光流法在强对流天气临近预报中的应用分析

在强对流天气的临近预报中,获得较为直观的矢量图是十分重要的一个步骤,光流法在此方面可以帮助技术人员获得较为光滑而准确的短时内对流天气矢量图,并可以此作为预报的依据。     

改进的光流法在回波外推预报中的应用

为了充分利用雷达资料进行强对流天气的临近预报,通过改进的光流法反演风场并对雷达组合反射率因子进行0~1 h的外推预报。为了提高传统光流法外推预报的准确性,采用金字塔分层技术,减小由于回波移速较快造成的反演误差,提高反演风场的计算精度和运算效率;并且采用半拉格朗日外推方案改进外推,保持回波的旋转性,提高回波预报效果。试验及评分结果表明,改进后的光流法改善了强对流天气的预报效果。     

腐蚀方法在风暴自动识别中的应用

为了解决聚类过程中常碰到的虚假合并问题,针对对流风暴的特点,使用了一种特殊的腐蚀方法,即在执行腐蚀操作时考虑了风暴边缘的反射率因子的强弱分布,进行动态的卷积模板的设计,而不是始终使用一个固定的卷积模板。试验及评价的结果表明,这种方法能够成功地识别出风暴体的虚假合并,进而提高风暴体的正确识别率和预报评价指标。     

局地分析预报系统在龙卷强对流天气分析中的应用

融合多种探测资料的局地分析预报系统(LAPS)能够提供包含中尺度信息的高分辨率中尺度分析场,利用LAPS资料同化分析场分析2009年6月5日发生在江苏徐州的一次冰雹、龙卷强对流天气的中尺度特征.分析结果表明,(1)对流发生时,大气处于不稳定状态.(2)动力不稳定条件,为强对流天气提供了能量;而充足的水汽条件,有利于强对流的维持.(3)低层辐合、高层辐散的配置有利于对流运动的产生和发展.(4)强对流发生时会伴随强烈的上升气流.(5)从可降水量和水或物分布可以很好的识别出降水区和冰雹发生区.应用结果表明,LAPS输出的各种物理量场对强对流天气系统有较好的解释应用能力,能清楚地反映强对流系统的中尺度特征.     

2010年夏季西乡强对流天气分析

通过对2010年8月1日西乡县出现的短时雷暴及短时暴雨过程分析,表明前期大环流形势是处于两高之间的低槽区,中、低层有低值系统发展,同时具备大气层结不稳定以及能量不稳定条件是强天气发生的充分条件。在新一代多普勒天气雷达回波上,雷暴云经历了一个生成、移动、发展、消散的过程,并在移动、发展、消散过程中地面出现强降水天气,符合中小尺度天气系统的生命史特征。     

雷达测雨及临近预报在中小流域水文视角下的应用评估

本文选取了2012年“苏拉”、2014年“海贝思”、2016年“尼伯特”三场台风在梅溪流域引发的三场不同类型降雨过程,探究了雷达测雨及临近预报在中小流域水文预报中的应用前景。采用24h累积雨量相对误差RE、时空两个维度均方根误差与相应维度均值的比值m-RMSE、平均绝对误差RMAE和平均偏差RMB等指标,基于地面雨量站的观测值评估雷达测雨以及1h、2h、3h预见期的集合临近预报,结果表明：雷达测雨总体上与地面雨量站观测值较为接近,不同类型降雨的RE值均在3%左右;时空分布均匀的降雨,临近预报效果优于短历时降雨和强降雨的临近预报效果,且随着预见期的延长,时空分布均匀的降雨预报效果更稳定,短历时降雨和强降雨的预报精度下降明显。因此,高时空分辨率的雷达测雨及临近预报在中小流域水文预报中有较好的应用前景,但短历时降雨和强降雨还需进一步研究。     

