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摘要：目前，随着信息技术的飞速发展，区域雨量站密度明显增加。然而，地面雨量观测站的密度仍不能实现网格化，非网格化暴雨监测也难以保证区域暴雨灾害的准确预警。结合地面降水观测点，空间插值是实现区域网格化暴雨分布的有效途径，也是实现区域暴雨准确预警的有效途径。目前国内对降水空间插值的研究较多，但传统的降水空间插值方法大多只考虑降水插值点间距的影响，不能反映暴雨落区的真实分布。目前，多普勒雷达正逐步应用于区域降水估算。雷达回波反射率能真实反映该地区暴雨落区的分布情况，但降水估算的精度较低。为此，一些学者利用雷达反射率资料对降水的空间插值结果进行了修正，有效地解决了传统降水空间插值方法不能实现区域性暴雨落区的局限性。近年来，辽西特大暴雨事件也频频发生。要提高区域防洪减灾能力，就必须结合暴雨插值数据进行准确的区域暴雨预警。
关键词：雷达反射率；雷达校正；降水空间插值；暴雨预警
引言
傳统的降水空间插值只考虑降水插值点之间的距离，而没有考虑暴雨区域的真实分布。结合多普勒雷达回波数据，通过提取区域雷达回波反射率，来校正降水空间插值，并将校正后的雨量空间数据用于辽宁西部某区域暴雨预警研究中。结果表明：结合雷达反射率分布校正后的降水空间插值结果可很好的反映区域暴雨落区的真实分布，降水空间插值精度较传统方法误差降低3%～5%，且可较好解决传统插值方法的尖点问题。校正后的降水空间插值结果对暴雨预警信号等级具有较高的指导作用，在无雨量站区域指导效果更为明显。
1雷达方法校正原理
气象雷达波发射数据具有高分辨率的特点。利用雷达反射率分布数据对降水的空间插值结果进行修正，使降水的空间插值结果与雷达反射率分布结果更加一致。
2实例分析
2.1区域概况
本文以辽西某区域为研究实例，区域内有11个降水站点。结合区域内降雨监测点数据，采用反距离加权平均方法实现区域降水空间插值结果，并结合区域雷达回波反射率数据对降水插值结果进行校正。
2.2插值精度分析
为对比雷达校正前后降水插值的精度，结合区域2次降水各站点监测暴雨量，对比校正前后的误差精度，分析结果见图1。从图1中可看出，采用雷达校正后，相比于校正前，各站点不同场次降水的插值误差有所减少，总体上看，相比于校正前，校正后的插值误差减少3%～5%。这主要是未校正前，传统降水空间插值只能考虑插值降水点之间的距离，而不能真实考虑暴雨落区的分布，因而影响暴雨空间插值的精度。2个场次降水下，采用雷达反射率校正后的降水插值误差分布较校正前有较为明显的降低。可见，结合雷达回波对降水空间插值进行校正的方式是可行的。
2.3降水空间校正结果
结合2场降水雷达回波反射率提取值对降水空间插值进行空间校正，结果表明，采用雷达回波反射率进行校正后，降水空间插值分布和雷达反射率分布较为一致，雷达回波反射率较高的地方，其降水量也相对较大。2场暴雨中心区域的雷达回波反射率均较大，这也真实反映了区域暴雨落区的分布。其次采用雷达回波校正后的降水空间插值也解决了传统方法的尖点问题，区域中部尖点较为明显，经过雷达回波校正后，即使传统插值方法幂指数设置不是很大，区域降水空间插值分布也较为平滑。
2.4暴雨预警分析
在雷达校正后，对雷达校正后的暴雨进行预警分析，并结合实际暴雨对预警结果进行检验，分析结果见表1和表2。
从表2中可以看出，采用雷达校正后的暴雨预警相比于实际暴雨预警时间得到一定程度的提高，从预警落区看，暴雨预警落区的分布基本和实际发生暴雨落区的分布较为一致，且预警的类别也较为相同，在实际暴雨出现橙色预警时，系统预警的类别一般为黄色预警，这主要是因为在低频降雨时，雷达回波受云层变化影响较大。
3雷达定量估测降水的耦合应用
3.1 雷达估测降水在洪水预报模型中的应用
在我国，雷达降水估计在洪水预报模型中的应用潜力越来越受到重视，并取得了一定的研究成果。许季峻等人将雷达降雨资料作为分布式水文模型的输入，并以宜昌气象雷达覆盖的两个小流域为例。结果表明，雷达测雨能够捕捉降水的空间分布，与分布式水文模型耦合是提高流域洪水预报精度的有效途径之一。刘晓阳等人。利用雷达结合少量雨量计模拟水文观测资料和石冠河流域顶面模型估算流域降雨量。1500 h时间序列的对比试验表明，雷达和雨量计测得的区域降雨量能够很好地模拟流域出口江姬的小时径流量。数值实验还表明，雷达在一定时间内估算地面降雨量的平均误差可以作为一个指标，更好地反映雷达在降雨径流模拟中的准确性。张亚平等人以淠河上游佛子岭封闭流域六个小流域为研究区域。用这两种方法计算的地表降雨量来计算流域的地表降雨量。将两种方法计算出的地表降雨量作为top模型降雨径流模型的输入，并对模型的输出结果进行比较。结果表明，雷达降水估计精度是否高于地面雨量计计算精度，在一定程度上取决于用于标定的地面雨量计的数量。不同方法计算的子流域地表降雨量差异越大，水文模型计算的子流域产流差异越大。
