循环同化C波段雷达资料模拟贺兰山地区一次暴雨过程

利用宁夏气象站资料和银川站多普勒雷达资料,对2017年6月4-5日贺兰山地区一次暴雨过程进行数值模拟和同化试验,对比分析不同雷达资料同化窗对初始场及暴雨强降水时段的降水量和落区分布的影响.结果表明,同化雷达资料后加强了初始场中500 hPa“东高西低”的环流形势,700 hPa东南急流的强度和范围明显增强. TS评分结果相比控制试验, 6 h循环同化试验RAD6模拟的降水量仅对10 mm降水阈值的模拟效果有改进; 12 h循环同化试验RAD12的结果对10、 25和50mm降水阈值的评分均有显著提高.循环同化12 h雷达反射率因子后模拟的云水、雨水含量更大,假相当位温逆温区的水平范围更广,层结不稳定性显著增大,强降水时段雷达反射率因子与雷达观测实况有较好的一致性, 700 hPa正涡度带的分布与雨带位置更加一致.     

3.5维雷达资料变分同化技术及改进方案在WRF中的应用

本文主要介绍3.5维雷达资料同化技术以及增加雷达垂直风场反演信息对该同化技术的影响,利用WRF模式建立了雷达变分同化系统,对同化效果进行检验。3.5维雷达资料同化技术是变分同化技术的扩展,使用多时次雷达观测资料,采用方程约束增加动力学、热力学信息,逐步反演得到风场、动力场和热力场。该技术使用3组连续多普勒雷达体扫资料,分三步获得分析增量以便在背景场基础上更新模式变量。首先利用连续两个时次的格点化三维径向风场来反演三维风场,然后利用连续两个时次的三维风场来依次反演出水平气压场与热力学变量。同时分析空间采用B-样条基底来降低空间的维数,并增加观测信息在空间上的扩散。但该技术也表现出垂直速度强度不够,浮力抬升作用不强的缺陷。针对本缺陷,本文讨论了通过物理初始化方法由雷达回波反演得到的垂直速度,并将该垂直速度作为观测信息同化进入3.5维变分同化中,考察原雷达资料同化方法以及改进方案对随后降水的改善。结果表明,对降水有明显的改善。     

雷达估测降水在山洪灾害中的应用分析

以云南省麻栗坡县2018年“09.02”特大山洪泥石流灾害为例,结合丽江、曲靖的其它个例,主要采用天气诊断和雷达估测降水在山洪灾害中的技术应用,分析得出如下结果:①诱发此次山洪灾害的天气原因主要是低涡沿两高间辐合区西移,受高原山地地形抬升作用影响,造成多个中γ尺度单体合并,产生局地强降水引发灾害;②分析雷达资料可更加全...     

C波段双偏振雷达退速度模糊的分析

南京信息工程大学C波段双偏振雷达(NUIST-CDP)和南京龙王山的S波段多普勒天气雷达(CINRAD-SA)相距较近,两部雷达能探测同时刻的风场结构。相对于S波段的多普勒天气雷达,C波段双偏振雷达波长较短,更易产生速度混淆区,发生速度模糊现象。针对一般的算法不易实现速度退模糊的问题,提出了人机交互的退速度模糊处理方法;该方法通过结合操作者的专业知识,可以准确地退除速度模糊现象,保留真实的速度信息。实例分析表明,采用人机交互的退速度模糊方法,可以将大范围的速度模糊现象准确地剔除。此外,由于S波段雷达与C波段双偏振雷达探测的风场是客观唯一的,因此对比CINRAD-SA探测的同时刻速度回波,可以辅助判断退模糊算法效果。分析结果证实,该算法适用于解决C波段双偏振雷达的速度模糊现象,对今后该雷达数据的质量控制和应用分析有着重要的意义。     

L波段雷达探测工作中的一点体会

针对L波段高空气象探测工作中遇到的一些问题,分析问题出现的原因,提出在工作中认真读数、仔细校对、经常组织探空员学习高空探测业务手册、规范等办法.     

