CN113093142A - 防雹效果评估方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种防雹效果评估方法，包括如下步骤：启动目标云识别，记录催化日环境特征层高度和目标云参数，并标出冰雹回波；对目标云催化作业，同时记录下目标云催化的参数；评估对目标云作业部位合理性；提取目标云作业前、作业中、作业后的信息；选择与目标云特征、天气背景、地理条件相似，且不受目标云影响的对比云；提取对比云信息；目标云和对比云生命期归一化；确定对比云“作业”时间；横向对比和纵向对比结合评估防雹作业效果。本发明所述的目标云和对比云生命期归一化将催化作业的整个周期进行归一化分段对比，还以目标云催化作业前后过程中的变化进行对比，了解整个冰雹云在催化作业下，各参数的变化，使防雹评估更加准确。
Description
技术领域
本发明属于人工防冰雹领域，尤其是涉及一种防雹效果评估方法。
背景技术
冰雹是由强对流天气系统引起的灾害性天气，突发性、局地性强，常造成农作物减产甚至绝收，对国民经济发展及人民生活安全造成严重威胁，加强冰雹天气预警技术研究，及时组织人工防雹作业并评估作业效果，具有重要的实际意义。利用新一代天气雷达评估目标云防雹作业后的变化，是开展人工防雹效果评估的重要手段。
人工防雹作业的效果如何是人们特别关注的，也是国家和地方财政投入支持该项工作的依据。如何评估作业效果仍是人工防雹工作中亟待解决的一项难题，主要表现在以下几方面：
1.自然降水的时空变化大，评估对象存在着巨大的不确定性：云降水过程复杂，目前对云自然降水的物理机制和发展变化的物理过程还缺乏全面、系统、深入的了解；对云自然降水过程的认识和对其规律性了解不够，对其预报预测的能力很有限，还无法对自然降水作出准确的定量预报。
2.催化作业手段单一，催化作业强度有限，并存在局限性：人工影响所引起的变化幅度常低于自然起伏，使客观、定量地评估人工影响的效果显得十分困难；比如，对防雹来说，冰雹云降雹现象在时空上都是局部现象，并且出现概率小、可重复性少，这对用传统的统计方法进行效果评估很不利。同时，冰雹云本身变化迅速，发展很快(101min可降雹)，使得自然变化的时间尺度和人工影响后变化的时间尺度相差不多，二者不易分清。目前尚缺乏能把这种人为影响和自然变异完全区分开和检验出来的高效、科学的方法。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提出一种防雹效果评估方法，以目标云和对比云生命期归一化将催化作业的整个周期进行归一化分段对比，还以目标云催化作业前后过程中的变化进行对比，更加准确的了解整个冰雹云在催化作业下，各参数发生的变化，使防雹评估更加准确。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
防雹效果评估方法，包括如下步骤：
S1：启动目标云识别，记录催化日环境特征层高度和目标云参数，并标出冰雹回波；
S2：对目标云催化作业，同时记录下目标云催化的参数；
S3：评估对目标云作业部位合理性；
S4：提取目标云作业前、作业中、作业后的信息；
S5：选择与目标云特征、天气背景、地理条件相似，且不受目标云影响的对比云；
S6：提取对比云参数信息；
S7：目标云和对比云生命期归一化，根据目标云作业时的某一参数，在对比云中找到同一参数近似的参数值，确定对比云在目标云作业时的时间范围；
S8：结合目标云和对比云生命期归一化，对目标云参数和对比云参数进行横向对比，对目标云作业前参数、作业中参数、作业后参数进行纵向对比，评估防雹作业效果。
进一步的，所述步骤S1中：
催化日环境特征层高度包括：0℃层高度、-20℃层高度；
目标云参数包括：编号、位置、性质、悬垂度、核液态比率、有效厚度、核均值、高回波比。
进一步的，所述步骤S3合理性评估方法：
多重判断条件评估作业效果，具体判断条件包括：
条件一：炮站与目标云强中心单体核的水平直线距离应小于作业时对应仰角的最大射程；
条件二：对应仰角的射高应大于与作业时间最近一个时刻的0℃层高度；
所述条件一与条件二均满足的时候，认为作业合理。
进一步的，所述步骤S4中，目标云作业前信息包括：识别出回波具有对流云特征时至作业前最后一个雷达探测时刻的时间、目标云参数的信息；
目标云作业中信息包括：作业过程中雷达探测时刻的时间、目标云参数的信息；
目标云作业后信息包括：作业后第一个雷达探测时刻至目标云最后一次具有对流云特征时各雷达探测时刻的时间、目标云参数的信息。
