本發(fā)明涉及人工影響天氣，具體涉及一種基于賦權(quán)處理及自然過濾的人工增雨效果檢驗方法。

背景技術(shù)：

1、人工增雨效果檢驗是亟待解決的一項重大科學(xué)技術(shù)問題。目前人工增雨效果檢驗已成為云物理及人工影響天氣技術(shù)發(fā)展的瓶頸問題，其困難性在于，自然降水時空變率大、降水時空分布不均、準(zhǔn)確降水預(yù)報的科學(xué)難度等均造成人工增雨效果檢驗的不確定性，且人們對云降水物理機制和過程仍缺乏全面而系統(tǒng)的了解，不能完全區(qū)分人為影響與自然變異。

2、當(dāng)前先進云水探測水平提升及手段多樣化，為人工增雨效果檢驗提供了更高分辨率的大氣降水和云物理信息，正在推動對人工增雨引起降水增加的物理過程、機制探索的進程，對人工增雨檢驗技術(shù)方法的更新提出迫切要求。

3、人工增雨效果檢驗存在兩大技術(shù)瓶頸：

4、（1）難以準(zhǔn)確地從自然降水復(fù)雜變化中分離出人工增雨引起的云降水變化部分，導(dǎo)致自然降水變率對人工增雨效果檢驗結(jié)果產(chǎn)生顯著干擾。

5、（2）難以全面系統(tǒng)地掌握復(fù)雜的云降水物理過程機制，難以準(zhǔn)確評估人工增雨對云微物理過程的改變程度及如何轉(zhuǎn)化為實際降水，導(dǎo)致人工增雨效果檢驗結(jié)果具有較低可信度。

6、現(xiàn)有物理檢驗通過分析云的物理特征變化，判斷人工增雨對云物理過程的影響，其不足之處在于，單一物理參數(shù)的變化難以全面準(zhǔn)確地反映降水效果，受自然云的復(fù)雜性和不確定性影響較大。

7、現(xiàn)有統(tǒng)計檢驗采用統(tǒng)計學(xué)方法對比作業(yè)區(qū)與對照區(qū)云降水?dāng)?shù)據(jù)，進而計算增雨率，其不足之處在于，難以排除其他自然因素對降水的影響，對照區(qū)的選擇和設(shè)置存在一定的主觀性和局限性。

8、現(xiàn)有數(shù)值模擬檢驗利用數(shù)值手段模擬人工增雨物理過程，進而檢驗人工增雨效果，其不足之處在于，對模型的精度和初始條件要求很高，需要大量的計算資源進行驗證及校準(zhǔn)。

9、因此，亟需融合云物理多源數(shù)據(jù)、更加科學(xué)精準(zhǔn)剔除降水自然變率的人工增雨效果物理檢驗方法，以提升人工增雨效果檢驗的科學(xué)性與可信度。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、針對現(xiàn)有技術(shù)中的上述不足，本發(fā)明提供的一種基于賦權(quán)處理及自然過濾的人工增雨效果檢驗方法解決了現(xiàn)有技術(shù)難以準(zhǔn)確檢驗人工增雨效果的問題。

2、為了達到上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

3、提供一種基于賦權(quán)處理及自然過濾的人工增雨效果檢驗方法，其包括以下步驟：

4、確定人工增雨作業(yè)的影響區(qū)并選取對比區(qū)；

5、模擬影響區(qū)及對比區(qū)的傳輸擴散，分別獲取影響區(qū)與對比區(qū)的檢驗參量；

6、對影響區(qū)與對比區(qū)的檢驗參量分別進行量綱歸一化，得到影響區(qū)與對比區(qū)歸一化后的檢驗參量；

7、根據(jù)影響區(qū)與對比區(qū)歸一化后的檢驗參量的變化率差異量計算對應(yīng)檢驗參量的權(quán)系數(shù)；

8、按權(quán)系數(shù)從大到小依次選取設(shè)定數(shù)量的檢驗參量作為檢驗指標(biāo)；

9、計算影響區(qū)與對比區(qū)的檢驗指標(biāo)的變異差系數(shù)，進而計算檢驗指標(biāo)的關(guān)聯(lián)度；

10、基于檢驗指標(biāo)的權(quán)系數(shù)、關(guān)聯(lián)度和變化率差異量對人工增雨效果進行檢驗。

11、進一步地，確定人工增雨作業(yè)的影響區(qū)并選取對比區(qū)的具體方法包括：

12、基于氣象雷達回波和風(fēng)場數(shù)據(jù)、人工增雨作業(yè)的作業(yè)飛機航線信息、人工增雨催化劑用量，利用數(shù)值模擬手段確定人工增雨作業(yè)的影響區(qū)；

13、利用相似性對比統(tǒng)計方法，選擇人工增雨作業(yè)的影響區(qū)的最佳對比區(qū)。

14、進一步地，模擬影響區(qū)及對比區(qū)的傳輸擴散的具體方法包括：

15、利用數(shù)值模擬手段模擬影響區(qū)及對比區(qū)地理位置的動態(tài)變化，模擬時段范圍為人工增雨作業(yè)結(jié)束至結(jié)束后3小時時段內(nèi)。

