一、基本方法

本系统采用的降水估算方法是水利部信息中心和中科院大气物理研究所联合开发的一种方法,其基本原理和方法如下。

将GMS卫星1h间隔的可见光和红外云图作为判别的两个特性进行分类,确定红外线资料的所有最小值点作为对流核,通过搜索红外线图像资料找到亮度温度的最小值,这一最小值被作为中心点,所有比周围温度低的点都被认为是对流核。

参照Negri-Adler的方法,应用斜率参数按下式消除卷云:

其中T1-6是6个最近像素的平均值,相对大的S 值表示有一对流区存在,小的S 值表示有一个不活跃区存在。

应用一维云模式确定红外线图上对流核的降水率。层状云降水通过一个温度阈值而给出。在已经确定的非对流云区,凡是温度小于其温度期望值的区域,其降水率为2mm/h(此值是根据层状云的降水率约为对流云降水率20mm/h的1/10而得到的)。

二、技术路线

1.云图分类

首先利用Bayes判别分析方法,分类后的图像主要包括地表、中低云、强降水区和卷云等四类,并且在每次分类后重新计算每一均值、协方差矩阵和先验概率,以此作为下一次分类的依据,这就达到了在分类过程中不段学习的效果,使计算能够自动进行,同时分类结果受季节、天气系统等具体影响较小。在夜间没有可见光云图的情况下,则利用白天不断更新的云图分类结果作为阈值,对红外云图进行密度分割,从而提高分类的准确性。

2.降水量估算(www.daowen.com)

在云分类的基础上,对分出的层云和对流云用不同的方法分别估算其降水率。采用Adler和Negir于1988年提出的对流云、层云方法(CST)并进行了改进。主要步骤是:

在对流云中找出对流核心。通常搜索对流云区中亮点温度比周围低的点,并衡量其活跃程度,确定对流核心像素点Td(Td 为核像素的亮度温度)。

计算对流降水区域Ad。根据一维云模式,Ad 和Td 有如下线性关系:

估计层云降水率。由于层云降水比较均匀,根据不少专家研究成果,取平均值2mm/h作为层云的降水率。

选取的估算范围为北纬20°～50°,东经80°～140°的区域,估算内容大致可分为以下几个部分:

(1)估算选定时次各像素点的降水率(1h降雨量),有关像素点的估算值以数据形式保存,可供其他程序使用。

(2)累加选定时段各像素点的降雨总量,累加结果以数据形式保存,可供其他程序使用。

(3)分别估计山陕区间、汾河、泾渭洛河、三花间等四个区域在选定时段内的面平均雨量和时段总降水量,计算结果保存在数据文件suanrain.tab中,可供其他程序使用。