ROSE系统在沈阳一次强冰雹过程分析中的应用

介绍新一代天气雷达业务建设软件ROSE系统,并通过ROSE产品结合地面自动气象站资料、高空天气图、探空T-lnp图、雷达组网拼图对沈阳2011年8月21日一次强冰雹过程的发展、演变及结构特征进行了分析和研究.分析表明:此次冰雹过程是在高空槽和风场辐合大尺度天气背景下,对流有效位能CAPE、垂直风切变及雷达回波特征均满足强冰雹发生的条件;通过分析降雹前后多种雷达导出产品提出强冰雹客观临近预报的一些指标.     

基于模板匹配法的长乐雷达强超折射回波识别

我国有许多新一代天气雷达架设在高山上,由于海拔高度较高,加上地球曲率的影响,在使用VCP11/VCP21模式探测时,造成较大的探测盲区,对低层降水回波的探测能力严重不足。长乐新一代天气雷达经过调整观测模式后,采用负仰角扫描有利于中小尺度灾害性天气系统的监测和预警,但同时会带来地物回波增强、海浪回波及超折射等负面效应。基于此,通过大量个例统计并分析长乐雷达在特定大气条件下的强超折射回波特征,借助模式识别理论提出了一个新方法"模板匹配法"识别强超折射回波。利用大量强超折射回波数据的检验和分析,结果表明该方法能够在不影响负仰角扫描模式下有效滤除长乐雷达的强超折射回波。目前该方法正在试运行,即将应用到中国新一代天气雷达建设业务软件系统开发ROSE项目中。     

新一代天气雷达产品综合显示系统的设计与实现

针对强对流天气监测业务及预报预警服务需求,并充分发挥新一代天气雷达组网建设的效益,设计开发了具有自主知识产权的新一代天气雷达产品综合显示系统。该系统根据地市级气象部门天气雷达产品的数据源现状,基于GIS几何对象模型和分布式实时数据流处理框架对多台雷达产品数据进行快速处理和网络传输;结合网络地理信息系统(WebGIS)技术提供雷达产品Web地图服务接口;采用HTML5技术实现雷达产品对比分析显示功能。     

基于Delphi和MapX组件的新一代天气雷达拼图系统

以辽宁省电子地图为基础数据,利用Borland Delphi为主要软件开发平台,基于COM技术的可编程OCX控件MapX开发了辽宁省新一代天气雷达拼图系统。该系统发挥了地图控件显示处理地理信息的优势和面向对象语言编程的灵活性,实现了新一代天气雷达拼图在电子地图上的"显示和缩放"、"漫游"和"图层控制"等功能。论述了雷达产品的坐标系转换原理、地图投影的选择、雷达重叠区域回波处理和栅格图像的配准以及MapX提供的数据绑定和临时图层生成方法,实现了雷达数据的地图加载。     

多普勒天气雷达地图系统的设计与实现

根据国家测绘局提供的地理数字线划图数据DLG及中国新一代天气雷达CINRAD所需地图投影变换后的数据格式，研究天气雷达地图信息处理技术，设计了相应的系统软件。该雷达地图生成系统能够根据国家测绘局提供的地图数据实时生成符合我国CINRAD要求格式的全国任何一个地点指定探测范围内的地图，并可在雷达数据终端和雷达产品进行叠加显示。     

《新一代天气雷达灾害性天气警报和临近预报系统》应用

主要介绍河南省气象台2007年引进中国气象科学研究院研制的<新一代天气雷达灾害性天气警报和临近预报系统>的结构和产品,本地化参数设置和资料传输处理,以及在2007年汛期的业务使用情况.该系统充分利用新一代天气雷达基数据,除了可以显示常用产品外,还生成"逆风区识别"、"中气旋识别"、"暴雨回波识别"、"飑线识别"、"风暴识别"、"强冰雹识别"以及1到3小时"降水临近预报"、"回波外推预报"和"雷达雨量计联合估测降水"、"定量估测降水集成"等一系列业务应用产品,在强对流天气监测与预警中具有明显的指导和预警作用,是实际业务工作中不可缺少的工具之一.     

