2010—2012年河南省驻马店市短历时强降水的形成原因及物理模型的建立

针对驻马店2010—2012年出现的54次短历时强降水过程,研究了其时空分布特征、天气背景和环境条件,从形成机制上将其分为暖区对流系统和锋面对流系统两类,同时对短历时强降水的天气雷达产品如反射率因子、径向速度场、垂直积分液态含水量、风暴跟踪信息等特征进行了详细的分析,并以此建立短历时强降水的物理模型;对预报中的失误之处进行反查,整理出了此类天气的天气模型和预报思路,为以后准确预报短历时强降水天气提供科学借鉴.     

基于深度学习的短时强降水天气识别

气象预报人员面临的问题之一是如何准确有效地识别短时强降水天气.短时强降水是一种主要由强对流天气形成的气象灾害,产生原因与空气湿度、大气中的水分以及温湿等物理量参数有关,由此提出基于物理量参数和深度学习模型DBNs的短时强降水天气识别模型.首先,利用SMOTE算法人工合成短时强降水少数类(相对于非短时强降水天气类)样本,调整原始数据集不均衡分布问题;然后通过含有高斯玻耳兹曼机的深度学习模型对地面大气监测站逐小时加密的观测量,以及常用于天气预报分析的物理量等低层特征构造出抽象的高层特征,发现数据特征内在关系;最后实现了DBNs短时强降水的自动识别模型.结果表明,该方法能够较为准确地识别短时强降水,对于短时强降水的命中率、误警率和临界成功指数,都有着较好的表现.     

景德镇市短时强降水的特征与统计分析

为了研究景德镇地区的强降水天气特征,找出强降水的时空分布特征和量级规律,并对2005-2015年景德镇强降水观测资料进行了普查与特征分析。结果表明:1)景德镇市短时强降水天气一般出现在4-9月份,7月最多;大致每年有8~9场,易发生在傍晚至上半夜时段,平均降水强度33.8 mm/h,最强达105.8 mm/h;2)超7成的短时强降水中会有超短时强降水,最强可达30 mm/10 min以上;3)短时强降水大多发生在系统性的暴雨过程中,有的在强雷暴过程中,往往伴有雷雨大风、冰雹等强对流天气;4)雷暴往往超前于强降水,并以西、西南、西北等方向为主;5)强降水过程中伴有气压涌升、风力加大,相对湿度上升,气温下降等明显特征。     

应用雨滴谱对天气雷达Z-R关系订正的研究

介绍了天气雷达定量降水估测系统的原理,雨滴谱仪订正雷达定量估测降水算法,通过分析2次台风过程及1次强降水过程,对比传统降水估测与雨滴谱仪联合天气雷达降水估测效果。结果表明,在强降水区域,雨滴谱仪联合天气雷达实时订正Z-R关系法降水估测具有明显改善传统固定Z-R关系法强降水低估的作用,在弱降水区域,雨滴谱仪组网联合天气雷达实时Z-R关系法降水估测同传统固定Z-R关系法效果相当,没有明显改善。     

一次地面辐合线突发局地短时强降水特征分析

为了研究局地短时强降水天气的特征,使用MICAPS天气资料、南昌探空资料、宜春SA天气雷达等资料,对2020年6月8日新余局地暴雨天气过程进行分析,结果表明:暴雨天气过程是由突发性局地短时强降水造成,降水系统移速较慢、长时间维持、降水效率高,出现20 mm/h以上的短时强降水.地面辐合线是形成局地短时强降水的触发机制,降水系统随着地面辐合线的移动;辐合线移动过程中存在气旋性环流,导致系统移速缓慢,形成局地暴雨.新生云系如果出现合并现象,往往会快速地发展加强形成强天气.回波基本上沿地面辐合线排列和移动,在移动过程中还伴随回波单体的新生、发展、合并、减弱等过程,短时强降水发生在回波发展合并过程中.雷达剖面分析得出回波强度在垂直上发展的比较均匀,强回波中心分布在6 km以下高度上;水汽大部分集中在地面与5 km融化层之间,这种回波特征适合产生高效的降水.这些特征为新余短时强降水造成的暴雨天气提供了理论依据.     

2013—2018年南平市夏季短时强降水特征分析

利用南平市275个自动站2013—2018年夏季(7—9月)逐小时降水资料、同期邵武探空资料及ECMWF1°×1°再分析资料,统计分析夏季短时强降水的时空分布特征,同时对影响天气系统进行分类,并分析不同天气型的物理量特征。结果表明,南平市夏季短时强降水的频数年际变化大,其日变化呈单峰型,午后到上半夜最易发生短时强降水,峰值出现在17时,易发地段主要集中在东南部及西北部;影响系统主要分为副高型、冷槽型、暖切型及热带低值系统型,其中副高型出现次数最多,同等条件下,热带低值系统型天气最易发生短时强降水,副高型天气最不易发生短时强降水。     

