三峡库区天气雷达拼图及降水估测系统.docVIP

三峡库区天气雷达拼图及降水估测系统 徐卫立 陈良华 李波 张俊 （三峡梯调通信中心，湖北省宜昌市 443133） 摘要：在三峡梯调通信中心建立三峡库区天气雷达资料共享平台，将重庆、万州、宜昌三地的天气雷达基础资料和产品数据实时传输至三峡梯调通信中心；利用复合扫描、三维组网、雷达定标技术，进行库区雷达拼图；并结合现有的地面雨量站观测数据，实现对三峡库区的暴雨监测、降水估算和短时降水预报。 关键词：三峡库区；雷达拼图；降水估测；复合扫描；雷达定标 引言 三峡库区位于长江上游，有其独特的地形地貌特征，受青藏高原和西南涡的影响，多暴雨洪水，对三峡库区的航道安全、水利枢纽的防洪度汛有着重大的影响[1]。由于常规资料的时空分辨率较低，只能对强降水过程做定性化的分析，尚不能很好满足定量降水估测的需求。新一代天气雷达实行全天时连续工作体制,可以对天气系统进行实时的监测，能较为准确的反应大气中水的含量,比卫星云图具有更高的分辨率和观测时次[2]，有必要利用雷达的高时空分辨率来提高三峡库区的强降水估测和洪峰预报。 2009年4月-10月，三峡梯调中心与重庆市气象台联合开发，完成三峡库区天气雷达拼图及降水估测系统建设。该系统可以利用重庆、万州和宜昌已有的3部多普勒雷达观测资料，对三峡库区的降水回波进行无缝拼图，并结合地面自动气象站的雨量计资料对三峡库区的强降水过程进行无缝观测和定量降水估算，为三峡水利枢纽的防洪度汛、运行调度和汛后蓄水提供重要的决策依据。 系统基本构成 三峡梯级调度中心“三峡库区天气雷达拼图资料接收及相关应用”系统主要包含中心服务器、数据采集站、计算服务器、综合显示平台、网络传输系统、WEB产品发布系统等6个方面的内容，其整体架构如图1。 中心服务器 中心服务器建在三峡梯调中心，主要负责重庆、万州、宜昌的三部多普勒天气雷达产品数据、拼图产品、降水估测产品和三峡梯调中心各个水文测站雨量计资料的存放、管理等工作。中心服务器主要包括MySql数据库、中心服务器系统软件和服务器管理软件，服务器的运行和管理完全通过服务器管理软件进行控制，增加了服务器的安全性，服务器采取开机即自动运行的方式，方便操作。 数据采集站 数据采集站主要负责重庆、万州和宜昌三地的多普勒雷达数据采集以及三峡梯调中心各个水文测站雨量计数据的采集。数据采集站定时采集新一代多普勒天气雷达数据和雨量计数据，并进行质量控制，将处理后的数据，通过网络自动上传到三峡梯调中心。 计算服务器 计算中心主要负责向中心服务器申请资料，进行雷达拼图、降水估测、面雨量估算和2h降水预报等工作，并将生成的产品上传到中心服务器，由中心服务器分发到各个业务系统。 综合显示平台 综合显示平台主要负责产品调阅，业务处理等工作，其工作流程是定时从中心服务器上下载预报产品，并进行分析、处理和再加工。最后将处理结果返回到中心服务器，由中心服务器分发到其他的业务系统。业务系统支持多用户，一个服务器可以连接多个用户，一个用户也可以连接多个服务器。 网络传输系统 网络传输系统主要负责三峡库区天气雷达拼图和定量估测降水所需要的雷达数据，通过网络传输系统，将重庆、万州和宜昌三部多普勒天气雷达探测到的实时数据和产品数据，通过网络传输到三峡梯调中心指定服务器上，再由数据采集站上传到中心服务器进行统一管理。 WEB产品发布系统 WEB产品发布系统主要将图像产品包括雷达拼图、各站组合反射率因子、回波顶高、风廓线、估算降水和短时降水预报，实时的在三峡梯调中心服务器上进行显示；WEB页面功能上能够满足用户方便、快捷地浏览各类雷达产品，对于单幅图像能够前后翻页、动画播放。 图1 系统整体架构图 系统的功能 雷达拼图 资料传送 通过对需要传输的雷达资料数据量进行估算，在重庆-三峡梯调中心之间选取了SDH专线方式，宜昌-三峡梯调中心之间选取了2M光纤直连方式，通信线路传输能力满足将各站天气雷达每6分钟一次观测形成的数据实时、完整地传送到三峡中心站的要求；万州雷达资料通过重庆市气象局收集后统一向中心站传送。数据传输采取FTP方式，中心站服务器分目录存储各站雷达资料，并配置了相应的目录维护程序。 雷达图无缝拼接 根据三峡水库调度需求，并结合三峡库区的地形特点，利用复合扫描制订了重庆、万州、宜昌三部多普勒天气雷达的探测波束遮挡图和雷达重叠区示意图；通过雷达定标技术，对三部雷达同步观测进行订标；通过三维组网拼图，最终实现三峡库区雷达图的无缝拼接。同时，系统具有自动生成组合反射率拼图和降水拼图的功能。 降水估算和短时降水预报 降水估测 利用Z-R关系建立雷达探测到的反射率因子与降水率的关系，进行定量降水估测，并联合雨量计对降水估测进行校准。在