度、1.5度和2.4度仰角反射率圖進(jìn)行濾波處理得到預(yù)處理后的有效區(qū)域圖像，通過徑向速度圖對(duì)有效區(qū)域信息的融合確定徑向速度圖上的有效搜索范圍，通過區(qū)域生長(zhǎng)法在有效搜索范圍內(nèi)篩選出中氣旋反映在徑向速度圖上的重要元素-正、負(fù)速度中心區(qū)域，借助速度中心區(qū)域取值的分布直方圖以及距離、角度、徑向速度差準(zhǔn)則完成所有速度對(duì)的配置，其中，每一個(gè)速度對(duì)由一個(gè)正速度中心和一個(gè)副速度中心構(gòu)成，得到速度對(duì)集合，通過速度對(duì)簡(jiǎn)約、藍(lán)金模式準(zhǔn)則、厚度準(zhǔn)則剔除速度對(duì)集合中的偽速度對(duì)，識(shí)別出中氣旋。上述基于多普勒天氣雷達(dá)回波圖形的中氣旋識(shí)別方法步驟較多，需要對(duì)仰角反射率圖進(jìn)行濾波處理，需要使用區(qū)域生長(zhǎng)法、速度對(duì)簡(jiǎn)約、藍(lán)金模式準(zhǔn)則和厚度準(zhǔn)則，過程復(fù)雜，而且只能識(shí)別出中氣旋不能判斷中氣旋的強(qiáng)度。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
為了解決現(xiàn)有中氣旋識(shí)別的方法過程復(fù)雜的問題，本專利技術(shù)提出一種中氣旋識(shí)別及強(qiáng)度判斷方法，以簡(jiǎn)化中氣旋識(shí)別的過程，提高中氣旋識(shí)別的效率，同時(shí)在識(shí)別中氣旋的過程中判斷出中氣旋的強(qiáng)度。本專利技術(shù)中氣旋識(shí)別及強(qiáng)度判斷方法包括以下步驟：(1)獲取雷達(dá)站點(diǎn)的位置信息及雷達(dá)徑向風(fēng)速圖上每個(gè)像素點(diǎn)的徑向風(fēng)數(shù)據(jù)；(2)在所述雷達(dá)徑向風(fēng)速圖上選取一點(diǎn)，以該點(diǎn)為圓心以R為半徑確定一個(gè)圓，其中，所述R的取值分別為1Km、2Km、3Km、4Km和5Km，在該圓上選取至少兩個(gè)樣本點(diǎn)，該樣本點(diǎn)的徑向風(fēng)速與切向風(fēng)速的夾角為θ，分別計(jì)算每個(gè)樣本點(diǎn)的徑向風(fēng)速與切向風(fēng)速的夾角θ的cosθ值；求所述選取的樣本點(diǎn)的徑向風(fēng)速與所述選取的樣本點(diǎn)的cosθ值的相關(guān)系數(shù)，將該相關(guān)系數(shù)記為a，其中所述相關(guān)系數(shù)為皮爾遜積矩相關(guān)系數(shù)；所述R取不同的值時(shí)，若所得的任意一個(gè)a大于0,則該點(diǎn)處存在中氣旋，且中氣旋的半徑為選取的R的值；若所有a均小于等于0,則該點(diǎn)處不存在中氣旋，需要在所述雷達(dá)徑向風(fēng)速圖上另外選取一點(diǎn)重新執(zhí)行本步驟；(3)從所述步驟(2)中選取的樣本點(diǎn)中選出最小的徑向風(fēng)速Vmin，然后計(jì)算|Vmin|/V風(fēng),將計(jì)算結(jié)果記為b，其中，|Vmin|是指Vmin的絕對(duì)值，當(dāng)R＝1Km時(shí)，V風(fēng)＝3-6m/s，當(dāng)R＝2Km時(shí)，V風(fēng)＝7-10m/s，當(dāng)R＝3Km時(shí)，V風(fēng)＝11-14m/s，當(dāng)R＝4Km時(shí)，V風(fēng)＝15-18m/s，當(dāng)R＝5Km時(shí)，V風(fēng)＝19-23m/s，若|Vmin|大于等于V風(fēng)，則b的值取1，若|Vmin|小于V風(fēng)，則b的值就為|Vmin|/V風(fēng)的值；(4)從所述步驟(2)中選取的樣本點(diǎn)中選出最大的徑向風(fēng)速Vmax，然后計(jì)算Vmax/V風(fēng),將計(jì)算結(jié)果記為c，其中，當(dāng)R＝1Km時(shí)，V風(fēng)＝3-6m/s，當(dāng)R＝2Km時(shí)，V風(fēng)＝7-10m/s，