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交叉相关外推算法的改进及其在对流临近预报中的应用试验

陈明轩  俞小鼎  谭晓光  高峰  
【摘要】:交叉相关外推算法是目前对流临近预报的主要算法之一。它主要是通过计算雷达回波等资料在连续时次的空间最优相关,得到对流系统不同位置的移动矢量特征,并基于这些获得的移动矢量对雷达回波等进行外推,从而达到预报的目的。因为算法既考虑了同波移动矢量的大小和方向的变化,也考虑了整个回波在移动过程中的形变,所以,基于该算法的外推临近预报具有一定的物理意义。本文介绍了交叉相关外推预报算法的基本原理。对算法进行了一系列的质量控制,包括抑制地物杂波和噪声的影响、对“丢失”计算的点进行矢量补充以及对追踪的矢量进行平滑处理等多个步骤。个例对比分析表明,算法在通过质量控制和优化处理后,追踪的回波移动矢量的质量明显改善。利用回波移动矢量的径向分量与雷达多普勒径向速度之间的相关性,对算法在质量控制前后追踪的回波移动矢量进行了初步检验和对比分析。结果表明,对算法进行质量控制和优化处理后,追踪得到的回波移动矢量的径向分量与平均多普勒径向速度之间的差异明显减小,二者的相关性更强,均方根误差也明显降低,说明追踪的矢量更加接近于真实的雷达回波移动特征。利用优化后的算法,对2004年夏季和2005年夏季发生在京津冀地区的四个强对流个例,包括两次飑线过程、一次雹暴过程和一次强雷暴过程,进行了外推临近预报试验,并且对算法在对流临近预报中的效果做了初步的检验评估。可以看出,该算法对强对流天气过程的临近预报具有一定的效果,算法可以给出未来30min或者60min内雷达回波和雷暴特征的位置以及形状的外推预报,预报结果与实况比较接近。因此,期望在不久的将来,将该算法应用于实际的对流天气临近预报中。

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