雹暴云发展演变规律的回波特征参量和结构模型

介绍了用平凉地区观测到的大量强对流雷暴云回波资料,分析研究了雹暴云发展演变过程各回波的特征参量随反射率强度的变化和结构模型,及不同冰雹云回波云高与环境温度的关系。     

龙岩一次冰雹的雷达回波特征分析

利用模式探空资料和龙岩多普勒天气雷达产品,对2020年4月21日发生在龙岩的冰雹天气过程进行分析。结果表明,此次雹云回波形态先后呈现出椭圆形、"S"形和弓状,具有回波强度强、强回波区面积大、维持时间长的特点,并出现有"V"形缺口、低层弱回波区和其上的强回波悬垂等超级单体特征;速度场出现逆风区、中气旋、低空急流等;风廓线产品中,中层干冷空气的入侵有利于雹云的剧烈发展。     

毫米波测云雷达在晴雨观测中的初步应用

利用平和县气象观测站2018年8～11月地面观测资料,结合毫米波测云雷达的观测结果,初步分析了回波强度、云含水量和云场分布在晴雨观测中的应用。结果表明,晴天回波强度在-39.3～-5.3dBz,云含水量0.1g/m~3,以层云和层积云为主。多云和阴天回波强度增大,回波中心达-5.3～17.3dBz,云含水量1.0～2.0g/m~3,以层云、雨层云和层积云为主。雨天回波强度17.3～27.8dBz,呈片状分布,云含水量1.5～2.5g/m~3,积雨云深厚且覆盖全天空,回波强度和云含水量中心出现时间与地面降水时段相吻合。     

主动雷达海面箔条云回波信号的仿真方法

为了评估多径效应对海面箔条云的影响并对主动雷达海面箔条云回波进行信号仿真,研究了主动雷达海面箔条云回波信号的仿真方法,并基于箔条云相干散射特性的概率模型,提出了多径条件下箔条云散射特性及回波信号的仿真方法,对在天线方向图作用下的箔条云有效散射因子以及海面多径效应的影响进行了定量的描述,得到了数值仿真结果,研究结果表明与自由空间内箔条云的回波相比,海面布放的箔条云可能获得4倍的功率增益,数值仿真结果和实测数据的比较说明了该仿真方法的有效性。     

乌鲁木齐地区汛期一次连续降水天气雷达回波特征

利用多普勒天气雷达的基本产品和导出产品，对乌鲁木齐地区2008年7月24日至26日大范围持续降水的雷达回波特征进行分析，得出判断该地区持续性降水的方法。     

机器学习在车载激光点云分类中的应用研究

点云信息分类提取与利用是车载移动测量系统的关键技术,提高车载激光点云分类的智能化已成为当代信息科学技术发展所面临的重要问题.从分析点云的特征入手,采用机器学习方法对车载激光点云的行道树提取进行了大量实验研究.首先,在点云原始特征的基础上,根据其局部几何特征及空间分布,构造了由三维空间位置、回波强度、颜色值、法向量、单位投影密度、残差及回波强度维度内的残差等17个特征值组成的点云高维特征向量,然后采用支持向量机和人工神经网络两种机器学习方法分别对行道树点云进行提取实验.实验中采用了粒子群优化算法对支持向量机进行参数寻优,采用所构造的由17个特征值构成的特征向量对点云进行机器学习,两种学习方法的行道树点云分类精度分别可以达到99.75%和99.25%.实验结果表明,采用机器学习的方法对于提高车载激光点云分类自动化程度和智能化水平具有重要意义和作用.     

基于随机森林的全波形点云数据分类研究

针对机载全波形数据,本文提出了一种基于随机森林法的点云分类算法,首先通过全波形分解获得振幅,回波次数,以及回波宽度3个特征,再结合本文中提出的特征提取方法,构建一个多维特征向量并进行特征选择,最后利用随机森林法将激光点云分为植被,地面部分以及建筑物三类.对比支持向量机分类方法,实验证明该方法具有很好的稳定性以及高效性,能够在城市区域取得很好的分类精度.     