资料同化中的伴随方法及其在海洋中的应用

较系统地综述了资料同化中各种方法的分类，并着重说明了伴随方法的基本原理和具体实步步骤。并总结了伴随方法在海洋中的应用现状，瘩指出由于观测资料特别是遥感资料的日益丰富，伴随方法将有广泛地应用前景。     

L波段雷达资料在保山市强降水预报中的应用

为加强基层短时强降水预报能力,结合前人研究,利用20082009年腾冲L波段雷达探测资料和保山市昼(夜)降水数据,统计分析了该市昼(夜)出现强降水时当日(前一日)沙氏指数、抬升指数、不同高度层的温度露点差情况.结果表明,保山市强降水与沙氏指数、温度露点差呈显著负相关,与抬升指数值呈显著正相关.采用相关性和显著性假设检验确定了6项强降水预报因子和它们各自对应预报值域后,将6种预报因子自由组合成8种预报判据.经预报质量检验从8种组合中挑选出了保山市昼(夜)间出现强降水的预报判据.以20102014年保山市强降水实况进行预报能力检验,该方法对夜雨和昼雨强降水的预报准确率分别为56.00%和60.00%,具有一定参考使用价值.     

S3C2440开发板在某型雷达中的应用

介绍了S3C2440开发板搭载某型号内存在XXX-HA雷达开发中的应用,并对该型号开发板内存初始化过程进行了研究,提出了该系统的最优化设置方案.     

集合卡尔曼滤波同化理论及其在一次暴雨过程中的应用

集合Kalman滤波用于数值试验有着雄厚的理论基础。本文介绍了集合Kalman滤波理论及其技术实现,在此基础上搭建了集合Kalman滤波同化系统,并用MM5模式做同化实际探空资料48小时的试验。试验结果表明:集合Kalman滤波同化探空资料可以改善MM5模式的预报效果。     

地质雷达在某公路路面检测中的应用

介绍了EKKO Pluse 1000A系列探地雷达在路面检测方面的原理,重点对现场数据采集时的天线频率选择、参数选择及室内数据处理、资料解释等方面进行了研究,将研究成果应用于某公路路面检测中,效果较好。     

用四维变分法同化自动站降水资料

用自动站降水资料作了四维变分同化试验.试验表明,由于它的加入,增加了初始场中的中尺度信息,改进了中尺度数值模式MM5的预报,增强了模拟开始阶段的降水量, 改进了降水量的落区预报,减弱了模式开始阶段的"spin-up"现象.试验还表明,自动站降水资料的时间变化信息,在同化时也起重要作用.     

双(多)基地天气雷达技术及其应用

近年来 ,利用双 (多 )基地天气雷达系统进行天气探测受到重视 ,我国用双 (多 )基地天气雷达系统进行天气探测基本上还处于起步阶段。简述了双 (多 )基地天气雷达系统的构成及性能特点 ,分析了它的探测原理 ,给出了它与单基天气雷达网探测结果比较。通过讨论说明了用双 (多 )基地天气雷达系统进行天气探测是有效的和实用的 ,有广泛的应用前景 ,特别对我国在经费有限的情况下尽快获取真实三维风场等天气信息有重大意义     

2008年残奥会一次预报失败天气个例的数值模拟不确定性研究

2008年9月14日一个飑线袭击北京, 城区发生了短时雷雨和大风天气, 而当时的天气预报失败。利用WRF (weather research and forecasting)模式和ARPS (advanced regional prediction system)模式的资料分析系统ADAS (ARPS data analysis system), 研究了模式水平分辨率, 不同观测资料(风云2C卫星资料、MICAPS数据、GTS (global telecommunication system)数据)同化所产生的初始场对这次飑线过程模拟的敏感性。结果表明, 15 km模式分辨率不能模拟出北京的降雨过程, 而5 km水平分辨率模式均能模拟出北京的降雨过程, 只是降雨落区和强度有所不同。不用资料同化的对照试验不能模拟出城区主要降水区。使用资料同化系统ADAS后, 降水落区均有改善。MICAPS资料中河套地区一个探空站的加入, 使得初值中河套地区的东北风比控制试验强, 模拟的飑线比控制试验偏南, 和实况更加接近。     

一次雷达气象数据处理研究

随着雷达技术的不断发展，目前越来越多的航管一次雷达在提供飞机运动学参数(位置、速度、加速度等)的同时，还提供了相应的气象信息．气象信息是为飞行服务的，气象条件与飞行安全的关系是极其重要的．在国际、国内的飞行事故原因中，有很大一部分跟天气或气象保障原因有关，也有不少飞行事故完全是由于天气原因造成的．因此，为飞机的飞行提供相应的气象数据，有着极其重要的意义．     