當(dāng)R＝3Km時(shí)，V風(fēng)＝11-14m/s，當(dāng)R＝4Km時(shí)，V風(fēng)＝15-18m/s，當(dāng)R＝5Km時(shí)，V風(fēng)＝19-23m/s，若Vmax大于等于V風(fēng)，則c的值取1，若Vmax小于V風(fēng)，則c的值為Vmax/V風(fēng)的值；(5)設(shè)定中氣旋指數(shù)E，該E＝a·b·c，其中相關(guān)系數(shù)a由所述步驟(2)得出，b由所述步驟(3)得出，c由所述步驟(4)得出；計(jì)算所述中氣旋指數(shù)E的值，若所述中氣旋指數(shù)E的值越接近于1，則中氣旋強(qiáng)度越強(qiáng)，若所述中氣旋指數(shù)E的值越接近于0，則中氣旋強(qiáng)度越弱；(6)按照所述步驟(2)-所述步驟(5)遍歷所述雷達(dá)徑向風(fēng)速圖上的所有點(diǎn)。其中，所述步驟(5)還包括增大所述a的權(quán)重。其中，所述增大所述a的權(quán)重的方法為將所述a開n次方，其中，2≤n≤5。其中，所述增大所述a的權(quán)重的方法為將所述a乘以1.2-1.5之間的數(shù)。其中，所述步驟(2)中在雷達(dá)徑向風(fēng)速圖上僅選取徑向風(fēng)速在2-5m/s或負(fù)2-負(fù)5m/s的點(diǎn)。其中，所述步驟(2)中在所述圓上每間隔10度選取一個(gè)樣本點(diǎn)。其中，所述步驟(1)還包括對(duì)獲取的徑向風(fēng)數(shù)據(jù)進(jìn)行雙線性插值或立方體插值。本專利技術(shù)中氣旋識(shí)別及強(qiáng)度判斷方法具有如下的有益效果：本專利技術(shù)中氣旋識(shí)別及強(qiáng)度判斷方法首先選取樣本點(diǎn)，分別計(jì)算選取的每一個(gè)樣本點(diǎn)的徑向風(fēng)速與切向風(fēng)速的夾角的余弦值，然后計(jì)算該余弦值與選取的樣本點(diǎn)的徑向風(fēng)速的相關(guān)系數(shù)，根據(jù)該相關(guān)系數(shù)的大小判斷是否有中氣旋，即完成中氣旋的識(shí)別；整個(gè)中氣旋的識(shí)別過程步驟少，而且主要計(jì)算的內(nèi)容僅為樣本點(diǎn)的徑向風(fēng)速與切向風(fēng)速的夾角的余弦值、該余弦值與選取的樣本點(diǎn)的徑向風(fēng)速的相關(guān)系數(shù)，計(jì)算量小，從而簡(jiǎn)化了中氣旋識(shí)別的過程，提高了中氣旋識(shí)別的效率。本專利技術(shù)中氣旋識(shí)別及強(qiáng)度判斷方法還提出了中氣旋指數(shù)的概念，并給出了中氣旋指數(shù)的具體計(jì)算方法，通過中氣旋指數(shù)的大小判斷中氣旋的強(qiáng)度。本專利技術(shù)不僅能夠在雷達(dá)徑向風(fēng)速圖上識(shí)別出中氣旋，還能夠?qū)ψR(shí)別出的中氣旋的強(qiáng)度進(jìn)行判斷，這樣人們就能夠?qū)?qiáng)度更強(qiáng)的中氣旋更加重點(diǎn)關(guān)注，以做好預(yù)防工作，減小災(zāi)害性天氣帶來的損失，因?yàn)橹袣庑綇?qiáng)形成災(zāi)害性天氣的可能性就越大，且形成的災(zāi)害性天氣的破壞力也越大。本專利技術(shù)對(duì)于中氣旋的提前預(yù)測(cè)和對(duì)由中氣旋形成的災(zāi)害性天氣的分析都有很重要的意義。附圖說明圖1為本專利技術(shù)中氣旋識(shí)別及強(qiáng)度判斷方法的原理示意圖；圖2為本專利技術(shù)中氣旋識(shí)別及強(qiáng)度判斷方法中計(jì)算的樣本點(diǎn)的徑向風(fēng)速與切向風(fēng)速的夾角的余弦值的示意圖。具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖介紹本專利技術(shù)的技術(shù)方案。中氣旋識(shí)別及強(qiáng)度判斷方法包括以下步驟：(1)獲取雷達(dá)站點(diǎn)的位置信息及徑向風(fēng)數(shù)據(jù)。雷達(dá)站點(diǎn)的位置信息也就是雷達(dá)站點(diǎn)的經(jīng)緯度信息。