主动雷达海面箔条云回波信号的仿真方法

为了评估多径效应对海面箔条云的影响并对主动雷达海面箔条云回波进行信号仿真,研究了主动雷达海面箔条云回波信号的仿真方法,并基于箔条云相干散射特性的概率模型,提出了多径条件下箔条云散射特性及回波信号的仿真方法,对在天线方向图作用下的箔条云有效散射因子以及海面多径效应的影响进行了定量的描述,得到了数值仿真结果,研究结果表明与自由空间内箔条云的回波相比,海面布放的箔条云可能获得4倍的功率增益,数值仿真结果和实测数据的比较说明了该仿真方法的有效性。     

一种用于激光雷达识别车道标线算法

利用点云数据空间分布特征和回波强度信息,结合局部均值变点统计方法,提出了一种用于激光雷达数据帧的车道标线识别算法。该算法首先基于车载激光雷达采集的道路周围环境点云数据中高程信息进行滤波,确定可行驶区域。然后利用局部均值变点统计对可行驶区域点云数据中的回波强度值进行标记提取,即车道标线点云数据粗提取。最后基于EM(最大期望)方法聚类,从而完整、准确地识别车道标线。实验结果表明,该算法不仅能够准确定位可行驶区域,进而可以实现车道标线的自动提取;而且有效抑制了道路周围环境对车道标线识别的干扰,验证了算法的有效性。     

偏振雷达参量对融化层回波的探测敏感性分析

融化层特征的研究及其微物理性质的识别在云物理降水研究、人工影响天气、航空飞行以及积云参数化方案修订等都有重要意义。利用南京信息工程大学C波段双偏振雷达(简称为NUIST C-Pol雷达)的回波强度Z,差分反射率因子ZDR、差分传播相位常数KDP、正交相关系数ρHV,研究融化层回波(即零度层亮带,简称亮带)敏感性及其对应水凝物微物理特征。根据NUIST C-Pol雷达2014年实测数据,分析亮带的偏振参数探测特性时发现相关系数最敏感,它比其他参量更早出现亮带特征;其次是差分反射率因子、差分传播相位常数,最后才在回波强度上看到明显的亮带。进一步地,探讨了亮带中相关系数的探测敏感性及其数值减小的机理。研究结果对于用双偏振雷达参数研究云降水物理特性具有理论和应用价值。     

基于机载LiDAR属性信息检测离群点云

无人机载LiDAR是一种新型遥感技术,可快速获取高密度、高精度的地物点云数据,随着获取精度越高,点云数据量越大。为减少参与点云滤波处理的数据量,提高滤波速度,本文结合点云回波次数、高度和点云回波强度三种属性信息,采用箱形图检验方法获取非地面点云,并使用反复建立三角网方法分别对处理前后的点云数据进行对比分析。结果表明:针对截取的试验区点云数据,可去除多次回波对应的噪声点云363个,得到第1次和第2次回波分别占点云总数的98.49%和1.49%;高度和强度离群的点云共占点云总数的1.46%。通过对点云进行滤波前期的处理,可降低滤波时间32.2s,且保留地面点云2551个。本文研究利用箱形图检测点云属性获取离群值,可提高点云处理速度和降低地面点云漏分的现象,为后期直接利用统计方法对点云属性信息分析和实现快速处理海量点云提供参考。     

安义一次微型超级单体冰雹回波特征分析

为了提高对微型超级单体冰雹回波的识别能力,使用天气资料、雷达拼图资料和PUP产品等资料,采用天气学、雷达气象学等原理及方法,对2022年3月14日安义微型超级单体冰雹进行回波特征分析,结果表明：1)微型超级单体可以产生冰雹、雷电、强降水、雷暴大风等灾害性天气。2)产生冰雹的大气层结极不稳定,并具备“上冷下暖”“上干下湿”显著特征;在冷锋、低槽、切变线等天气系统配合下,也有可能产生冰雹等强天气。3)冰雹回波强度达60 dBZ左右,有明显的云砧回波与强回波梯度,55 dBZ与60 dBZ强回波顶高达8 km和5 km,垂直积分液态水含量VIL达45～50 kg/m²,并伴有正负速度对特征。分析结果为安义早春冰雹天气的监测预警提供了分析依据。     

高架雷暴诱发弱对流性暴雨过程分析

从2015年4月7日一次赣北区域性暴雨天气过程出发,分析了过程闪电强度及分布、回波特征、降水强度、天气形势配置、系统垂直结构和物理量特征。结果表明,本次过程是一次高架雷暴诱发的弱对流性暴雨天气过程,闪电强度较弱,次数较少,以积层混合云降水回波为主,回波强度20~40 d BZ,最大降水强度不超过15 mm/h,天气形势配置和系统垂直结构显示明显的高架雷暴特征,主要的水汽、不稳定和抬升条件位于850h Pa以上,相关物理量也主要反映在700 h Pa层次最为明显。春季冷锋后部高架雷暴天气一直是预报业务的难点,本文也尝试总结了该类型天气的预报着眼点。     

滇中夏季冰雹天气背景及防雹作业时机的分析研究

 应用Micaps常规资料和FY-2卫星资料,对2002,2003年夏季滇中玉溪地区出现的15次冰雹天气过程进行分析,得出夏季滇中玉溪地区产生冰雹天气的天气形势环流特征为两高辐合型、低压环流型、副高南侧偏东气流型3种,物理量特征温度对数压力图为潜在不稳定,K指数最低为36℃,SI指数均在0℃以下;根据昆明CINRAD-CC多普勒雷达观测资料,详细分析了15次冰雹天气过程降雹前雹云的回波强度、回波高度、水平尺度、速度场及液态含水量变化,得出40dBz回波高度在7km,且回波顶高度在9.5km以上,0℃上下层30dBz回波水平尺度之比≥0.6,且随着降雹过程的来临,0℃上下层30dBz回波水平尺度之比逐渐增大,速度场上辐合最大高度应在7km(-10℃层)以上,VIL值逐渐增加时,预示着地面可能产生降雹过程.     

