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申请/专利权人：中国水利水电科学研究院;河北省水文勘测研究中心

摘要：本发明涉及一种降水量外推预报方法，包括以下步骤：步骤1、数据处理；步骤2、运动场估计；步骤3、判别降水生命周期；步骤4、确定降水系数；步骤5、降水量外推预报；本发明在雷达外推临近预报时，引入了数值大气模式判断水汽来源及水汽通道，支持降雨生命周期的判断，为传统基于规律分析的外推预报方法注入了物理过程分析，充分考虑了降雨形成和发展的物理概念，可有效提高外推预报精度，有力支撑致灾暴雨临近预报和预警。

主权项：1.一种降水量外推预报方法，包括以下步骤：步骤1、数据处理；通过X波段测雨雷达获取初始场探测区域的雷达数据，对雷达数据进行质量控制和网格化处理，赋予网格编号，k=1,2,…,n；步骤2、运动场估计；通过TREC算法进行降水场的平流估计，判断降水回波在预报期内的移动位置，确定降水落区；步骤3、判别降水生命周期；通过WRF模式模拟风场、湿度场，识别水汽通道，逐网格确定降水生命周期；所述步骤3判别降水生命周期方法包括以下步骤：S31、通过WRF模式模拟降水（PREC）、风速（V）、相对湿度RH、水汽通量（SNTVQ）影响水汽通道的关键变量，得到探测区域的大气可降水量（PWV）；S32、逐网格判断分析场中的大气可降水量（PWV）； 式中，其中VQ是大气水汽通量，单位是kgm-2m-1；式中，TVQ是大气整层水汽通量，单位是kgm-2s-1；vh是水平风速，单位是ms-1；式中，PWV是大气可降水量，单位是mm；是大气密度，单位是kgm-3；r是大气水汽混合比，单位是kgkg-1：z与ztop分别是大气与顶层大气距离地表的高度，单位是m；Rd是空气气体常数，为287JK-1kg-1；T是气温，单位是K；P是气压，单位是pa；S33、大气可降水量PWV与实际降水量Rt之间的关系，判别降水生命周期T；所述S33大气可降水量PWV与实际降水量Rt之间的关系，判别降水生命周期T；通过分析大气可降水量PWV的模拟值与雨量站观测的实际降水量，发现大气可降水量PWV与实际降水量Rt存在明显的正相关关系，且在大气可降水量PWV大于50mm时，才出现降水过程，因此，“是否降水”的判别标准为大气可降水量PWV是否大于50mm，即大气可降水量PWV的临界值PWVr=50mm；（1）当PWVt＞PWVr时，说明实际降水量Rt＞0，存在降水过程，T≠0；（2）当PWVt＜PWVr时，说明实际降水量Rt＜0，不存在降水过程，T=0;步骤4、确定降水系数；所述步骤4赋予分析场网格降水系数，计算分析场网格预报降水量；降水场按照平流方法外推后，若分析场网格的PWVt＞PWVr，说明分析场存在降水过程，即Rt+1≠0，T≠0； 式中PWV r =50mm，T表示降水生命周期（1）当初始场网格的Rt≠0时，Rt+1≠0，降水预报可理解为“初始场有降水”到“分析场有降水”的预报过程，降水系数用于计算下一时刻预报降水量，降水系数与预报降水量的计算公式如下：式中，PWVt+1表示分析场网格的大气可降水量；PWVt表示初始场网格的大气可降水量；表示降水系数；Rt表示初始场降水量；Rt+1表示分析场预报降水量；k表示网格编号；t表示时间；（2）当初始场网格的Rt=0时，Rt+1≠0，降水预报理解为“初始场无降水”到“分析场有降水”的预报过程；在初始场无降水，分析场有降水的条件下，实际降水量Rt+1等于t+1时刻大气可降水量与降水系数的乘积；的取值建立在大气可降水量PWV与实际降水量R关系的基础之上，在逐小时的降水模拟与监测中发现，大气可降水量PWV与实际降水量R有一定的比例关系，且这种比例关系与季节有关：3月~5月，大气可降水量PWV为实际降水量R的5倍；6月~10月，大气可降水量PWV为实际降水量R的4倍；11月~次年2月，实际降水量较少，大气可降水量与实际降水量无显著关系；式中，表示降水系数；PWVt+1表示分析场网格的大气可降水量；表示分析场实际降水量；k表示网格编号；t表示时间；（3）降水场按照平流外推后，若分析场网格的PWVt＜PWVr，说明分析场不存在实际降水，即Rt+1=0，T=0；此时无论初始场有无降水，分析场实际降水Rt+1一定为0;步骤5、降水量外推预报；所述步骤5降水量外推预报；通过建立大气可降水量和实际降水量的关系，判定降水生命周期，分析“初始场有降水”到“分析场有降水”、“初始场无降水”到“分析场有降水”、“初始场有降水”到“分析场无降水”、“初始场有降水”到“分析场无降水”四种降水变化过程，确定降水系数，预报分析场实际降水量Rt，结合所述步骤2对于降水落区的判断，实现完整的降水预报过程，能有效提高外推预报精度；式中，PWVt+1表示分析场网格的大气可降水量；PWVt表示初始场网格的大气可降水量；为降水系数；Rt表示初始场降水量；Rt+1表示分析场预报降水量；k表示网格编号；t表示时间； 表示降水系数；PWVt+1表示分析场网格的大气可降水量；表示分析场实际降水量；k表示网格序号；t表示时间。

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