观测资料同化与有限区模式初期降水预报

选取1991年7月3日至4日出现在我国江淮流域的梅雨暴雨天气过程,针对有限区模式降水预报中“旋转加强”问题,试验2种初值化方法即牛顿连续松弛逼近技术和降水-湿度场调整方案来改进模式的初期降水预报。试验结果表明：(1) 用湿度场调整方案同化观测降水资料,使同化时段降水区的中低层低压系统明显加强,所形成的初值具有较好的中尺度信息;但该方案会出现观测值与模式不协调引起的虚假小扰动。(2) 用牛顿连续松弛逼近技术同化业务观测系统的速度场和温度场资料,所形成的初值场形成了大尺度特征,同时对应江淮雨带的中低层低压系统加强,所形成的初值能够具有一定的中尺度信息。(3) 因此两者结合得到了最好的预报效果。对于梅雨天气过程,牛顿连续松弛逼近技术更有效。     

一种机载气象雷达飞行试验数据处理方法

机载气象雷达是保障飞机飞行安全的重要电子设备。机载气象雷达探测的气象目标非人力可控,由于无法直接获得气象目标的测量数据,一直以来,飞行试验都难以有效评估机载气象雷达探测气象目标的准确性。给出了一种基于地面天气雷达单站雷达图的机载气象雷达飞行试验数据处理方法,实现了对机载气象雷达探测气象目标的强度、位置及形状准确性的有效评估,为机载气象雷达在飞行试验过程中的参数调整及性能考核提供了依据。     

用一维变分方法同化GMS-5反演湿度场及其在降水预报中的应用分析

在应用一维变分方法对GMS-5卫星资料反演的相对湿度场进行了同化分析试验的基础上,进一步分析了通过一维变分方法在MM5模式初始湿度场中融入GMS-5反演湿度场后,对降水预报的影响.分析试验结果表明,应用一维变分方法同化GMS-5反演相对湿度场后所得到的分析场,其均方根误差(rm se)在7个标准等压面上都比背景场要明显减小.均方根误差值在250 hPa下降幅度最大,达到7.1,这相当于12-h预报场rm se下降了48%;下降幅度最小的等压面高度是925 hPa,也达到了1.2,相当于12-h预报场rm se下降了15%.背景湿度场高湿区通常呈带状分布,普遍平滑了中尺度信息.运用一维变分方法融入了卫星信息后,分析场不仅明显改善了背景场湿区偏湿、干区偏干的现象,同时也很好地揭示出了三维湿度场的中尺度细微结构.个例分析表明,将一维变分同化后的GMS-5反演湿度场作为MM5模式的初始湿度场,与直接用NCEP资料的预报结果相比,MM5模式预报的降水强度、降水范围和降水强中心位置均有较明显的改善,更接近于实况观测.     

北京气象局天气雷达回波阻挡订正技术研究

经过多年的建设,我国已经形成了相当规模的天气雷达监测网。由于我国地形起伏和高大建筑物的影响,新一代天气雷达在正常使用的过程中不可避免地会遇到地形遮挡的问题。以北京南郊雷达站为例,利用3 s高分辨率地形数据,充分考虑地球曲率和标准大气折射的影响下,模拟了雷达波束遮挡。根据天气雷达估测降水系统中关于地形遮挡补偿的算法对地形遮挡部分进行补偿,同时对于新增加的建筑物遮挡,增加了人工编辑地形遮挡率。最后利用天津雷达站(未遮挡部分)和北京雷达站(遮挡部分)重合的部分来验证地形遮挡补偿的有效性;此方法显著提高了混合扫描反射率产品(HSR)及降水类一系列衍生产品的质量。     

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。     

浙江省近海QuickSCAT风场资料同化模拟风速效果垂直变化

为了提高风速模拟预报的准确性,利用中尺度区域模式(weather and research forecasting model,WRF),同化QuickSCAT风场资料,模拟浙江省近海风场。与实测值对比后发现同化后模拟效果得到提升,特别是在四、七月份得到了显著的提升。在300~2 000 m不同高度同化模拟与未同化模拟结果对比中发现,1、4、7月份大部分区域同化模拟风速小于未同化风速,有利于提高模拟效果;同化后对初始场的优化会被模式约束向上传递,优化更高高度的模拟结果,但这种传递有其极限,效果随高度增加逐渐稳定甚至减小。而10月份由于台风和南退副高的影响,同化模拟风速大于未同化模拟,大部区域两者间的差异会随高度增加而增加。