【摘要】：冰雹、雷雨大風(fēng)、局部性強(qiáng)降水等強(qiáng)烈的對(duì)流性天氣災(zāi)害主要發(fā)生在對(duì)流雷暴系統(tǒng)中,在氣象上屬于中小尺度天氣系統(tǒng)。這種雷暴系統(tǒng)的水平尺度一般小于200公里,有的甚至僅有幾公里。冰雹、強(qiáng)降水發(fā)生時(shí)出現(xiàn)的明顯特征在水平尺度在50km以內(nèi)的小型單體中并不出現(xiàn),所以適合較大尺度單體的強(qiáng)天氣分類模型對(duì)小型單體并不適用。為解決水平尺度在50km以內(nèi)的雷暴系統(tǒng)自動(dòng)分類識(shí)別問(wèn)題,本文借助新一代天氣雷達(dá)探測(cè)得到的基數(shù)據(jù)及雷達(dá)反射率圖,構(gòu)建適用于小型單體的新特征,選擇合適的機(jī)器學(xué)習(xí)方法,進(jìn)行客觀建模,得到小型單體的分類識(shí)別模型,以實(shí)現(xiàn)對(duì)小型單體引發(fā)的冰雹、短時(shí)強(qiáng)降水以及不發(fā)生強(qiáng)天氣等進(jìn)行分類識(shí)別。根據(jù)小型冰雹單體和小型強(qiáng)降水單體在雷達(dá)反射率圖上的不同特點(diǎn),本文提出了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)疏密性特征,在72個(gè)方向上計(jì)算單體核區(qū)和單體區(qū)域之間的距離,并求其平均值;受垂直累積液態(tài)水含量的啟發(fā),本文構(gòu)建了小型單體液態(tài)水含量特征,在將反射率值等價(jià)轉(zhuǎn)換為液態(tài)水的含量,并在0℃層和-20℃層之間的高度下的單體區(qū)域積分求得;小型單體在某一區(qū)域產(chǎn)生強(qiáng)降水的條件還和單體在該區(qū)域停留時(shí)間長(zhǎng)短有關(guān),本文據(jù)此構(gòu)建移出率,計(jì)算當(dāng)前時(shí)刻相對(duì)于初始時(shí)刻的位移,其與初始時(shí)刻單體在該方向上的跨寬的比值作為移出率。同時(shí),移出率也為累積液態(tài)水含量提供累積權(quán)重。這些特征既在冰雹和短時(shí)強(qiáng)降水之間具有顯著性差異,又可以共同描述冰雹和強(qiáng)降水同時(shí)發(fā)生的具有雙重性特質(zhì)的復(fù)合性系統(tǒng)。本文以這些特征為基礎(chǔ),構(gòu)建小型單體冰雹\強(qiáng)降水\非強(qiáng)天氣的樹(shù)形分類決策模型,為配合累加液態(tài)水含量這種與時(shí)間相關(guān)特征的使用,在所實(shí)現(xiàn)的分類樹(shù)中引進(jìn)了迭代機(jī)制。實(shí)驗(yàn)表明,本文方法對(duì)50km以內(nèi)雷暴系統(tǒng)引發(fā)的短時(shí)強(qiáng)降水擊中率達(dá)到89.1%,誤報(bào)率9.5%;對(duì)其引發(fā)的冰雹的擊中率為79.8%,誤報(bào)率3.5%;平均臨界成功指數(shù)達(dá)到80.0%。
【學(xué)位授予單位】：天津大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：P412.25;P446

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2727743