多普勒雷达资料的网格化研究-论文.pdf

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1、第37卷第2期气象与减灾研究Vo1．37No．22014年6月METEOROLOGYANDDISASTERREDUCT10NRESEARCHJun．2014邹海波，单九生，邓诗茹．多普勒雷达资料的网格化研究[J]．气象与减灾研究，2014，37(2)：23—30多普勒雷达资料的网格化研究邹海波1,2，单九生1,2，邓诗茹。1．江西省气象灾害应急预警中心，江西南昌3300462．江西省气象科学研究所，江西南昌330046摘要：阐述了多普勒雷达体扫资料或雷达产品资料的网格化流程和步骤，对网格化过程中所面临的资料插值(临近法和双

2、线性插值法)、坐标转换(直角坐标系与极坐标系的转换)、格点位于弧底梯形的判断以及GRADS软件中地图投影等问题进行详细的分析和研究。此外，还对比分析了临近法和双线性插值法网格化的雷达回波资料，其结果表明这两种方法都能较好地对极坐标系下的雷达回波资料进行网格化，但临近法网格化的雷达回波资料尽可能地保留了雷达体扫资料中原有反射率的结构特征，而双线性插值法网格化的雷达资料其弱回波区(<25dBz)的范罔有所扩大。关键词：雷达资料，网格化，坐标转换，射线法，地图投影中图分类号：P413文献标识码：A文章编号：1007—9033(2

3、014)02—0023—08射率结构特征。为了解决这一问题，文献[7—1O]提0引言出了雷达资料的网格化，其主要思路是在雷达资料的极坐标平面内叠加网格，每个网格点的值由周围多普勒天气雷达具有很高的时空分辨率，目前雷达距离库的值(即极坐标系的探测值)确定。目已经成为对短时强烈天气进行监测预警的主要手前，单个仰角平面内雷达资料网格化的方法主要有段之一，这使其在中尺度气象研究中具有其他观测两种：一种是临近法，即网格点的值用最靠近雷达资料无可比拟的优越性n]。但是多普勒天气雷达距离库的探测值去填充；另一种是双线性插值法，资料是体扫

4、资料，原始数据及其大部分产品(反射即网格点的值是由该格点周围最近的4个距离库率等)数据的格式都为极坐标格式，这与用于天气的值进行双线性插值得到[7-8]。这两种方法都在业业务的分析与预报场资料、自动站资料、探空资料、务中得到了广泛的应用[7,15-16]。GPS／MET水汽资料等的格式(地理坐标系)完全不雷达资料网格化的难点是判断各个网格点在同。此外，雷达资料的三维和四维同化分析也是需雷达极坐标系中的位置，只有确定了网格点位于极要经纬网格的反射率资料和径向速度资料E4]。因坐标系中的具体位置后，才能找出网格点周围的极此，为

5、了更好地将雷达资料应用于天气预报业务，坐标点(雷达距离库)，雷达资料的网格化才得以进有必要开展雷达极坐标资料的网格化研究。行。为了方便更多气象工作者进行雷达资料的网格对于雷达极坐标资料的坐标转换或网格化研化，文中详细阐述了网格化方法、格点在雷达极坐究，国内外学者已经做了不少工作。文献[1l一13]给标系中位置的判断、地图投影等过程，并分析了临j+lj极坐标资料向经纬网格坐标转换的公式，但由近法和双线性插值法网格化的差异。于极坐标系有靠近极点区域的空间分辨率高、远离极点区域的空间分辨率低的特点，这使得远离雷达1网格化方法站区

6、域直接采用坐标转换公式计算得到的雷达资料非常稀疏，甚至可能会漏掉体扫资料中原有的反以雷达测站点为中心，建立分辨率为1km(可收稿El期：2014—05—02：修订日期：2014—06—05．基金项目：国家自然科学基金项目(编号：41265003)；灾害天气国家重点实验室课题(编号：2013LASW—B14)．作者简介：邹海波(1983一)，男，工程师，硕士，主要从事新型资料开发与大气环流诊断分析．E—mail：zouhaibobo@sohu．eom24气象与减灾研究37卷更改)格距的网格系统(图1实线)，再将雷达极坐形区域

7、内的网格点(4、、C、D)，与点(r(n)，0(i))标系的探测资料(图1虚线)叠加至该网格上。这的距离都比与其他极坐标点的距离近，故弧形底梯样，网格系统中的每个格点的值就可以根据周围的形k詹区域内所有网格点的值均用Z(r(n)，0(i))雷达极坐标探测值推算得到，这就是雷达资料的网代替。可见，采用临近法的关键在于如何判断给定格化。在雷达资料网格化过程中，雷达资料从极坐的格点究竟位于哪个弧底梯形中。标向网格点推算的方法主要有两种，即临近法和双1．2双线性插值法线性插值法[5-81，下面详细分析这两种方法。双线性插值法是利用

8、格点四周最近的4个极坐标点的雷达探测值进行双线性插值获取该格点的值。如图3所示，A、c是穿越点E的弧线与半径的交点，B、D是穿越点E半径与弧线的交点。格点E的值就可以根据其周围最近的4个极坐标点(P(r()，(一1))、F(r(n+1)，0(一1))、(r()，0(i))、G(r(n+1)，(i)))和