基于雷達回波跟蹤及Google Map技術(shù)下的短時(shí)臨近預報業(yè)務(wù)系統

提高天氣氣候預報預測準確率是氣象工作的基礎和核心”。為此寧夏氣象臺通過(guò)對新一代天氣雷達、氣象衛星、自動(dòng)氣象站、閃電定位儀等多源資料的實(shí)時(shí)診斷、定量化分析應用，在Google Map精細地理地形資料基礎上，搭建了資源高度共享、信息協(xié)調一致的短時(shí)臨近預報業(yè)務(wù)系統，整體提升寧夏對突發(fā)性、災害性天氣事件的監測預警水平與服務(wù)能力。
1. 成果內容簡(jiǎn)述
該系統采用客戶(hù)端-服務(wù)器編程方式，通過(guò)對新一代天氣雷達、氣象衛星、自動(dòng)氣象站、閃電定位儀等探測資料的實(shí)時(shí)監測，以新一代天氣雷達資料為核心，利用交叉相關(guān)追蹤方法，實(shí)現對強對流天氣0-1小時(shí)跟蹤外推預報。并利用WEB開(kāi)發(fā)方式，開(kāi)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(hù)端多源資料綜合顯示三部分。
⑴ 交叉相關(guān)追蹤法（TREC）追蹤雷達回波移動(dòng)
交叉相關(guān)追蹤法（TREC）是用來(lái)追蹤雷達回波移動(dòng)的一種比較成熟的算法。該系統利用銀川新一代天氣雷達資料，通過(guò)徑向、方位、仰角的三線(xiàn)性插值方法獲得水平方向分辨率為1*1km，垂直方向為1km，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(chǎng)反演，獲得了15*15km區域的TREC風(fēng)場(chǎng)。在對TREC風(fēng)場(chǎng)進(jìn)行質(zhì)量控制和客觀(guān)分析的基礎上，利用校準后的TREC風(fēng)場(chǎng)，對回波開(kāi)展了平移外推，獲得0-60分鐘、每六分鐘一張的雷達回波外推預報圖。
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、衛星、閃電定位儀資料，經(jīng)過(guò)分析、計算，獲得TREC風(fēng)場(chǎng)及其基礎上的0-60分鐘預報回波，計算定量估測降水、組合反射率、CAPPI(3000米)、回波頂高等雷達導出產(chǎn)品，并針對以上產(chǎn)品生成圖形文件及雷達回波與TREC風(fēng)場(chǎng)、雷達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(hù)端顯示程序，利用Javascript和Google Map API設計了“寧夏氣象資料綜合應用平臺”框架，利用C#實(shí)時(shí)生成動(dòng)態(tài)網(wǎng)頁(yè)。實(shí)現了基于WEB，在Google Map下衛星、雷達、自動(dòng)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(jiàn)光通道云圖的動(dòng)畫(huà)顯示。
⑷ 系統特點(diǎn)
⑴在寧夏首次開(kāi)展了基于新一代天氣雷達資料的TREC方法研究，獲得了雷達回波反演風(fēng)場(chǎng)；
⑵在寧夏首次開(kāi)展了基于TREC風(fēng)場(chǎng)的雷達回波跟蹤及外推技術(shù)研究，實(shí)現了對雷達回波的0-1小時(shí)的定量化預報，為短時(shí)臨近預報提供了定量化預報產(chǎn)品，為提高短時(shí)預報準確率，提供了技術(shù)支撐；
⑶在寧夏首次開(kāi)展了基于Google Map下的多源資料綜合顯示系統開(kāi)發(fā)，實(shí)現了雷達回波、衛星云圖、閃電定位儀等資料及其導出產(chǎn)品、預報產(chǎn)品在Google Map下的顯示、漫游，為短時(shí)臨近預報提供了強大的地理信息資料，預報人員根據不同的地形條件、人口及工農業(yè)分布特征，開(kāi)展有針對性、有重點(diǎn)的預報服務(wù)提供了技術(shù)支撐；
⑷構建了基于高分辨率Google Map地理信息、綜合程度高的氣象資料綜合應用平臺，并實(shí)現了0-1小時(shí)雷達回波跟蹤預報。對提高強對流性天氣的監測和預警預報水平，增強氣象災害防御的應急能力具有重要的意義。
2. 成果類(lèi)別
該系統是集天氣雷達、氣象衛星、自動(dòng)氣象站、閃電定位儀等探測資料綜合顯示，及雷達回波定量化外推預報為一體的突發(fā)災害性天氣短時(shí)臨近預報業(yè)務(wù)系統。
3. 業(yè)務(wù)適用范圍
該系統適用于?。▍^）、市、縣三級短時(shí)臨近預報業(yè)務(wù)部門(mén)和各級預報業(yè)務(wù)管理部門(mén)。同時(shí)，由于采用WEB開(kāi)發(fā)方式，也適用于各類(lèi)現場(chǎng)氣象保障和應急氣象服務(wù)。
4. 推廣應用預期效果及可操作性
該系統根據短時(shí)臨近預報業(yè)務(wù)實(shí)際需求開(kāi)發(fā)的，對監控內容、生成產(chǎn)品、網(wǎng)頁(yè)更新、系統參數設置等都采用外部配置文件控制，使業(yè)務(wù)系統具有良好的開(kāi)放性和可移植性。
該系統利用了服務(wù)器-客戶(hù)端開(kāi)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(hù)，均可利用IE瀏覽器實(shí)現對實(shí)時(shí)多源資料的顯示。