基于雷達(dá)回波跟蹤及Google Map技術(shù)下的短時(shí)臨近預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)系統(tǒng)

提高天氣氣候預(yù)報(bào)預(yù)測準(zhǔn)確率是氣象工作的基礎(chǔ)和核心”。為此寧夏氣象臺通過對新一代天氣雷達(dá)、氣象衛(wèi)星、自動氣象站、閃電定位儀等多源資料的實(shí)時(shí)診斷、定量化分析應(yīng)用，在Google Map精細(xì)地理地形資料基礎(chǔ)上，搭建了資源高度共享、信息協(xié)調(diào)一致的短時(shí)臨近預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)系統(tǒng)，整體提升寧夏對突發(fā)性、災(zāi)害性天氣事件的監(jiān)測預(yù)警水平與服務(wù)能力。
1. 成果內(nèi)容簡述
該系統(tǒng)采用客戶端-服務(wù)器編程方式，通過對新一代天氣雷達(dá)、氣象衛(wèi)星、自動氣象站、閃電定位儀等探測資料的實(shí)時(shí)監(jiān)測，以新一代天氣雷達(dá)資料為核心，利用交叉相關(guān)追蹤方法，實(shí)現(xiàn)對強(qiáng)對流天氣0-1小時(shí)跟蹤外推預(yù)報(bào)。并利用WEB開發(fā)方式，開發(fā)了基于網(wǎng)站和Google地圖下的多源氣象資料綜合顯示平臺。主要包括服務(wù)器資料實(shí)時(shí)處理及定量化產(chǎn)品輸出模塊、網(wǎng)站和客戶端多源資料綜合顯示三部分。
⑴ 交叉相關(guān)追蹤法（TREC）追蹤雷達(dá)回波移動
交叉相關(guān)追蹤法（TREC）是用來追蹤雷達(dá)回波移動的一種比較成熟的算法。該系統(tǒng)利用銀川新一代天氣雷達(dá)資料，通過徑向、方位、仰角的三線性插值方法獲得水平方向分辨率為1*1km，垂直方向?yàn)?km，垂直方向共十五層的等高平面位置（CAPPI）。針對3000米CAPPI，利用交叉相關(guān)追蹤法進(jìn)行了TREC風(fēng)場反演，獲得了15*15km區(qū)域的TREC風(fēng)場。在對TREC風(fēng)場進(jìn)行質(zhì)量控制和客觀分析的基礎(chǔ)上，利用校準(zhǔn)后的TREC風(fēng)場，對回波開展了平移外推，獲得0-60分鐘、每六分鐘一張的雷達(dá)回波外推預(yù)報(bào)圖。
⑵ 服務(wù)器資料實(shí)時(shí)處理及定量化產(chǎn)品輸出模塊
實(shí)時(shí)搜索最新的雷達(dá)、衛(wèi)星、閃電定位儀資料，經(jīng)過分析、計(jì)算，獲得TREC風(fēng)場及其基礎(chǔ)上的0-60分鐘預(yù)報(bào)回波，計(jì)算定量估測降水、組合反射率、CAPPI(3000米)、回波頂高等雷達(dá)導(dǎo)出產(chǎn)品，并針對以上產(chǎn)品生成圖形文件及雷達(dá)回波與TREC風(fēng)場、雷達(dá)回波與閃電定位儀等疊加圖形文件，輸出到網(wǎng)站。
⑶ 基于Google Map下的多源氣象資料綜合顯示
基于Google Map下的多源氣象資料綜合顯示為客戶端顯示程序，利用Javascript和Google Map API設(shè)計(jì)了“寧夏氣象資料綜合應(yīng)用平臺”框架，利用C#實(shí)時(shí)生成動態(tài)網(wǎng)頁。實(shí)現(xiàn)了基于WEB，在Google Map下衛(wèi)星、雷達(dá)、自動氣象站等資料的疊加顯示及反射率、紅外1通道云圖、紅外2通道云圖、可見光通道云圖的動畫顯示。
⑷ 系統(tǒng)特點(diǎn)
⑴在寧夏首次開展了基于新一代天氣雷達(dá)資料的TREC方法研究，獲得了雷達(dá)回波反演風(fēng)場；
⑵在寧夏首次開展了基于TREC風(fēng)場的雷達(dá)回波跟蹤及外推技術(shù)研究，實(shí)現(xiàn)了對雷達(dá)回波的0-1小時(shí)的定量化預(yù)報(bào)，為短時(shí)臨近預(yù)報(bào)提供了定量化預(yù)報(bào)產(chǎn)品，為提高短時(shí)預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率，提供了技術(shù)支撐；
⑶在寧夏首次開展了基于Google Map下的多源資料綜合顯示系統(tǒng)開發(fā)，實(shí)現(xiàn)了雷達(dá)回波、衛(wèi)星云圖、閃電定位儀等資料及其導(dǎo)出產(chǎn)品、預(yù)報(bào)產(chǎn)品在Google Map下的顯示、漫游，為短時(shí)臨近預(yù)報(bào)提供了強(qiáng)大的地理信息資料，預(yù)報(bào)人員根據(jù)不同的地形條件、人口及工農(nóng)業(yè)分布特征，開展有針對性、有重點(diǎn)的預(yù)報(bào)服務(wù)提供了技術(shù)支撐；
⑷構(gòu)建了基于高分辨率Google Map地理信息、綜合程度高的氣象資料綜合應(yīng)用平臺，并實(shí)現(xiàn)了0-1小時(shí)雷達(dá)回波跟蹤預(yù)報(bào)。對提高強(qiáng)對流性天氣的監(jiān)測和預(yù)警預(yù)報(bào)水平，增強(qiáng)氣象災(zāi)害防御的應(yīng)急能力具有重要的意義。
2. 成果類別
該系統(tǒng)是集天氣雷達(dá)、氣象衛(wèi)星、自動氣象站、閃電定位儀等探測資料綜合顯示，及雷達(dá)回波定量化外推預(yù)報(bào)為一體的突發(fā)災(zāi)害性天氣短時(shí)臨近預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)系統(tǒng)。
3. 業(yè)務(wù)適用范圍
該系統(tǒng)適用于省（區(qū)）、市、縣三級短時(shí)臨近預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)部門和各級預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)管理部門。同時(shí)，由于采用WEB開發(fā)方式，也適用于各類現(xiàn)場氣象保障和應(yīng)急氣象服務(wù)。
4. 推廣應(yīng)用預(yù)期效果及可操作性
該系統(tǒng)根據(jù)短時(shí)臨近預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)實(shí)際需求開發(fā)的，對監(jiān)控內(nèi)容、生成產(chǎn)品、網(wǎng)頁更新、系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置等都采用外部配置文件控制，使業(yè)務(wù)系統(tǒng)具有良好的開放性和可移植性。
該系統(tǒng)利用了服務(wù)器-客戶端開發(fā)模式，只要是能夠連通寧夏氣象局局域網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)的用戶，均可利用IE瀏覽器實(shí)現(xiàn)對實(shí)時(shí)多源資料的顯示。