进一步的，所述步骤S5中，选择对比云需要同时满足以下条件：
条件一：天气背景条件应相似，对比云特征与目标云相似；
条件二：所在位置的地理条件相近；
条件三：不受目标云影响：在目标云上风或侧风方，与目标云的距离一般应大于10km；
所述对比云在同一个天气过程中寻找或在历史资料中寻找。
进一步的，所述步骤S6提取对比云信息包括时间信息和特征信息，所述时间信息从识别出回波具有对流云特征开始至其最后一次具有对流云特征为止的时间，所述特征信息为记录每一次探测时刻回波的相关参数。
进一步的，所述步骤S8中，
目标云参数与对比云参数横向对比为对比实施催化目标云和未实施催化的对比云，通过其参数的变化来分析防雹作业效果。
相对于现有技术，本发明所述的防雹效果评估方法具有以下有益效果：
(1)本发明所述的目标云和对比云生命期归一化将催化作业的整个周期进行归一化分段对比，还以目标云催化作业前后过程中的变化进行对比，更加准确的了解整个冰雹云在催化作业下，各参数发生的变化，使防雹评估更加准确。
(2)本发明所述的对比云在同一个天气过程中寻找或在历史资料中寻找，增加了对比云选择范围，更好的完成防雹评估工作。
(3)本发明所述的目标云记录第一个雷达探测时刻至目标云最后一次具有对流云特征时各雷达探测时刻的时间和冰雹云参数的信息，对目标云发展整个生命期进行作业效果比较，得到更客观的结果。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明实施例所述的冰雹识别系统界面示意图；
图2为本发明实施例所述的冰雹回波示意图。
图3为本发明实施例所述的目标云与对比云悬垂度对比示意图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
如图1-3所示，防雹效果评估方法，包括如下步骤：
S1：启动目标云识别，记录催化日环境特征层高度和目标云参数，并标出冰雹回波；
S2：对目标云催化作业，同时记录下目标云催化的参数；
S3：评估对目标云作业部位合理性；
S4：提取目标云作业前、作业中、作业后的信息；
S5：选择与目标云特征、天气背景、地理条件相似，且不受目标云影响的对比云；
S6：提取对比云参数信息；
S7：目标云和对比云生命期归一化，根据目标云作业时的某一参数，在对比云中找到同一参数近似的参数值，确定对比云在目标云作业时的时间范围；
S8：结合目标云和对比云生命期归一化，对目标云参数和对比云参数进行横向对比，对目标云作业前参数、作业中参数、作业后参数进行纵向对比，评估防雹作业效果。
所述目标云为冰雹云，所述冰雹识别系统为现有的图像识别技术与多普勒雷达探测到的历史气象图像进行结合设置的现有软件，此软件已在气象行业开展应用，且已经对云体进行定性。
如图1、图2所示，所述步骤S1中：
催化日环境特征层高度包括：0℃层高度、-20℃层高度；
目标云参数包括：编号、位置、性质、悬垂度、核液态比率、有效厚度、核均值、高回波比。
所述目标云识别采用冰雹识别系统，冰雹识别系统直接对目标云进行参数识别和标出冰雹回波，所述冰雹回波如图2的三角标志处。
如图1-3所示，所述步骤S3合理性评估方法：
多重判断条件评估作业效果，具体判断条件包括：
条件一：炮站与目标云强中心单体核的水平直线距离应小于作业时对应仰角的最大射程；
条件二：对应仰角的射高应大于与作业时间最近一个时刻的0℃层高度；
所述条件一与条件二均满足的时候，认为作业合理。
在满足对流单体是冰雹云的前提下，根据作业时炮站的位置、作业装置类型(高炮/火箭)及射程、射击方向及仰角，目标云所处位置、回波高度、与作业时间最近一个时刻的0℃层高度，评估作业合理性，为后续作业效果评估做好准备。
如图1-3所示，所述步骤S4中，目标云作业前信息包括：识别出回波具有对流云特征时至作业前最后一个雷达探测时刻的时间、目标云参数的信息；
目标云作业中信息包括：作业过程中雷达探测时刻的时间、目标云参数的信息；
目标云作业后信息包括：作业后第一个雷达探测时刻至目标云最后一次具有对流云特征时各雷达探测时刻的时间、目标云参数的信息。
记录第一个雷达探测时刻至目标云最后一次具有对流云特征时各雷达探测时刻的时间和冰雹云参数的信息对目标云发展整个生命期进行作业效果比较，得到更客观的结果。
如图1-3所示，所述步骤S5中，选择对比云需要同时满足以下条件：
条件一：天气背景条件应相似，对比云特征与目标云相似；
条件二：所在位置的地理条件相近；
条件三：不受目标云影响：在目标云上风或侧风方，与目标云的距离一般应大于10km；
所述对比云在同一个天气过程中寻找或在历史资料中寻找。