广州增城台风降水相关天气型

本文利用自动天气分型方法将1990—2012年广州增城每日天气分型并确定与台风降水事件相关的天气型.自动天气分型分为三个步骤,主成分分析,聚类分析以及判别分析,天气分型结果联系台风日降水资料可找出与台风降水相关的天气型.广州市增城区1990—2012年地面小时资料(包括气温,海平面气压,露点温度,南北向风速,东西向风速,总云量六个气象要素)经自动天气分型方法得26种主要天气型,联系台风日降水资料可确定其中四类天气型与台风降水强相关,两类天气型与台风降水部分相关.台风相关降水天气型(包括四类台风降水强相关天气型和两类台风降水部分相关天气型)包含23个台风强降水事件(日降水量≥50mm)中的22个,包含全部7个日降水量≥100mm的台风强降水事件.结果表明利用自动天气分型方法能较好地判定与台风相关的强降水天气事件.该方法可利用未来降尺度大气环流模式(GCM)气候资料估计未来气候变化情境下与台风相关强降水事件变化.     

低纬高原一次短时强降水过程的综合分析

利用卫星、雷达、地面自动站及闪电定位仪等多种观测资料分析了2017年9月5—6日出现在云南的一次短时强降水天气过程的成因及中尺度对流特征.结果表明:此次过程期间短时强降水天气落区分布呈现自东北向西南逐渐移动趋势,系统性降水特征明显;700 hPa切变线和地面锋面是此次过程的关键影响系统,切变线提供了中低层水汽辐合及对流抬升运动的维持机制,地面锋面则为低层对流抬升运动提供了触发机制;中尺度对流云团的空间尺度和持续时间对短时强降水的分布区域和规模有很好的指示意义,短时强降水主要出现在云顶亮温-50℃的区域,对流云团空间尺度大、持续时间长,则对应时段的短时强降水分布范围广、频次多.雷达观测有助于短时强降水天气的精细化订正和及时预警,当雷达回波强度达到45 dBz以上并具明显低质心特征、径向速度图上有中尺度辐合配合时,出现短时强降水的可能性较大.     

天津沿岸一次极端短时强降水的中尺度分析和雷达回波特征

利用地面加密自动站、卫星、多普勒天气雷达及常规观测资料,对2017年8月5日发生在天津滨海新区南部的一次极端短时强降水过程进行详细分析。结果表明:这是一次高空冷涡影响下的强对流天气,强降水发生前期维持高温高湿的环境,地面辐合线的形成和冷空气的入侵加剧了近地面气流的抬升,且较强降水提前1~2,h出现。对流云团不断合并、发展,东北-西南向积云线的形成对强降水有一定的指示意义。     

昆明市雨季短时强降水特征分析及预报研究

利用1981—2015年昆明市逐时降水观测及短时强降水个例期间的探空、雷达、地面观测等资料,分析了昆明市雨季短时强降水时间分布、关键影响系统、物理量及雷达观测特征,尝试寻找该类天气的预报着眼点.结果表明:①昆明短时强降水天气具有明显的日内变化特征.短时强降水主要出现在19:00—次日05:00,并在次日02:00达到峰值.②地面辐合线和700 hPa切变线是昆明出现短时强降水的关键影响系统,当500 hPa有低压槽或高压间辐合区配合时则更有利于昆明出现短时强降水.③从物理量指标看, 700 hPa比湿大于10.0 g·kg~(-1)、温度露点差≤3℃、假相当温度≥75℃和沙氏指数0.1是昆明站出现短时强降水天气的有利条件.④当雷达观测图上出现积云、块状回波,回波反射率因子强度最大值达40～45 dBz且大值区质心较低,回波顶高小于8 km,对应的径向速度图出现中尺度辐合或低空急流特征时,应该考虑发布短时强降水预警.     

驻马店2012年盛夏期间一次区域暴雨的成因分析

2012年8月20—21日驻马店市出现了一次区域暴雨,局部大暴雨天气过程.这次降水过程的特点是降水范围广、短时间强度大.从天气图、数值预报产品、稳定度、雷达产品等方面对这次降水过程进行成因分析,从而得出了对大暴雨预报的一些有意义的结论:暴雨的产生前要有强烈的垂直上升运动;深厚的湿云层为这次暴雨过程提供了充足的水汽条件;地面弱冷空气所致低层的偏东到东北急流为这次降水的持续提供了有利的条件.低层形成了较强的垂直切变,增强了辐合上升运动,为这次强降水提供了触发机制.新一代天气雷达监测资料分析表明,强降水天气的基本反射率强度≥45 d Bz的高度一般集中在较低的层次;暴雨要维持较长的降水时间需要一系列降水回波或多单体风暴中的不同单体连续不断经过同一个地方,或者不同移向的降水回波交叉经过同一地方,形成降水的汇集地.     

