多普勒天气雷达自动探测森林火灾系统介绍

摘要

温州新一代多普勒天气雷达(CINRAD-SA)曾多次探测到森林火灾回波,但由于火灾回波的水平尺度一般远小于降水回波,通常情况下在雷达产品上很难对其进行识别,因此雷达这种探测森林火灾的能力无法直接得到有效的应用.为了能使雷达在森林火灾监测中发挥其潜在作用,根据森林火灾回波和降水回波、地物杂波等回波的不同特征,对雷达基数据进行实时分析、处理和计算,最终实现对森林火灾的自动识别,并实现定位和自动报警.雷达识别森林火灾的具体步骤和方法主要包括,1、杂波过滤,即运用杂波过滤方法剔除反射率中的孤立点和孤立线、地物回波和超折射回波等非气象回波.2、降水回波过滤,根据降水回波水平和垂直尺度明显比火灾回波大的特点,对水平和垂直尺度大于一定阈值的回波作删除处理.3、"火点"定位,经过上述两步的过滤,杂波和主要降水回波已基本被过滤,假如仍有回波留下,则有可能是火灾回波,将其列为"疑似火点",并将其定位及转换成经纬度坐标.在这些"疑似火点"中,并不是所有的回波都是真正的火灾回波,其中仍有许多降水回波或其他类型回波而造成的错误报警.为了降低误警率,需借助其他辅助手段来分析判断.辅助手段包括,1、自动气象站雨量资料辅助分析,当出现"疑似火点"时,如果自动站在过去某时段内出现降水,则可以看成是降水回波,可继续对回波作删除处理;若没有降水,则可能是火灾回波,继续将其列为"疑似火点".2、地理信息系统辅助分析,如果"疑似火点"点位于海洋或大片农田等周围非森林区域,表明该"疑似火点"不太可能是森林火灾回波,可以排除森林火灾的可能性;假如"疑似火点"点位于林区,则继续维持"疑似火点"判断.3、极轨卫星火情资料等辅助就是借助卫星火情识别结果,假如在相同时间段和区域中卫星也发现了"疑似火点",一般而言,是森林火灾的可能性极大.在试验期间,实时对两万多个基数据进行自动识别而得到的"疑似火点"中,其中有真正的森林火灾回波,也仍有弱降水回波.在弱降水回波中可以通过增加雷达有效范围内自动雨量站数量来降低这种误判,但仍有部分微小单体回波将暂时不能消除.由于森林火灾烟尘从火点上升到雷达探测高度需要一定时间,因此初次识别森林火灾的时间较实际起火时间偏晚;另外,由于环境风场对火灾烟尘的影响,雷达识别的火点位置和实际火点位置也会存在一定的偏差.