基于3次强降水过程的辽宁地区S波段天气雷达质控算法初探

doi:10.3969/j.issn.1673-503X.2024.05.002

气象与环境学报 ›› 2024, Vol. 40 ›› Issue (5): 12-19.doi: 10.3969/j.issn.1673-503X.2024.05.002

基于3次强降水过程的辽宁地区S波段天气雷达质控算法初探

侯畅¹(),邬亮²,苗传海¹,康博识¹,单薇薇¹,姚文³,李宗昊^1,*(),杨磊⁴

1. 辽宁省气象装备保障中心, 辽宁沈阳 110166
2. 中国人民解放军96853部队, 辽宁沈阳 110084
3. 营口市气象局, 辽宁营口 115001
4. 辽宁省气象灾害监测预警中心, 辽宁沈阳 110166

收稿日期:2023-02-27 出版日期:2024-10-28 发布日期:2024-12-17
通讯作者: 李宗昊 E-mail:2609760417@qq.com;lzh7771@163.com
作者简介:侯畅, 女, 1995年生, 工程师, 主要从事天气雷达算法和资料研究, E-mail: 2609760417@qq.com
基金资助:
辽宁省气象局年度基金项目(202214);中国气象局创新发展专项(CXFZ2022J059)

Quality control algorithm of S-band weather radar in Liaoning province based on three heavy precipitation processes

Chang HOU¹(),Liang WU²,Chuanhai MIAO¹,Boshi KANG¹,Weiwei SHAN¹,Wen YAO³,Zonghao LI^1,*(),Lei YANG⁴

1. Liaoning Meteorological Equipment Support Center, Shenyang 110166, China
2. Unit 96853 of People's Liberation Army of China, Shenyang 110084, China
3. Yingkou Meteorological Service, Yingkou 115001, China
4. Liaoning Warning Center of Meteorological Disaster Monitoring, Shenyang 110166, China

Received:2023-02-27 Online:2024-10-28 Published:2024-12-17
Contact: Zonghao LI E-mail:2609760417@qq.com;lzh7771@163.com

摘要/Abstract

摘要：

针对辽宁省S波段天气雷达常出现的数据质量问题, 提出了辽宁地区S波段天气雷达质控算法。算法包括起始方位角一致性订正、非标准遮挡订正、地物杂波识别、阈值控制和杂波剔除5个部分, 基于营口S波段双偏振雷达资料, 统计了辽宁地区地物杂波对应的反射率水平纹理、相关系数方差、差分反射率方差和差分传播相移方差的分布特征, 建立模糊逻辑算法识别地物杂波的本地化模糊基。利用辽宁地区3次强对流天气过程雷达资料(2021年8月19日、2019年6月9日和2022年6月25日)对质控算法进行验证。结果表明: 算法对气象回波的损失较小, 能够提高S波段雷达数据质量, 有效订正天气过程中的非标准遮挡, 消除地物杂波、电磁干扰等非气象回波, 可为S波段双偏振雷达质控技术在强对流天气中的监测提供参考。

关键词: 雷达数据质控, 双偏振天气雷达, 模糊逻辑算法, 地物杂波识别

Abstract:

In this paper, a quality control algorithm of S-band dual polarization weather radar is proposed in order to solve the data quality problem of S-band weather radar in Liaoning province. The algorithm included five parts: initial azimuth consistency revision, non-standard blockage revision, ground clutter recognition, threshold control and clutter elimination. Based on the S-band dual polarization weather radar data under different weather processes in Yingkou region, the distribution characteristics of reflectivity level texture, correlation coefficient variance, differential reflectivity variance and differential propagation phase shift variance corresponding to feature clutter in Liaoning area were statistically characterized, the localization parameters corresponding to the fuzzy logic clutter recognition algorithm are established. The quality control algorithm was verified by using the radar base data during three severe convective weather events (August 19, 2021;June 9, 2019;June 25, 2022) in Liaoning province. The results show that the algorithm has less loss of meteorological echoes. It can improve the quality of S-band radar data, effectively revise the non-standard obscuration during the weather process, eliminate the non-meteorological echoes such as ground clutter and electromagnetic interference. The study can provide a reference for the monitoring of the S-band dual-polarization radar quality control technique in the strong convective weather.

Key words: Radar data quality control, Dual polarization weather radar, Fuzzy logic algorithm, Ground clutter recognition

中图分类号:

P413.2

侯畅,邬亮,苗传海,康博识,单薇薇,姚文,李宗昊,杨磊. 基于3次强降水过程的辽宁地区S波段天气雷达质控算法初探[J]. 气象与环境学报, 2024, 40(5): 12-19.

Chang HOU,Liang WU,Chuanhai MIAO,Boshi KANG,Weiwei SHAN,Wen YAO,Zonghao LI,Lei YANG. Quality control algorithm of S-band weather radar in Liaoning province based on three heavy precipitation processes[J]. Journal of Meteorology and Environment, 2024, 40(5): 12-19.

图/表 10

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参考文献 16

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2	杨磊, 贺宏兵, 杨波, 等. 基于S波段双线偏振天气雷达的降水粒子相态识别[J]. 气象与环境学报, 2019, 35 (4): 127- 132. doi: 10.3969/j.issn.1673-503X.2019.04.018
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5	Park H S , Ryzhkov A V , Zrnic , et al. The hydrometeor classification algorithm for the polarimetric WSR88D: description and application to an MCS[J]. Weather and Forecasting, 2009, 24 (3): 730- 748. doi: 10.1175/2008WAF2222205.1
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回波类型	数据日期	数据时间
地物杂波	2021年08月09日	11—12时
	2021年11月06日	08—09时
	2022年07月10日	04—05时
	2022年06月10日	05—06时
	2022年08月10日	04—05时
	2022年09月10日	04—05时
降水回波	2021年06月26日	11—12时
	2021年06月27日	05—06时
	2021年07月14日	04—04时
	2021年08月20日	07—08时
	2022年06月25日	14—15时
	2022年07月29日	03—04时

基于3次强降水过程的辽宁地区S波段天气雷达质控算法初探

Quality control algorithm of S-band weather radar in Liaoning province based on three heavy precipitation processes

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