天气背景条件应相似，例如都是低涡影响；所述对比云的选择最好是在同一个天气过程中找，在没有的情况下可以从历史资料中去找，扩大对比云寻找范围。
如图1-3所示，所述步骤S6提取对比云信息包括时间信息和特征信息，所述时间信息从识别出回波具有对流云特征开始至其最后一次具有对流云特征为止的时间，所述特征信息为记录每一次探测时刻回波的相关参数。
目标云与对比云作业时间归一化后的对照表如下：
本实施例中，以悬垂度作为同一参数值，目标云催化作业时间在9:00和9:06两个探测时刻，进行归一化后对应值为0.5517241和0.5862069，相应的，找到对比云中近似值，表中为0.5517241和0.5862069所在位置，即7:48和7:54。
如图3所示，所述步骤S8中，
目标云参数与对比云参数横向对比为对比实施催化目标云和未实施催化的对比云，通过其参数的变化来了解防雹作业效果，通过横向对比与纵向对比，评估催化作业效果。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.防雹效果评估方法，其特征在于：包括如下步骤：
S1：启动目标云识别，记录催化日环境特征层高度和目标云参数，并标出冰雹回波；
S2：对目标云催化作业，同时记录下目标云催化的参数；
S3：评估对目标云作业部位合理性；
S4：提取目标云作业前、作业中、作业后的信息；
S5：选择与目标云特征、天气背景、地理条件相似，且不受目标云影响的对比云；
S6：提取对比云参数信息；
S7：目标云和对比云生命期归一化，根据目标云作业时的某一参数，在对比云中找到同一参数近似的参数值，确定对比云在目标云作业时的时间范围；
S8：结合目标云和对比云生命期归一化，对目标云参数和对比云参数进行横向对比，对同一目标云作业前参数、作业中参数、作业后参数进行纵向对比，评估防雹作业效果。
2.根据权利要求1所述的防雹效果评估目标云方法，其特征在于：所述步骤S1中：
催化日环境特征层高度包括：0℃层高度、-20℃层高度；
目标云参数包括：编号、位置、性质、悬垂度、核液态比率、有效厚度、核均值、高回波比。
3.根据权利要求1所述的防雹效果评估方法，其特征在于：所述步骤S3合理性评估方法：
多重判断条件评估作业效果，具体判断条件包括：
条件一：炮站与目标云强中心单体核的水平直线距离应小于作业时对应仰角的最大射程；
条件二：对应仰角的射高应大于与作业时间最近一个时刻的0℃层高度；
所述条件一与条件二均满足的时候，认为作业合理。
4.根据权利要求1所述的防雹效果评估方法，其特征在于：所述步骤S4中，目标云作业前信息包括：识别出回波具有对流云特征时至作业前最后一个雷达探测时刻的时间、目标云参数的信息；
目标云作业中信息包括：作业过程中雷达探测时刻的时间、目标云参数的信息；
目标云作业后信息包括：作业后第一个雷达探测时刻至目标云最后一次具有对流云特征时各雷达探测时刻的时间、目标云参数的信息。
5.根据权利要求1所述的防雹效果评估方法，其特征在于：所述步骤S5中，选择对比云需要同时满足以下条件：
条件一：天气背景条件应相似，对比云特征与目标云相似；
条件二：所在位置的地理条件相近；
条件三：不受目标云影响：在目标云上风或侧风方，与目标云的距离一般应大于10km；
所述对比云在同一个天气过程中寻找或在历史资料中寻找。
6.根据权利要求1所述的防雹效果评估方法，其特征在于：所述步骤S6提取对比云信息包括时间信息和特征信息，所述时间信息从识别出回波具有对流云特征开始至其最后一次具有对流云特征为止的时间，所述特征信息为记录每一次探测时刻回波的相关参数。
7.根据权利要求1所述的防雹效果评估方法，其特征在于：所述步骤S7目标云和对比云生命期归一化方法为：
从初次探测到对流性回波至其最后一次具有对流性回波特征的时间定义区间为t'∈[0,1]，t时刻对应归一化后时间t'为：
其中，tmax为最后一次具有对流性回波特征的时间，tmin为初次探测到对流性回波特征的时间；
对目标云作业时间进行归一化后，根据目标云作业时的某一参数的参数值，在对比云中找到同一参数近似的参数值，即可确定对比云在目标云作业时对比云的时间范围，分为作业前、作业中和作业后。
8.根据权利要求1所述的防雹效果评估方法，其特征在于：所述步骤S8中，目标云参数与对比云参数横向对比为对比实施催化目标云和未实施催化的对比云，通过其参数的变化来分析防雹作业效果。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20210709 |