3.2雷达测雨在城市洪涝监测预警中的应用
根据不同的信息源和降水估算原则，暴雨监测通常有三种方法：地面雨量计自动监测、多普勒天气雷达估算和气象遥感卫星估算。雷达雨资料能较好地反映城市降水的时空分布，延长城市洪水预警预报周期。国内外在这一领域进行了大量的研究和应用尝试。基于专家经验的雷达测雨、水文气象耦合、多源降水信息融合、数字高程模型和人机交互智能模式的综合应用，已成为世界城市实时防洪的研究和发展方向，为城市防洪排涝调度和减灾决策提供技术支持。早在20世纪90年代，日本就建立了城市暴雨洪水分布式水文模型，并将其与天气雷达相结合来预测降雨强度和分布。美国还将双雷达防汛工作提高到专业水平，提出了同期最佳管理措施。同时，在hy rad的基础上，英国采用了suds（可持续城市排水系统）来防止城市暴雨和洪水。加布里埃尔等人通过地面雨量计和天气雷达的联合观测，研究了美国北卡罗来纳州夏洛特市的暴雨洪水。结果表明，雷达测雨能够提供城市景观暴雨响应区域信号变化的相应降雨信息，从而掌握城市暴雨洪水的时空特征，为城市化进程中的暴雨洪水响应提供技术支持。Enrique等人将雷达临近预报的时空耦合模型和分布式水文模型应用于美国俄克拉荷马城（盆地）的暴雨洪水研究。结果表明，基于雷达连续预报的城市降水在城市暴雨洪水演进过程的预防和预警方面具有很强的优势。雷达测雨在城市洪水监测预警中的应用研究起步较晚。
结语
（1）采用雷达回波校正后的降水空间插值可真实反映暴雨落区分布，在无降水观测点的山洪小流域预警方面具有重要作用；（2）随着降水时间的增加，雷达回波校正后的降水精度改善明显，但在初始阶段，校正前后误差精度变化较为不明显。
参考文献：
[1]李月，齐实，程伯涵，等.哀牢山山区降水时空分布的影响因素及插值方法比较[J].地球与环境，2017，45（6）：600-611.
[2]赵冰雪，王雷，程东亚.安徽省气象数据空间插值方法比较与分布特征[J].水土保持研究，2017，24（3）：141-145.
[3]杨永利，陈月.基于协同克里金模型的区域降水空间插值方法与应用研究[J].水利技术监督，2016，24（4）：104-107.
[4]韩丽娜.不同空间插值方法在辽西降水空间插值的精度对比分析[J].吉林水利，2017（6）：46-50.
关键词：雷达反射率；雷达校正；降水空间插值；暴雨预警
引言
傳统的降水空间插值只考虑降水插值点之间的距离，而没有考虑暴雨区域的真实分布。结合多普勒雷达回波数据，通过提取区域雷达回波反射率，来校正降水空间插值，并将校正后的雨量空间数据用于辽宁西部某区域暴雨预警研究中。结果表明：结合雷达反射率分布校正后的降水空间插值结果可很好的反映区域暴雨落区的真实分布，降水空间插值精度较传统方法误差降低3%～5%，且可较好解决传统插值方法的尖点问题。校正后的降水空间插值结果对暴雨预警信号等级具有较高的指导作用，在无雨量站区域指导效果更为明显。
1雷达方法校正原理
气象雷达波发射数据具有高分辨率的特点。利用雷达反射率分布数据对降水的空间插值结果进行修正，使降水的空间插值结果与雷达反射率分布结果更加一致。
2实例分析
2.1区域概况
本文以辽西某区域为研究实例，区域内有11个降水站点。结合区域内降雨监测点数据，采用反距离加权平均方法实现区域降水空间插值结果，并结合区域雷达回波反射率数据对降水插值结果进行校正。
2.2插值精度分析
为对比雷达校正前后降水插值的精度，结合区域2次降水各站点监测暴雨量，对比校正前后的误差精度，分析结果见图1。从图1中可看出，采用雷达校正后，相比于校正前，各站点不同场次降水的插值误差有所减少，总体上看，相比于校正前，校正后的插值误差减少3%～5%。这主要是未校正前，传统降水空间插值只能考虑插值降水点之间的距离，而不能真实考虑暴雨落区的分布，因而影响暴雨空间插值的精度。2个场次降水下，采用雷达反射率校正后的降水插值误差分布较校正前有较为明显的降低。可见，结合雷达回波对降水空间插值进行校正的方式是可行的。
2.3降水空间校正结果