基于SVM和雷达回波反射率的雹云模型识别研究

为了提高基于支持向量机(Support Vector Machine,SVM)的大雨、冰雹模型的分类准确率,利用SVM分类方法与雷达回波反射率图像相结合的方法建立模型。提取雹云图像与大雨图像的的特征数据进行筛选,分别求出它们的和、中位数与方差,组成的三维识别向量作为SVM模型判别的变量数据训练模型。利用该模型对已有样本进行测试,可得雹云判别模型的识别率较高,且判别误差率较低。结果表明,通过气象雷达反射率图像的回波强度数据与SVM分类模型相结合构造的雹云判别模型,具有较好的效果。     

石河子多普勒雷达在防雹中的应用

利用雷达对石河子垦区2012~2017年63次强对流天气的跟踪监测资料,初步得出石河子垦区冰雹云的发展、变化规律及冰雹的天气特征:(1)天气系统:在东经60~85度,北纬35~50度关键区内有低值系统或切变存在,(2)层结指数:K指数、θse(850~500)、SI有利于出现冰雹的指标。雷达识别雹云指标,分降雹单体初始雷达回波的早期识别,具有潜在危险的降雹单体初始回波可能出现的部位(或区域)。     

基于雷达回波反射率图的雹云特征提取

在雷达回波反射率图中，预示冰雹天气过程的云体具有视觉特征，它们一般由云体核、以核为中心的主体、主体外侧的过渡带及云砧构成，并且具有核的强度高、主体呈钩状、过渡带较窄等明显特征，这些特征在冰雹形成的前期具有一定的规律性．为将它们客观地提取出来，对其展开模式分析，提出一种探针模型，构建出基于探针模型的反映雹云过渡带特点的梯度特征和反映钩状主体的多个形态特征．经测试，超过92％的样本在用探针提取的冰雹单体的梯度特征和形状特征上呈现出良好的区分度，并验证了这些特征的有效性．     

江西“6·4”强天气过程雷达回波特征分析

利用常规实况、南昌雷达和物理量场等资料,对抚州市2006年4月9-12日的强对流天气过程进行雷达回波特征分析。结果表明:该过程是在有利的大尺度环流背景下,由中小尺度系统所造成的,大气层结不稳定,低层增温、增湿、局地辐合,触发了强对流天气发生;冰雹云的回波中心强度≥60 d Bz,顶高≥11 km,垂直积分液态水含量≥55 kg/m~2;有界弱回波区、三体散射等现象是大冰雹的有效判据;飑线过境时气象要素发生了剧烈变化以及回波所具有一些特征。利用多普勒雷达连续演变资料,可以清楚地识别小尺度的演变规律,有利于及时发布强对流天气的预警警报。     

赣西地区夏季对流云雷达回波特征及人影技术分析

使用2009-2011年天气系统资料和多普勒雷达资料,分析了四种层结条件下萍乡地区的夏季对流云回波特征,结果表明:水汽分布对云体结构有影响,受暖湿平流作用时,大气水汽充分,云体发展旺盛,回波主体半数在0℃附近,对流云可向上延展至过冷却层,有利于混合云降水发生。多普勒雷达的径向速度可以判断对流云的发展阶段,对人影作业的时机把握具有指示意义。     

一次赣北强暴雨过程特征分析

使用天气实况资料、雷达资料和卫星云图等资料,对2014年5月14日江西北部强暴雨过程进行分析,结果表明:1)天气形势特征是中高纬为西高东低,北纬30°附近多短波槽活动;2)中低空急流和低层切变是这次暴雨过程的主要中低层影响系统,暴雨带位于700 h Pa急流轴左侧和850 h Pa切变之间;3)水汽来源主要是850 h Pa以下的低层;4)雷达回波特征主要是以块状回波或点状回波合并形成的短带回波为主,它们整体又排列成较长的近似飑线的中尺度不连续带状回波;5)短带回波在形成发展过程中带来的降水强度最大,对强降水和暴雨预报有一定的指示性;中尺度不连续带状回波和高空低槽盾状云系后部中尺度云线的移动及其强度变化能为暴雨落区预报提供一定的参考依据。