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1、天气雷达回波运动场估测及在降水临近预报中的应用*张亚萍1,2,3程明虎I夏文梅°崔哲虎I杨洪平51中国气象科学研究院，北京，100G8!2南京信息工程大学，胡克,2100443重庆市气象局，重庆,4011474江苏气象科学研究所,南京,2J00085中凶气象局武汉暴雨研究所，武汉，430074在常用的基于天气雷达反射率因了图像的相关方法跟踪冋波运动的TREC(TrackingRadarEchobyCorreia-(ion)技术基础上，文中发展了一种基于差分图像(时间梯度图像)的相关方法追踪宙达冋波运动(Differe
2、nceImagerbasedTrackingRadarEchobyCbrrela(ions)技术，简称DITREC,并与TREC技术进行比较。个例分析表明,DITREC矢量场消除了TREC欠量场屮山于冋波型的迅速变化导致的一些无序矢量，使得DITREC矢量场的时间连续性和空间连续性好于TREC矢最场。在TREC矢最场屮不存在无序矢最的地方,DITREC矢最场与TREC矢量场基木一致。分别用DITREC矢量场和700hPa风场作为冋波运动估测场外推合肥CINRAD/SA宙达反射率因子复合扫描图，得到1h外推降水场。以地
3、血雨最计为标准，对外推降水场进行评估，结果表明,DITREC外推小时降水优于700hPa外推小时降水，但其特度还与所采用的Z-/?关系有关。关键词：天气雷达，冋波运动场，降水，临近预报。♦初稿时间:2005年4月26日；修改稿时间:2006年3月3日。资助课题：国家自然科学基金项目(40375007,40575009,40475017)和江苏省科技厅项目(BS2003054)。作者简介:张亚萍，女,1969年生，高级工程师，博士，主要从事大气探测和遥感应用技术研究。Email:ZYP@121.cq.cn1引言日前，用
4、天气雷达进行定量降水估测已有多种理论和方法⑴，屮国气象局与水利部合作的“淮河黄河流域暴雨洪水监测预报系统试验”项H(以卜•简称“黄淮试验'顶U)技术组研制的定暈估测降水集成系统软件U在安徽省气象台投入业务应用⑵作为洪水预报和调度重要决策信息的体积降水录己能进行准实时观测⑶。除了用于降水估测，基于雷达资料的降水临近预报也是一项重要工作。业务天气雷达网除了能提供近实时的高空I、可分辨率降水分布外，还具有跟踪移动性风暴的能力，从而支持了各种基于对当前观测资料外推的定量降水预报(QPF)算法⑷。研究表明⑸，即使有密集的雷达■
5、雨量计网存在，临近预报对径流预报和警报仍很重要，而提髙运动场和流域上平均降水演变的估测精度，是做出好的水文预报的关键，尤其在小流域内。交义相关技术首先被用于跟踪风暴簇的整体移动31。随着雷达资料分辨率的提高,Rinehart筹I⑼首先发展了利用相关方法反演风暴内部运动的TREC(TrackingRadarEchobyCorrelation)技术,Smythe等l，,J.Tuttle等沿用同一概念反演出边界层内的气流，TREC技术也被广泛用于估计冋波运动场®厅⑷。口等〔⑸在TREC技术的基础上发展了一种TREC矢最的连
6、贯性技术，即COTREC(ContinuityofTRECvectors)技术,首先将TREC矢量场屮与周国矢量偏羌较人的矢量和零矢虽用邻近的矢量来代替，然后应用二维连续方程得到较为连续的矢量场。然而，以上方法在进行冋波运动追踪吋都是直接对原始反射率因子场进行冋波区域划分。考虑到降水冋波追踪是一种运动分析，而差分运动分析是图像处理中普遍采用的一种运动分析方法[⑹。在TREC技术的基础上，本文发展了一种基于差分图像的相关冋波运动场估测技术，文中简称为DITREC(DifferenceImage-basedTrackin
7、gRadarE-chobyCorrelations)o并通过个例分析比较TREC和DITREC技术撚后分别用DITREC矢量场和700hPa风场作为冋波运动估测场外推合肥的CIN・RAD/SA雷达反射率因子复合扫描图，得到1h外推降水场。将地而雨耀计测值作为“真值”，分别对宙达反射率因子经Z-R关系转换的1h累积降水量分布QITREC矢量场外推降水场和700hPa风场外推降水场进行评估=2方法2.1TREC法简介TREC方法首先计算冋波移动矢量场。取两张相同仰角、具有一定时■问问隔△/的平面位宜显示(PPD反射率因子
8、扫描数据，分析时先将仃吋刻的数据分成一系列人小相同的二维像素阵列，阵列屮心间隔一定距离。然厉将每个阵列与/2时刻扫描数据屮相同人小的所有阵列求相关，找到与Z最匹配的那个阵列，即确定具有最人相关系数的阵列对。阵列对屮仃时刻初始阵列的中心即为冋波移动矢景的起点，/2时刻与初始阵列具有最人相关的阵列屮心即为冋波移动矢量的终点。对仃时刻的所有初始阵列都