徑向風(fēng)數(shù)據(jù)是指雷達(dá)徑向風(fēng)速圖上每個(gè)像素點(diǎn)的徑向風(fēng)速，該徑向風(fēng)速是由雷達(dá)測(cè)得的。優(yōu)選地，本步驟還包括對(duì)獲取的徑向風(fēng)數(shù)據(jù)進(jìn)行雙線性插值或立方體插值處理，因?yàn)槔走_(dá)測(cè)得的徑向風(fēng)速是一層一層的，對(duì)于兩層之間的空間是沒有徑向風(fēng)數(shù)據(jù)的，通過雙線性插值或立方體插值的算法能夠在兩層之間的本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種中氣旋識(shí)別及強(qiáng)度判斷方法，其特征在于，包括以下步驟：(1)獲取雷達(dá)站點(diǎn)的位置信息及雷達(dá)徑向風(fēng)速圖上每個(gè)像素點(diǎn)的徑向風(fēng)數(shù)據(jù)；(2)在所述雷達(dá)徑向風(fēng)速圖上選取一點(diǎn)，以該點(diǎn)為圓心以R為半徑確定一個(gè)圓，其中，所述R的取值分別為1Km、2Km、3Km、4Km和5Km，在該圓上選取至少兩個(gè)樣本點(diǎn)，該樣本點(diǎn)的徑向風(fēng)速與切向風(fēng)速的夾角為θ，分別計(jì)算每個(gè)樣本點(diǎn)的徑向風(fēng)速與切向風(fēng)速的夾角θ的cosθ值；求所述選取的樣本點(diǎn)的徑向風(fēng)速與所述選取的樣本點(diǎn)的cosθ值的相關(guān)系數(shù)，將該相關(guān)系數(shù)記為a，其中所述相關(guān)系數(shù)為皮爾遜積矩相關(guān)系數(shù)；所述R取不同的值時(shí)，若所得的任意一個(gè)a大于0,則該點(diǎn)處存在中氣旋，且中氣旋的半徑為選取的R的值；若所有a均小于等于0,則該點(diǎn)處不存在中氣旋，需要在所述雷達(dá)徑向風(fēng)速圖上另外選取一點(diǎn)重新執(zhí)行本步驟；(3)從所述步驟(2)中選取的樣本點(diǎn)中選出最小的徑向風(fēng)速Vmin，然后計(jì)算|Vmin|/V風(fēng),將計(jì)算結(jié)果記為b，其中，|Vmin|是指Vmin的絕對(duì)值，當(dāng)R＝1Km時(shí)，V風(fēng)＝3?6m/s，當(dāng)R＝2Km時(shí)，V風(fēng)＝7?10m/s，當(dāng)R＝3Km時(shí)，V風(fēng)＝11?14m/s，當(dāng)R＝4Km時(shí)，V風(fēng)＝15?18m/s，當(dāng)R＝5Km時(shí)，V風(fēng)＝19?23m/s，若|Vmin|大于等于V風(fēng)，則b的值取1，若|Vmin|小于V風(fēng)，則b的值就為|Vmin|/V風(fēng)的值；(4)從所述步驟(2)中選取的樣本點(diǎn)中選出最大的徑向風(fēng)速Vmax，然后計(jì)算Vmax/V風(fēng),將計(jì)算結(jié)果記為c，其中，當(dāng)R＝1Km時(shí)，V風(fēng)＝3?6m/s，當(dāng)R＝2Km時(shí)，V風(fēng)＝7?10m/s，當(dāng)R＝3Km時(shí)，V風(fēng)＝11?14m/s，當(dāng)R＝4Km時(shí)，V風(fēng)＝15?18m/s，當(dāng)R＝5Km時(shí)，V風(fēng)＝19?23m/s，若Vmax大于等于V風(fēng)，則c的值取1，若Vmax小于V風(fēng)，則c的值為Vmax/V風(fēng)的值；(5)設(shè)定中氣旋指數(shù)E，該E＝a·b·c，其中相關(guān)系數(shù)a由所述步驟(2)得出，b由所述步驟(3)得出，c由所述步驟(4)得出；計(jì)算所述中氣旋指數(shù)E的值，若所述中氣旋指數(shù)E的值越接近于1，則中氣旋強(qiáng)度越強(qiáng)，若所述中氣旋指數(shù)E的值越接近于0，則中氣旋強(qiáng)度越弱；(6)按照所述步驟(2)?所述步驟(5)遍歷所述雷達(dá)徑向風(fēng)速圖上的所有點(diǎn)。...