利用地面大气电场和雷达资料进行雷电临近预报方法

 根据雷暴云电场特征,结合雷达等观测资料,本文提出一个利用电场幅值阈值和差分阈值方法,为进行电场测站的首次地闪的雷电临近预报方法。该方法首先判断电场是否达到设定的幅值阈值或者差分阈值。如果电场达设定阈值,认为此时测站周围云中电荷量较大,发生闪电的概率也较大,进而判断该时刻之前的雷达资料是否达到设定的阈值。如果雷达资料达到设定的阈值则发出预警;如果未达要求则继续查看下一体扫的雷达情况,直到发出预警或者电场阈值取消为止。利用此方法对2009年南京周边观测区7个站点数据进行预警检验,得到其探测概率约为80%,平均预警时间约为14min。同时,本文尝试用该预报方法对雷暴云移过测区的整个过程进行区域性雷电临近预报。结果发现区域雷电预警可以直观呈现雷暴云和闪电发生发展情况,对发生闪电潜在区域也能够直观判断,并收到较好的预警效果。区域预警不仅能实现对一个地区的监测预警,而且能对雷暴云的整个过程进行监测预警,具有单站电场所没有的优势。     

多普勒雷达资料在雷电预警中的应用研究

本文总结了国内外利用雷达资料进行雷电预警的研究成果,结合我国国情利用现有资料提出雷达回波强度、回波高度、强回波比例、VIL四个雷电预警的预报因子并分别对其物理机理依据进行了初步探讨,这为我国在当前条件下开展雷电预警的研究工作和实际业务应用提供了参考,具有积极的意义。     

2016年初夏一次局地强对流天气过程分析

利用常规观测资料、区域自动站加密观测资料和郑州多普勒雷达产品,对2016年6月4日新乡地区一次局地性强并伴有雷暴大风、冰雹和短时强降水等灾害性天气的强对流天气过程的环境背景和多普勒雷达产品特征进行了分析.结果表明:高低层温度平流差动加强了层结不稳定,为对流天气提供了良好的环境背景条件;入流气流温湿状况及雷暴高压的出流可影响新生对流的发生发展;多普勒雷达产品对强对流天气的预报预警有较强的指示作用.     

第九颗北斗导航卫星发射日强对流天气临近气象保障分析

对北斗导航卫星（IGSO-4）发射日的临近气象保障进行了阐述。结果表明,针对卫星发射进程中出现突发强对流天气时,有必要及时启动应急机制,充分利用天气雷达、雷电监测预警系统等探测手段,为任务实施提供重要的决策依据,同时表明,航天气象保障是一项高风险的事业。     

2009年6月两次强对流天气的对比分析

 基于中尺度自动站、雷达拼图资料,分析了2009年6月两次典型强对流天气过程的大风变化,阐述了多普勒雷达拼图的水平结构特点,并对两次天气过程进行了对比研究。结果表明,① 第1次强对流过程8～10级大风的站点数远小于第2次的站点数;第1次过程在沿淮淮北多数地区出现大风,分布范围较小;第2次过程在大别山区、皖南山区之外的全省多数地区出现大风,分布范围大得多。② 第1次强对流天气过程风速变化主要表现为一个峰值,第2次过程却在北部地区有2个峰值。③ 第1次过程主要由一次雷达回波过境造成,第2次过程则由两次雷达回波过境造成;第1次过程有一次回波单体合并现象,第2次过程有两次回波单体合并现象,合并之后对流单体得到加强。     

对河南省安阳市一次强对流天气的多普勒雷达资料的分析

利用濮阳雷达站的新一代多普勒雷达产品,结合高空和地面观测资料,分析了2013年8月11日傍晚出现在豫北地区(安阳)的一次强对流天气过程.结果表明:这次天气以是灾害性大风为主,伴随有雷电和短时强降水,局地还有冰雹出现的强对流天气;此次强对流的主要影响系统有副热带高压、500 hPa低槽、中低层切变线和地面冷锋,低层垂直风切变和较强的层结不稳定有利于弓形回波的产生;反射率因子图显示系统为一个典型的弓形回波带,顶部回波最强,同径向速度图均表现出明显的"V"型缺口;雷达资料分析表明,中尺度涡旋(M)、垂直液态水含量(VIL)和回波顶高度值(ET)对雷雨、冰雹和地面破坏性大风等强对流天气有很好的指示作用.     