局部地区区域性强降水预报试验

研究了用专家系统技术对三峡地区做区域性强降水预报的可行性．根据天气学原理和方法及预报员的实际工作经验,收集相关信息,利用１９６１—１９９４年每年的１０月至来年１月的逐日历史天气图资料和三峡东部６站逐日降水量资料,建立了三峡地区有无区域性强降水的专家系统预报知识库,并采用ＭＥＳＴ专家系统工具建立相应的专家系统．初步试验结果表明,系统具有一定的实际预报能力     

基于CDMA专网的自动雨量监测网络

本文介绍了厦门局的无线自动雨量监测网络。该网络采用CDMA无线传输网络和Internet技术作为数据传输途径实现雨量监测的自动化,无线化。它克服了以前无电、无电信线路的地方不能安装自动站的缺陷,实现了自动站布局的合理性,同时大大提高了雨量数据传输的实时性、准确性。     

广西自动气象站雨量图形化的实现

利用Visual Basic 6.0结合Surfer7.0绘图软件,设计实现广西自动气象站雨量图形化功能.该功能应用数据处理、图形绘制和图形显示输出3个模块,可以方便快捷地实现广西自动气象站雨量数据的图形化显示、打印和保存等工作.绘制的雨量图形清晰直观,在日常业务中,广西自动气象站雨量图形化的实现有利于预报员及时了解各地天气细微变化,提高预报的准确率.     

雷达估测降雨与水文模型的耦合在洪水预报中的应用

尝试将雷达降雨数据作为水文模型的输入用于洪水预报中．流域面上的降雨分布是不均匀的．比较雨量计和雷达两种方式估测的降雨场分布,后者更接近于实际情况．从流域地形分布来看也证实了这一点．从实时洪水预报的角度出发,选择进行校准雷达降雨的雨量站个数与水情部门采用的报汛站的个数接近．由于雷达估测的降雨数据为分布式的降雨数据,需要采用分布式的水文模型．结合淮河史灌河流域蒋家集站进行洪水预报,预报结果表明,雷达测雨在洪水预报中具有广泛的应用前景.     

朔州一次秋季连阴雨天气过程分析

对2008年9月21—25日朔州市的一次连阴雨天气过程进行了详细深入的分析,重点从天气形势、环流特点、物理量场、卫星产品等方面总结了此类天气过程的预报着眼点及分析思路。     

波形对气象雷达探测的影响研究

对于雷达系统来说,发射波形决定了雷达系统的信号处理方式,因此发射的波形对于雷达系统来说十分重要。常规的气象雷达波形单一,在气象探测中存在不足;基于这个问题,从改变气象雷达波形的角度出发,研究波形对气象雷达探测的影响。分别从脉冲压缩后主旁瓣比、波形对雨量的衰减程度以及多普勒效应方面对三种波形进行仿真和分析,得出当降雨强度为中雨以上和小雨时分别采用线性调频波形信号和13位巴克码波形信号进行探测较为理想,当降雨强度在短时间内变化较大时则采用组合波形信号探测较为合适。     

多光谱卫星云图降水区域与强度估计的模糊推理模型

在卫星云图降水分析中,针对降水天气和降水强度具有明显的"模糊"特性,提出了云图降水的模糊推理模型.从不同云类降水的经验知识和降水天气的卫星云图样本中,提取出若干云类降水规则.在此基础上,引入模糊推理方法,建立了卫星云图降水分布和降水强度估计的模糊推理模型.实际应用中,对卫星云图进行云分类,根据云分类结果,去除不可能产生降水的云类区域.对可能产生降水的云类区域,通过提取多光谱云图的灰度等特征进行推理判别,进而得出该区域是否降水以及降水强度和降水分布的估算.试验结果表明,该方法在客观性、定量性和自动化程度方面优于传统的降水估计方法,且建模所需的样本少,可适用于多种类型的气象卫星云图.     

安徽省近50年降水时空变化分析

利用安徽省17个气象站1957-2012年逐日逐月降水资料,选用克里金插值法、MannKendall突变检验和小波分析、重标极差法等方法,探究安徽省年季降雨特征及时空变化.结果表明:(1)在时间上,近56年来,安徽省全年降水量总体呈现增加趋势,降水的年代际变化特征较为明显;(2)在空间上,全省降水总体呈现由东南向西北递减的趋势,区域差异明显;(3)安徽省季节平均降雨的突变检验发现,春季降雨没有发生突变,夏季降雨变化在1975年到1990年的区间内存在多个突变点,秋季平均降雨于1990年前后发生少雨突变,冬季平均降水突变以1996年最为明显,2010年达到显著性水平;(4)从小波变换系数实部等值线图和小波方差分析法可得13a和28a是安徽省年平均降水的主周期;(5)全省各站点年均Hurst值均大于0.5,具有长期相关性,但各站点差异较大,各地区降水增加趋势不均衡,多数站点夏季Hurst值在长时间尺度上具有较强的相关性特征.     

基于ArcGIS台风过程降水插值结果的改进

ArcGIS作为最具有代表性的地理信息系统,其空间分析技术也是异常的强大,在各个领域中都得到了广泛应用.随着地理信息系统在气象领域的应用越来越普及,地理信息系统技术的应用价值被气象工作者进一步认识,尤其是其空间分析功能在气象灾害评估中的应用.笔者利用Arcengine组件工具和可视化开发语言的集成二次开发方式,开发出了基于Arcengine的灾害评估系统.主要讨论利用空间分析技术对台风降水插值栅格图进行处理,以尽量减少一些客观因素对插值结果的影响,为下一步对插值结果进行评估提供更精确的数据.