【技術(shù)特征摘要】
1.一種中氣旋識(shí)別及強(qiáng)度判斷方法，其特征在于，包括以下步驟：(1)獲取雷達(dá)站點(diǎn)的位置信息及雷達(dá)徑向風(fēng)速圖上每個(gè)像素點(diǎn)的徑向風(fēng)數(shù)據(jù)；(2)在所述雷達(dá)徑向風(fēng)速圖上選取一點(diǎn)，以該點(diǎn)為圓心以R為半徑確定一個(gè)圓，其中，所述R的取值分別為1Km、2Km、3Km、4Km和5Km，在該圓上選取至少兩個(gè)樣本點(diǎn)，該樣本點(diǎn)的徑向風(fēng)速與切向風(fēng)速的夾角為θ，分別計(jì)算每個(gè)樣本點(diǎn)的徑向風(fēng)速與切向風(fēng)速的夾角θ的cosθ值；求所述選取的樣本點(diǎn)的徑向風(fēng)速與所述選取的樣本點(diǎn)的cosθ值的相關(guān)系數(shù)，將該相關(guān)系數(shù)記為a，其中所述相關(guān)系數(shù)為皮爾遜積矩相關(guān)系數(shù)；所述R取不同的值時(shí)，若所得的任意一個(gè)a大于0,則該點(diǎn)處存在中氣旋，且中氣旋的半徑為選取的R的值；若所有a均小于等于0,則該點(diǎn)處不存在中氣旋，需要在所述雷達(dá)徑向風(fēng)速圖上另外選取一點(diǎn)重新執(zhí)行本步驟；(3)從所述步驟(2)中選取的樣本點(diǎn)中選出最小的徑向風(fēng)速Vmin，然后計(jì)算|Vmin|/V風(fēng),將計(jì)算結(jié)果記為b，其中，|Vmin|是指Vmin的絕對(duì)值，當(dāng)R＝1Km時(shí)，V風(fēng)選取3-6m/s之間的任意一個(gè)數(shù)值，當(dāng)R＝2Km時(shí)，V風(fēng)選取7-10m/s之間的任意一個(gè)數(shù)值，當(dāng)R＝3Km時(shí)，V風(fēng)選取11-14m/s之間的任意一個(gè)數(shù)值，當(dāng)R＝4Km時(shí)，V風(fēng)選取15-18m/s之間的任意一個(gè)數(shù)值，當(dāng)R＝5Km時(shí)，V風(fēng)選取19-23m/s之間的任意一個(gè)數(shù)值，若|Vmin|大于等于V風(fēng)，則b的值取1，若|Vmin|小于V風(fēng)，則b的值就為|Vmin|/V風(fēng)的值；(4)從所述步驟(2)中選取的樣本點(diǎn)中選出最大的徑向風(fēng)速Vmax，然后計(jì)算Vmax/V風(fēng),將計(jì)算結(jié)果記為c，其中，當(dāng)R＝1Km時(shí)，V風(fēng)選取3-6m/s之間的任意一個(gè)數(shù)值，...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：劉年慶，孫健，何險(xiǎn)峰，高金兵，胡俊楠，張國(guó)平，惠建忠，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：中國(guó)氣象局公共氣象服務(wù)中心，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：北京;11