16、進一步地，對影響區(qū)與對比區(qū)的檢驗參量分別進行量綱歸一化的具體方法包括：

17、分別對影響區(qū)的每個檢驗參量的實際觀測值進行量綱歸一化，其表達式為：

18、

19、其中為影響區(qū)第個檢驗參量第個時次的實際觀測值歸一化后的結(jié)果；為影響區(qū)第個檢驗參量的所有實際觀測值中的最小值；為影響區(qū)第個檢驗參量的所有實際觀測值中的最大值；

20、分別對對比區(qū)的每個檢驗參量的實際觀測值進行量綱歸一化，其表達式為：

21、

22、其中為對比區(qū)第個檢驗參量第個時次的實際觀測值歸一化后的結(jié)果；為對比區(qū)第個檢驗參量的所有實際觀測值中的最小值；為對比區(qū)第個檢驗參量的所有實際觀測值中的最大值。

23、進一步地，檢驗參量的變化率差異量的計算表達式為：

24、

25、其中表示影響區(qū)與對比區(qū)第個檢驗參量第個時次的實際觀測值歸一化后對應(yīng)的變化率差異量；表示影響區(qū)第個檢驗參量第個時次的實際觀測值歸一化后的結(jié)果；表示對比區(qū)第個檢驗參量第個時次的實際觀測值歸一化后的結(jié)果；表示相鄰時次的時間差量。

26、進一步地，計算對應(yīng)檢驗參量的權(quán)系數(shù)的具體方法包括：

27、計算變化率差異量的比重，其表達式為：

28、

29、其中為時次總數(shù)；

30、根據(jù)比重計算第個檢驗參量對應(yīng)的變化率差異量的偏離指數(shù)，其表達式為：

31、

32、其中為自然對數(shù)；

33、根據(jù)偏離指數(shù)計算第個檢驗參量的權(quán)系數(shù)，其表達式為：

34、

35、其中為檢驗參量的總數(shù)。

36、進一步地，選取檢驗指標(biāo)時的設(shè)定數(shù)量為5，檢驗參量包括云頂溫度、云粒子有效半徑、光學(xué)厚度、液水路徑、組合反射率、≥30dbz回波面積、回波頂高、垂直累積液態(tài)含水量。

37、進一步地，影響區(qū)與對比區(qū)的檢驗指標(biāo)的變異差系數(shù)的計算方法包括：

38、從選取的所有檢驗指標(biāo)中獲取變化率差異量的最大值和最小值，其表達式為：

39、

40、

41、其中表示個檢驗指標(biāo)第個時次的實際觀測值歸一化后對應(yīng)的變化率差異量；表示從所有檢驗指標(biāo)的所有實際觀測值歸一化后對應(yīng)的變化率差異量的最大值；表示從所有檢驗指標(biāo)的所有實際觀測值歸一化后對應(yīng)的變化率差異量的最小值；

42、根據(jù)最大值和最小值和變化率差異量計算第個檢驗指標(biāo)第個時次的實際觀測值對應(yīng)的變異差系數(shù)，其表達式為：

43、

44、其中為分辨系數(shù)，大于0小于1。

45、進一步地，檢驗指標(biāo)的關(guān)聯(lián)度的計算表達式為：

46、

47、其中為第個檢驗指標(biāo)的關(guān)聯(lián)度；為時次總數(shù)。

48、進一步地，基于檢驗指標(biāo)的權(quán)系數(shù)、關(guān)聯(lián)度和變化率差異量對人工增雨效果進行檢驗的具體方法包括：

49、基于檢驗指標(biāo)的權(quán)系數(shù)、關(guān)聯(lián)度和變化率差異量計算人工增雨效果綜合指數(shù)，其表達式為：

50、

51、

52、其中表示第個檢驗指標(biāo)對應(yīng)的綜合指數(shù)；a為檢驗指標(biāo)總數(shù)；為第個檢驗指標(biāo)的權(quán)系數(shù)。

53、本發(fā)明的有益效果為：

54、1、本發(fā)明采用極值化處理方法，在多種不同探測手段下的檢驗參量融合使用中，解決了各項檢驗參量量綱不一致的問題，提升人工增雨效果的綜合性檢驗?zāi)芰Α?/p>

55、2、本發(fā)明采用偏離指數(shù)及權(quán)系數(shù)計算方法，賦予人工增雨檢驗指標(biāo)不同的權(quán)系數(shù)，對人工增雨效果檢驗指標(biāo)的響應(yīng)度賦權(quán)，定量并客觀地判斷各項檢驗參量對人工增雨播云作業(yè)的響應(yīng)程度。

56、3、本發(fā)明采用變異差系數(shù)及關(guān)聯(lián)度計算方法，更加精確地剔除實際降水中的人工增雨作業(yè)云體的檢驗參量、降水量的自然變率部分，定量并客觀地判斷人工增雨播云作業(yè)引起的云降水變異成分。

57、4、本發(fā)明首次將偏離指數(shù)、權(quán)系數(shù)、變異差系數(shù)、關(guān)聯(lián)度的融合式計算方法引入人工增雨效果物理檢驗，多維度削弱自然因素對人工增雨效果檢驗的干擾，從而更加準(zhǔn)確地識別人工增雨播云作業(yè)的貢獻。

58、5、本發(fā)明獲得了更為客觀、精確、綜合的人工增雨效果檢驗結(jié)果，為人工增雨效果檢驗提供新的方法依據(jù)，可以推動人工影響天氣作業(yè)技術(shù)發(fā)展。