雷暴自动识别系统研究及软件实现

摘要

气象事业是经济建设、国防建设、社会发展和人民生活的基础性公益事业。随着社会经济及信息化技术的快速发展，针对与人民生命财产密切相关的雷电业务服务的需求日益多元化。因此，构建雷电监测预警业务系统成为气象服务现代化建设当中不可缺少的部分。这既是深化气象事业发展的需要，更是保障人民生命财产安全、构建和谐社会的内在需求。
　　自进入新世纪以来，各类对流性极端天气发生频率增加，同时人民群众对气象预警预报精细化程度的要求也越来越高，因此有必要就如何更好的利用新一代天气雷达进行各类强对流灾害性天气的预警预报进行深入的研究。如何将雷达资料应用到雷电临近预警中来，以提高雷电临近预警水平，减少雷电对人类生产生活的影响，保障人们生命财产的安全，这是一个严峻又重要的课题。如何利用已有的闪电数据找出雷暴发生发展的相关规律，使之为雷电临近预警所用，也是本论文探讨的一个问题。在本论文中，笔者首先从天气学的角度讨论了雷暴天气发生发展所需的环境场，并结合了前人相关研究成果明确了各类雷暴过程的天气雷达反射率回波特征，明确了基于新一代天气雷达数据进行雷暴识别和预警的可能性。在此基础上，参考借鉴美国NCAR的TITAN算法，并结合我国具体天气特征，利用新一代天气雷达数据实现雷达数据格点化，三维雷暴识别、跟踪及外推。同时综合利用了新一代天气雷达获取的降水粒子的径向速度及谱宽分布情况，针对不同类型雷暴体进行强度估计。在具体计算机算法实现过程中，以天气学相关知识为基础，集合大量实况分析，对雷暴识别过程中所需各阈值进行合理选择，并实现阈值可调，为算法针对不同地区局地天气特征的本地化提供应有的灵活性。综合处理各类数据，结合地理信息系统技术平台实现了自定义图例显示、专业产品图层的生成、叠加、实时动态显示、雷达与闪电数据的查询分析等功能，为雷电监测预警提供可视化分析和辅助决策服务。
　　本研究所做软件以Windows操作系统为平台，Visual Studio2005为开发环境，结合组件技术进行雷暴系列产品算法开发。

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第一章 引 言

1.1国外的研究现状

1.2国内的研究现状

1.3本文的具体工作

第二章 雷暴理论基础

2.1对流单体

2.2强对流雷暴天气的雷达回波特征

2.3本章小结

第三章 基于新一代天气雷达资料的雷暴识别、跟踪及预警算法

3.1基本算法

3.2雷达数据格点化

3.3三维雷暴体的识别

3.4雷暴的跟踪与预测

3.5计算雷暴等级

3.6本章小结

第四章 雷暴自动识别方法验证

4.1雷暴自动识别方法检验方案

4.2雷暴识别分析、检验

4.4本章小结

第五章 系统平台的设计与开发

5.1总体设计原则

5.2 系统的设计

5.3 雷达数据实时处理系统

5.4 雷暴识别显示系统

5.5本章小结

第六章 本文总结与展望

致谢

参考文献