天气雷达风暴跟踪信息拼图技术设计与应用

基于天气雷达风暴识别跟踪信息STI（Storm Tracking Information）拼图技术设计与应用,对该技术在江西雷电、雷暴大风、冰雹等强天气监测预警能力进行了分析。结果显示：通过对江西8部天气雷达的STI产品进行雷达算法解码,建立STI数据库,按照雷达拼图时间间隔,从数据库中调入STI数据进行15 min、30 min、45 min和60 min路径显示,形成多部雷达的组合STI产品。组合STI产品弥补了单部雷达的不足,对于判断未来1 h回波的移动方向、移动速度有明显的指示意义。而密集指向区对应于回波未来位置的确定效果更好,考虑到整体移向的修正位置更佳,在多次飑线、冰雹等强天气过程中得到了验证。组合STI产品还有助于识别回波系统,对于多个系统并存的天气过程中有很好的对照价值。密集指向区的出现说明回波系统进入发展旺盛期,密集指向区的消失预示着回波系统明显减弱。     

CINRAD三维拼图产品显示系统

新一代天气雷达三维拼图产品显示系统是采用三维VTK(Visualization Toolkit)技术,结合具体的空间体绘制算法,开发的显示平台。此显示平台针对中国气象科学院国家灾害天气重点实验室开发的新一代天气雷达3D组网拼图产品,在兼顾实时处理和事后分析的需求下,实现了包括X,Y,Z平面在内的空间任一切面的雷达回波强度显示,运用光线投影算法实现了雷达回波数据的空间整体三维重建显示。同时结合多种产品的二维平面显示功能以及二维和三维的交互功能,更为直观和全面的展现了空间回波的分布状况,使得三维组网产品的优势在业务系统上得到更大程度的发挥。     

基于C/S架构的雷达产品分发系统的设计与实现

提出一种多普勒天气雷达产品分发系统的实现方案.通过解决雷达产品生成子系统（RPG）与主用户终端子系统（PUP）之间的有限制连接导致无法接人过多PUP用户的问题,实现了新一代天气雷达产品的跨区域共享及显示.     

天气雷达数据三维可视化技术及应用

本文结合天气雷达数据三维空间定位公式与任意基线雷达反射率因子垂直剖面算法,提出三维可视化Marching Cubes改进算法,在该算法基础上研发天气雷达数据三维显示系统,并使用此系统对雷达观测实例进行了三维分析应用。结果表明:相对于二维平面的分析显示,三维可视化技术可以提高气象工作者对天气雷达回波数据的直观理解,更有效地分析出整个回波的轮廓和云内部回波分布情况,对于把握强回波的演变状况很有意义。     

硬件故障导致雷达回波错误数据质量控制方法

雷达硬件故障直接影响数据质量,故障数据进入共享系统后不但影响本地预报员对天气系统的分析和判断,对国家级业务系统也会产生严重影响。目前,对雷达资料的数据质量控制主要针对非气象回波,对于雷达硬件故障导致的数据错误还缺乏有效的质量控制方法。该文对河北省石家庄CINRAD/SA雷达2004—2013年硬件故障时的基数据和回波特征进行分析,研究雷达故障导致的数据错误与故障类别的相关性及对数据和回波的影响。结果表明:雷达硬件故障导致的数据错误对基数据的完整性、数据位置和强度信息产生影响,发射机和接收机系统故障主要影响雷达数据的强度信息;伺服系统故障主要影响数据的位置信息。提出通过对雷达数据完整性和位置信息的检查,根据硬件故障影响雷达回波形态、位置、范围和强度等图像特征,利用基于模糊逻辑自动识别雷达硬件故障导致的错误数据的质量控制方法。利用石家庄雷达站2004—2013年雷达故障数据进行了识别效果检验,对故障数据的总体识别率超过90%,能较好实现对硬件故障导致的数据错误质量控制,是现有雷达运行正常情况下针对非气象回波的雷达数据质量控制方法的补充。     

网上雷达回波经纬度定位系统的设计与建立

基于气象业务的需要,开发了网上雷达回波经纬度定位系统。该系统能够依托于网上雷达图像进行回波的定位,包括回波高度,回波相对雷达站的距离、方位角,相对炮点的距离、方位角、作业时的仰角。可以为人影作业时作业时机、打炮方向及仰角提供更精确信息,减少盲目性,提高增雨(防雹)作业效率。该系统用Visual C 编程,界面友好、直观,操作方便、快捷,具有很强的实用性。     

河南省气象观测数据综合服务平台的设计与实现

概述了河南省气象观测数据综合服务平台整合、集约的设计原则及总体框架,介绍了平台的数据收集、质量控制、站网管理和平台展示等主要功能及SqlServer存储视图、SOA架构、Android定位、WebGIS及等值线等关键技术的实现。该平台以用户为中心,坚持集约、统一、智能、易扩展、易维护的原则,采用分层架构进行科学设计和布局,分四个层次、五类用户对整个平台进行开发。气象部门、外部门共享数据业务人员均可通过河南省气象观测数据服务平台获取需要的数据,提高了业务人员的工作效率。该系统业务化后,实现了自动气象站、区域站、土壤墒情、雷达回波、卫星云图等实时观测资料及外部门(环保、水利)数据在全省实时共享,充分发挥了这些数据的效益,促进了河南省气象信息化能力进一步提升。同时,气象业务人员及外部门决策用户可随时通过手机APP获取气象数据,为各级政府防灾减灾科学决策提供参考。     

