多普勒天气雷达冰雹探测算法评估及检验改进

摘要

利用兴义新一代多普勒天气雷达体扫基数据资料作为原始数据基础资料,经过敏视达公司提供的气象应用软件RPG(Radar Products Generator)程序的气象算法处理后,生成冰雹指数产品(57号产品),并在主用户处理器PUP(Principal User Processor)上进行产品显示及分析.主要生成并处理的体扫基数据资料为发生在贵州省黔西南地区的2005年1月～2007年8月共3年总计20次冰雹天气过程.运用雷达气象学、统计学、天气学等方法对生成的冰雹产品进行统计分析总结,从冰雹概率SHI、强冰雹概率POSH及最大冰雹尺寸MEHS这三个方面进行分析,对生成后的冰雹产品特征进行分析、归纳、总结.用算法对此20个风暴日样本的冰雹产品进行了POD/FAR/CSI(探测概率/误报率/临界成功指数)评分,并对WT(警报阈值)、H(相对雷达的高度)、M(漏报率)、FA(虚警率)等多个特征函数进行了计算,并将这些分析出来的数据结论与SHI作对比分析,将SHI作为冰雹尺寸的预报因子进行独立评估,得到了SHI和WTSM精确程度检验结果,即SHI基本随观测到的冰雹尺寸增大而增加,两者有一定的相关性.而且当冰雹尺寸增加时,最小的和平均的SHI是增加的,即产生较大冰雹的同时也产生直径较小的冰雹.对实际观测到的冰雹尺寸与模式预报尺寸进行比较,分析总结得出结论,即观测尺寸与模式预报尺寸相差较大,平均SHI值随冰雹尺寸增大而增大.在考虑了本地气候背景、地理环境的前提下对误警率较高、评估效果不是很理想的情况进行了算法补偿,针对误警率较高的现象提出的两个可行的解决办法,一是输入当天的时间上和地点上最接近的0℃/-20℃高度,二是提高冰雹探测反射率阈值,将原来默认的45dBZ提高到49dBZ.用上述改进方法对2007年发生的9次冰雹天气过程重新进行产品生成并与改进之前的分析结果进行对比检验,结果表明,方法改进后得到的冰雹产品较未改进前误报率有所降低,冰雹尺寸预报更接近实际探测尺寸.最后对此冰雹探测算法进行了误差分析,分别从算法原理、质量控制、探测性能、风暴自身特性、雷达自身局限性等几个方面对其产生的误差进行了分析.