结合2场降水雷达回波反射率提取值对降水空间插值进行空间校正，结果表明，采用雷达回波反射率进行校正后，降水空间插值分布和雷达反射率分布较为一致，雷达回波反射率较高的地方，其降水量也相对较大。2场暴雨中心区域的雷达回波反射率均较大，这也真实反映了区域暴雨落区的分布。其次采用雷达回波校正后的降水空间插值也解决了传统方法的尖点问题，区域中部尖点较为明显，经过雷达回波校正后，即使传统插值方法幂指数设置不是很大，区域降水空间插值分布也较为平滑。
2.4暴雨预警分析
在雷达校正后，对雷达校正后的暴雨进行预警分析，并结合实际暴雨对预警结果进行检验，分析结果见表1和表2。
从表2中可以看出，采用雷达校正后的暴雨预警相比于实际暴雨预警时间得到一定程度的提高，从预警落区看，暴雨预警落区的分布基本和实际发生暴雨落区的分布较为一致，且预警的类别也较为相同，在实际暴雨出现橙色预警时，系统预警的类别一般为黄色预警，这主要是因为在低频降雨时，雷达回波受云层变化影响较大。
3雷达定量估测降水的耦合应用
3.1 雷达估测降水在洪水预报模型中的应用
在我国，雷达降水估计在洪水预报模型中的应用潜力越来越受到重视，并取得了一定的研究成果。许季峻等人将雷达降雨资料作为分布式水文模型的输入，并以宜昌气象雷达覆盖的两个小流域为例。结果表明，雷达测雨能够捕捉降水的空间分布，与分布式水文模型耦合是提高流域洪水预报精度的有效途径之一。刘晓阳等人。利用雷达结合少量雨量计模拟水文观测资料和石冠河流域顶面模型估算流域降雨量。1500 h时间序列的对比试验表明，雷达和雨量计测得的区域降雨量能够很好地模拟流域出口江姬的小时径流量。数值实验还表明，雷达在一定时间内估算地面降雨量的平均误差可以作为一个指标，更好地反映雷达在降雨径流模拟中的准确性。张亚平等人以淠河上游佛子岭封闭流域六个小流域为研究区域。用这两种方法计算的地表降雨量来计算流域的地表降雨量。将两种方法计算出的地表降雨量作为top模型降雨径流模型的输入，并对模型的输出结果进行比较。结果表明，雷达降水估计精度是否高于地面雨量计计算精度，在一定程度上取决于用于标定的地面雨量计的数量。不同方法计算的子流域地表降雨量差异越大，水文模型计算的子流域产流差异越大。
3.2雷达测雨在城市洪涝监测预警中的应用
根据不同的信息源和降水估算原则，暴雨监测通常有三种方法：地面雨量计自动监测、多普勒天气雷达估算和气象遥感卫星估算。雷达雨资料能较好地反映城市降水的时空分布，延长城市洪水预警预报周期。国内外在这一领域进行了大量的研究和应用尝试。基于专家经验的雷达测雨、水文气象耦合、多源降水信息融合、数字高程模型和人机交互智能模式的综合应用，已成为世界城市实时防洪的研究和发展方向，为城市防洪排涝调度和减灾决策提供技术支持。早在20世纪90年代，日本就建立了城市暴雨洪水分布式水文模型，并将其与天气雷达相结合来预测降雨强度和分布。美国还将双雷达防汛工作提高到专业水平，提出了同期最佳管理措施。同时，在hy rad的基础上，英国采用了suds（可持续城市排水系统）来防止城市暴雨和洪水。加布里埃尔等人通过地面雨量计和天气雷达的联合观测，研究了美国北卡罗来纳州夏洛特市的暴雨洪水。结果表明，雷达测雨能够提供城市景观暴雨响应区域信号变化的相应降雨信息，从而掌握城市暴雨洪水的时空特征，为城市化进程中的暴雨洪水响应提供技术支持。Enrique等人将雷达临近预报的时空耦合模型和分布式水文模型应用于美国俄克拉荷马城（盆地）的暴雨洪水研究。结果表明，基于雷达连续预报的城市降水在城市暴雨洪水演进过程的预防和预警方面具有很强的优势。雷达测雨在城市洪水监测预警中的应用研究起步较晚。
结语
（1）采用雷达回波校正后的降水空间插值可真实反映暴雨落区分布，在无降水观测点的山洪小流域预警方面具有重要作用；（2）随着降水时间的增加，雷达回波校正后的降水精度改善明显，但在初始阶段，校正前后误差精度变化较为不明显。
参考文献：
[1]李月，齐实，程伯涵，等.哀牢山山区降水时空分布的影响因素及插值方法比较[J].地球与环境，2017，45（6）：600-611.
[2]赵冰雪，王雷，程东亚.安徽省气象数据空间插值方法比较与分布特征[J].水土保持研究，2017，24（3）：141-145.
[3]杨永利，陈月.基于协同克里金模型的区域降水空间插值方法与应用研究[J].水利技术监督，2016，24（4）：104-107.
[4]韩丽娜.不同空间插值方法在辽西降水空间插值的精度对比分析[J].吉林水利，2017（6）：46-50.