基于组播技术的新一代天气雷达实时共享网络

利用CINRAD/SC新一代天气雷达系统支持组播传输的功能,将组播技术应用于雷达资料实时共享网络的组建中,在已经建成的市县宽带网络基础上,实现市到县雷达数据实时共享,使县级台站除不能对雷达工作方式进行控制外,对雷达回波的其他显示功能和地图信息设置均等同于雷达站,解决了以往雷达资料共享中因雷达完成体扫、数据存储、数据上传和下载等环节所造成的延时问题,为基层台站依据雷达回波实时变化特征,及时准确地指挥人影作业提供了保障。     

“98.7”武汉市特大暴雨的中尺度分析

使用红外云图、雷达回波、武汉市城区自动雨量站和地面中尺度观测资料，对1998年7月21－22日武汉市历史上罕见的特大暴雨进行了分析。概括了武汉市特大暴雨的时空分布，云图和雷达回波演变特征以及中尺度天气系统。为此后进行武汉市特大暴雨的预报提供有价值的参考依据。     

“碧利斯”与“圣帕”引发湘东南特大暴雨雷达回波对比分析

利用多普勒天气雷达、常规气象观测等资料,从雷达气象学和中小尺度天气学出发,对引发湘东南特大暴雨的两次强热带风暴"碧利斯"与超强台风"圣帕"进行了对比分析.结果表明:两次过程均为东风带系统影响,地形增幅作用显著.螺旋带状、弥合加波阶段是造成强降水的主要时段.均有低质心暖性降水虽波特征,降水效率高."列车效应"是造成特大暴雨的关键,但形成方式不同:"碧利斯"主要由带状回波形成,而"圣帕"主要由回波在同一区域加强形成."碧利斯"回波强度、回波顶高均大于"圣帕"过程,对流更旺盛,范围小而雨强大,与西风带冷式切变线暴雨回波相似."圣帕"回波均匀,持续时间长,与西风带暖式切变线暴雨回波特征相似,回波移动缓慢,降水总量大.两次过程都有暖平流上叠加辐合风场的特征,形成了有利于强降水的环境背景.中γ尺度"大风核"造成有组织的次级环流,可能是"列车效应"形成和维持的主要原因.谱宽表明,受地面的摩擦作用,低层有强烈的湍流和乱流,有利于低压中心从低层减弱.中层为强而稳定的气流,有利于气旋强度的维持,形成长时间强降水.     

“北京气象”手机客户端气象信息GIS快速可视化技术

随着移动互联网和智能手机技术的发展,客户端APP应用是满足便捷、高效、可移动、可定位气象信息服务的重要途径和手段。通过对格点天气、雷达回波、专题图等更新频次高、空间分辨率高、数据量较大的气象信息手机客户端GIS快速可视化关键技术的研究和实践,提出在服务器端应用支撑层部署Surfer专业绘图软件,在客户端数据资源层部署Google预先渲染好的离线栅格瓦片地图,应用支撑层部署开源的OpenLayers WebGIS二次开发组件,在两端应用逻辑层采用数据缓存和分布式存贮技术的手机客户端气象信息GIS快速可视化J2EE技术架构,实现了格点产品、雷达回波、专题图等气象信息GIS快速可视化展示。     

台站级CINRAD/SA雷达数据质量检测技术及应用

新一代天气雷达产品均由雷达基数据直接或通过算法等生成的,可能会出现数据质量问题,因此,利用雷达基数据和雷达主要状态信息,开展数据质量检测,能及时发现雷达回波强度异常值、无回波、奇异回波图等问题。本文对CINRAD/SA雷达运行的性能参数、监控信息、报警信息进行梳理,形成判据及阈值,并对江苏省SA雷达异常回波、基数据进行统计、分析,以解决由于雷达本身原因造成的回波异常,构建台站级雷达数据质量检测的方法,重点对雷达基数据进行数据质量检测,及时发现异常回波、无回波等数据质量问题,通过短信预警,指导台站进行维护维修,从而限制由于雷达自身原因造成的异常回波资料进入预报领域。