多普勒天气雷达风场退模糊方法的研究

资助项目: 本文由中国气象局青年基金”多普勒天气雷达速度扩展技术的研究“和中国气象局“九五”重点课题”多普勒天气雷达风场信息处理及应用研究”共同资助。

STUDY OF DATA PROCESSING OF WIND FIELDS FROM DOPPLER RADAR

摘要: 文章提出了对多普勒天气雷达的风场信息进行预处理的“K-邻域频数法”,该方法物理统计意义比较明确,能够有效地处理风场信息中的“噪声”问题。在此基础上,设计了单径向的速度扩展算法,并提出了“双径向-双切向”的方法, 其效果与美国WSR-88D。NSSL和FSL的算法相当。该文还设计了一个界面十分友好的人机交互方法,可以达到约90%以上的速度扩展正确率,是对传统的人机交互方法的极大改进。
- 多普勒天气雷达;
- 风场信息;
- 噪声;
- 速度模糊;
- 速度扩展;
- 预处理
Abstract: A “K-Neighborhood Frequency” method for preprocessing the wind fields from Dopplerradar is presented .It is relatively clear in physical significance and can effectively process the “noises” in the wind fields .Based on it, a “Double Radial” method is used to unfold velocity, and a good result is gained .A new person-computer interactive method for obtaining 90 % or higher correction is also designed, which can improve greatly the traditional way of person-computer interaction .
- Doppler weather radar;
- Wind data;
- Noise;
- Velocity fold;
- Velocity unfolding;
- Data preprocess

图 1 “K-领域频数法”处理径向速度示例K₂=1/6（M×N)

下载: 全尺寸图片幻灯片

图 2 K-领域频数法”处理径向速度示例K₂=1/3（M×N)

下载: 全尺寸图片幻灯片

图 4 CAMS多普勒天气雷达PPI径向速度图像

下载: 全尺寸图片幻灯片

图 5 对图4K-领域频数法”和单径向退模糊

下载: 全尺寸图片幻灯片

图 3 多普勒速度场分布示意图

下载: 全尺寸图片幻灯片

图 6 取自图4穿过C区的方位为281度的径向速度廓线

下载: 全尺寸图片幻灯片

图 7 美国“预报系统实验室（FSL)”，“国家强风暴实验室（NSSL)”和“WSD-88D雷达”速度扩展正确率比较

下载: 全尺寸图片幻灯片

表 1 CAMS多普勒天气雷达速度资料退模糊试验表

表 2 速度扩展后的可能情况

[1]	Ray P,Ziegler C.De-aliasing first-moment Doppler estimates.J.Appl.Meteorol.,1977,16 :563~564. doi: 10.1175/1520-0450(1977)016<0563:DAFMDE>2.0.CO;2
[2]	Bargen D W,Brow n R C.Interactive radar velocity unfolding.19th Conference on Radar Meteorology,Miami,Fla.,American Meteor.S oc.,Boston,1980.278~283.
[3]	Merrit M W.Automatic velocity dealiasing for real-time application.22nd Conference on Radar Meteorology,Zurich,Switzerland,American Meteor.Soc.,Boston,1984.528~533.
[4]	Boren T A,Cruz J R,Zrnic D S.An artificial intelligence approach to Doppler radar velocity dealiasing.23rd Conferenceon Radar Meteorology,Snowmass,Colo.,American Meteor.Soc.,Boston,1986.107~110.
[5]	Bergen W R,Albers S C.Two- and three- dimensional dealiasing of Doppler radar velocity.J.Atmos.And Oceanic Tech.,1988,5 :305~319. doi: 10.1175/1520-0426(1988)005<0305:TATDDA>2.0.CO;2
[6]	Eilts M D,Smith S D.Efficient Dealiasing of Doppler Velocities Using Local Environmental Constraint s,FAA Report,1988.
[7]	Zittle W D,O' Bannon T.On the performance of three velocity dealiasing techniques over a range of Nyquist velocities :Preliminary findings.25th Conference On Radar Meteorology,AMS,Paris,France,American Meteor.Soc.,Boston,1991.53~55.