双发双收双偏振天气雷达信噪比改善方法研究

针对双偏振天气雷达在同时发射同时接收体制下,存在信噪比损失3 d B的现象,分析了信噪比损失对雷达回波产品显示的影响,并详细介绍了一种在信号处理器中对水平和垂直通道内的I/Q回波信号进行相干叠加,改善雷达回波信噪比的方法。理论分析和计算表明,该方法可以提高雷达信噪比2~3 d B;观测结果证实,该方法可以增强双偏振天气雷达对弱信号的探测能力。     

驻马店市两次强对流天气的多普勒雷达产品特征的对比分析

针对近年来河南省驻马店市出现的强对流天气,用多普勒天气雷达产品如反射率因子、径向速度、垂直液态含水量、风暴跟踪信息等进行普查分析,重点对两次不同性质的强对流天气的雷达产品进行详细研究.发现强对流天气的雷达回波强度在40 dBz以上,强度为40~50 dBz的回波移速为25~35 km/h时,一般出现强降水,无雷暴和大风;回波移速为35~45 km/h时开始伴有雷暴和大风的出现;当回波移速达到45~60 km/h时,强雷暴和大风的出现几率上升,而强降水的出现几率急剧下降;当回波移速达到60~69 km/h时,则以雷雨大风为主,强降水出现很少.冰雹时强回波伴有"V"型缺口,回波强度可达55 dBz以上,强回波中心出现在9~12 km高度,回波顶可高达15~18km,强回波下方有强上升气流造成的弱回波区.短历时强降水的雷达回波强度比冰雹、雷暴弱,一般为40~50 dBz,强回波中心高度5~6 km;当回波强度大于50 dBz,强回波中心达到8 km以上时,往往伴有强雷电和大风冰雹出现;回波形态多呈现絮状混合型回波,其中有块状的强回波,对流性的强降水回波则是边缘清晰的块状结构.     

多普勒天气雷达单PPI探测强风暴的方法

利用天气雷达准确而快速地识别强风暴一直是进行强天气预警的关键组成部分。针对目前多普勒天气雷达探测强风暴方法在实际应用中存在的问题，提出了利用单PPI资料进行强风暴识别的方法，在综合利用多普勒天气雷达强度场、速度场、谱宽场资料及缩短探测时间方面进行了尝试。应用实际资料进行的效果检验表明：与现有强风暴识别方法相比，单PPI识别方法的结果准确率达87．5％，虚警率为22．2％，同时具有节省探测时间、快速发布警报的优点。     

晴空湍流在强天气过程临近预报中的应用研究

为研究强对流天气发生前的先兆信息,利用多普勒天气雷达的径向风场与谱宽数据对大气的湍能耗散率进行了反演。通过对2009年6月3日南京一次强雷暴过程和2009年6月14日南京一次飑线过程的研究发现,天气过程发生前湍能耗散率随时间的变化,可以用来判断湍流运动的剧烈程度。强对流天气发生前往往会有晴空回波的出现;并且湍流运动较正常情况下剧烈。反演得到的边界层湍能耗散率可以用来识别较强的湍流运动。通过两次典型的强天气过程的对比分析还发现,湍流在降水过程发生前2~3 h,会有趋势变化的拐点出现;并且是一个持续的加强阶段。当趋势特征出现后,且湍能耗散率最大量级达到3 000 cm2·s-3以上时,可认为即将有强对流的天气过程出现。根据湍能耗散率的变化可以获得强对流天气出现的先兆信息,这对提高强对流天气的预报水平具有重要意义。     

多普勒天气雷达数据质量控制及流域降雨定量估算应用研究

 为了充分发挥多普勒天气雷达在防洪减灾中的应用优势,数据质量控制的研究有着深远的意义。针对多普勒雷达数据短缺、异常点 、晴空回波等质量问题,提出了数据短缺的插补延长方法、异常点回波处理方法和格网点基础回波处理法。并应用GIS方法实现了 流域格网化和子流域划分,对比分析了多普勒雷达估测降雨数据和雨量计自记雨量数据,研究结果表明,多普勒雷达和雨量计对降 雨过程的监测能力相关性较好,多普勒雷达更能展现流域降雨的时空分布。     

Construction,Technigues and Application of New Generation Doppler Weather Radar in China

New generation Dopplerweather radar(NEXTRAD)has become one of the most important tools for monitioring and forecasting severe weather.It has been widely used in some developed countries.The construction of China^,sNEXTRAD network has started since 1998,and this project is supported by natiional debt.In this paper the autor addresses the development of NEXTRAD techniques,the pre-sent situation of construction and application of NEXTRAD in China,some problems to be carefully considered in construction,and seve-ral new fields of future radar technique developments and applications in weather monitioring.