单位：1.西安科技大学测绘科学与技术学院，陕西 西安 7100543；2.西安市气象局，陕西 西安 710100
作者名字：赵宇星¹，赵庆志¹，郭宏武²，郭庆元²，李浩杰¹，范婧儿²、王瑞英²
基于自建GNSS-PWV观测产品的雷达回波外推方法研究
摘要：为提高雷达回波外推精度，解决传统外推方法仅依赖历史回波信息、缺乏大气水汽约束的问题，本文提出一种融合全球导航卫星系统（Global Navigation Satellite System，GNSS）可降水量（Precipitable Water Vapor，PWV）的雷达回波外推方法。基于西安市6个自建GNSS气象一体化观测站构建实时GNSS-PWV反演与产品生成流程，实现GNSS观测数据实时传输、精密单点定位解算、PWV
反演及空间插值。利用西安市4部X波段相控阵天气雷达计算得到的雷达组合反射率（Composite Reflectivity，CR）拼图产品。模型以U-Net为主体结构提取多尺度空间特征，并引入ConvLSTM刻画历史回波时序演变趋势；在此基础上设计PWV调制模块，将PWV时序特征转化为环境调制因子，对雷达回波深层特征进行动态增强，构建PWV调制雷达回波外推模型。实验结果表明，相较于仅采用CR输入的SmaAt-Unet模型，引入PWV后模型预测性能得到明显提升。其中，CSI提高7.1%，POD提高5.32%，HSS提高8.3%。结果表明，GNSS-PWV所提供的环境水汽信息能够有效补充雷达回波难以直接表征的环境背景条件，增强模型对降水系统发展、维持及衰减过程的表征能力，提高对未来回波演变趋势的预测准确性，为GNSS水汽资料在短时临近预报中的业务化应用提供了新的技术途径。


关键词：GNSS，PWV，雷达回波外推，短临预报，ConvLSTM，SmaAt-Unet
 

PWV,GNSS,雷达回波外推；短临预报；深度学习；多尺度注意力；扩散模型；流匹配；集合预报