阵风锋气象特征分析与识别开题报告

1. 研究目的与意义（文献综述包含参考文献）

阵风锋是雷暴出流冷空气的前沿。阵风锋自动识别对于龙卷检测，大风预报和飞行安全有重要的作用。阵风锋在雷达反射率场图象上会出现强度增强的细线，在多普勒速度图象上是作为速度辐合之间的边界。本项目利用多普勒天气雷达的观测数据，通过（1）二维、局部、线性最小二乘（llsd）方法(smith2004)，在旋转和散度计算中使方差最小化，求取径向和方位切变；（2）熵匹配函式模板方法(alkhoulietal.,2004)，即函式模板订正（functionaltemplatecorrectionftc）和预定义模板进行匹配。预定义模板是从已有雷达阵风锋图像获取特征信息，函式模板包含了评分函数（scoringfunction）阵，它表示模板上的任意象素和雷达图像上的数值匹配的程度。采用熵（entropy）的算法，可减少计算量，有较好的边界检测效果。

提取阵风锋系统的相关特征量，利用地面中尺度观测网采集阵风锋过境时，地面气压、风、温度、湿度会发生规律性的变化的数据，对阵风锋识别系统进行验证。

在《应用气象学报》2013年01期中的《阵风锋自动识别与预警》中也提到，根据阵风锋的回波特征,该文设计了阵风锋自动识别算法。在速度场中,考虑辐合线识别;在强度场中,考虑窄带回波识别;根据窄带与辐合线的空间一致性,综合二者识别出阵风锋。基于该算法,以锋线闪烁和物理量输出两种方式实现了预警功能。最后利用地面自动气象站资料和2009年6月3日河南商丘、郑州及2009年6月5日安徽阜阳3个雷达站探测的阵风锋98个体扫样本资料检验了识别效果,并采用临界成功指数进行评估。结果表明:双向梯度法能有效滤除大范围降水回波而保留窄带回波;该算法只需考虑较低仰角层,大大提高识别效率。在速度场中采用的算法能有效识别出径向辐合线,同时也适用于低空径向风切变和辐合线的识别;利用临界成功指数对98个体扫样本进行识别率评估,识别率达到68.4%。

2. 研究的基本内容、问题解决措施及方案

研究目的：本研究的目的是利用江苏现有的新一代多普勒天气雷达（网）资料，对阵风锋过程进行分析研究，通过（1）二维、局部、线性最小二乘（llsd）方法(smith2004)，求取径向和方位切变；（2）熵匹配函式模板方法(alkhoulietal.,2004)，建立阵风锋自动识别算法和识别系统。并通过地面中尺度网的资料，对其识别的有效性进行验证。

研究方法和技术路线

收集尽可能多的阵风锋个例的天气雷达资料，进行逐个分析；对图像识别技术和阵风锋特征量计算方法的研究和改进；确立阵风锋自动识别算法；通过实例验证、最终达到建立可应用的阵风锋自动识别系统