基于数学形态学的三维风暴体自动识别方法研究

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• 作者：韩雷郑永光王洪庆林隐静
• 会议时间：2007-11-22
• 关键词：多普勒雷达 ; 风暴体 ; 自动识别 ; 临近预报 ; 数学形态学
• 作者单位：韩雷,王洪庆,林隐静(北京大学物理学院大气科学系,北京, 100871)郑永光(国家气象中心,北京, 100081)
• 母体文献：2007年中国气象学会年会论文集
• 会议名称：2007年中国气象学会年会
• 会议地点：广州
• 主办单位：中国气象学会
• 语种：chi

摘要

基于雷达数据的风暴体识别、追踪及预警方法是重要的临近预报技术之一,其中准确的风暴体自动识别是进行风暴体自动追踪和预警的前提。在风暴体识别中常会碰到的两个问题是:虚假合并,以及从风暴簇中分离出相距较近的风暴单体。美国国家大气科学研究中心提出的TITAN算法使用单阈值进行识别,容易将相邻的多单体回波识别为一个风暴体。美国国家强风暴实验室提出的SCIT算法使用7个反射率因子阈值进行识别,可以较好地分离出风暴簇中的风暴单体,但它直接抛弃了低闽值的识别结果,导致风暴体内部结构信息的丢失。SCIT的这种识别策略可能会使处于初生阶段、强度较低的风暴体被错错识地抛弃掉。 TITAN和SCIT都无法完全识别出相邻风暴的虚假合并。为了解决这两个问题,本文提出了基于数学形态学的识别方法。该方法首先使用第一级阈值进行单阈值识别;其次,对识别得到风暴体执行基于动态卷积模板的腐蚀操作,以消除虚假合并;然后,使用高一级阈值进行识别,并对识别得到的风暴体进行膨胀操作,当风暴体的边界在膨胀的过程中相互之间接触,或接触剑了原来较低闽值识别的风暴体的边界时,则停止膨胀过程;最后,逐次使用更高级别的闽值进行识别,并在每一个级阂值的识别过程中执行腐蚀和膨胀操作。试验的结果表明,通过在多阈值识别的过程中综合使用膨胀和腐蚀操作,基于数学形态学的三维风暴体识别方法不仪能够成功地识别出风暴体的虚假合并,同时还能在从风暴簇中分离出相距较近的风暴单体时,尽可能多地保留风暴单体的内部结构信息。NCAR的临近预报系统,TITAN将采用本文提出的基于数学形态学的风暴体识别方法。