风剖面在中尺度试验中的应用

1985年5、6月间,以俄克拉何马—堪萨斯为中心进行了一个暴风尺度气象业务和调查研究初步地区性试验(PRE-STORM)研究,应用了许多最新的探测技术。用两个中尺度飑线系统的实例描述美国高原初夏强对流环境的剖面特征。6月10～11日通过堪萨斯附近的Liberal和Mcpherson剖面的飑线系统是强列的,且排列结构也很完整。用以研究通过俄克拉何马的诺曼剖面的6月26～27目的系统连续性较小。对这种较强烈的活动,两个剖面提供了飑线系统过程较好的风资料。两系统中尺度结构的共同性,如强烈的逆转风剖面被飑线后面的中层后部流入急流和飑线前的低层顺转风覆盖,两个剖面及通常的雷达探测的时间系列都得到证实。     

风廓线雷达资料在天气业务中的应用现状与展望

风廓线雷达是目前我国着重规划发展的垂直风廓线探测设备,其探测资料对天气预报预警具有重要价值。本文回顾了风廓线雷达资料在灾害性天气监测和预报中的应用,阐述了业务应用中存在的主要问题和未来发展的方向。风廓线雷达探测产品能够监测不同尺度天气系统的结构和演变,估计降水相态以及雨滴谱分布的云微物理信息,其提供的高空风资料进入快速同化系统和中尺度模式可以提高预报准确率,最后介绍了风廓线雷达单站和组网资料在强对流天气监测和业务中的应用情况,为预报员通过利用风廓线雷达资料了解天气系统的中尺度信息提供了一定的参考。     

风廓线仪系统探测试验与应用

在简述大气风廓线仪和电声探测系统结构及探测原理的基础上, 对廓线仪探测资料与同步探空仪资料进行了对比, 验证了风廓线仪资料的可信度, 并应用风廓线资料分析了梅雨锋期间中尺度降水的对流特征和相关问题。结果表明:大气风廓线仪对水平风的垂直结构有较强的探测能力, 能实时监测中尺度降水期间风的垂直切变和对流特征, 有助于提高临近天气预报的精度, 准确预报降水。     

上海浦东机场一次连续出现的强对流天气对比分析

2006年6月22日从中午至半夜,上海浦东机场连续发生了3次强对流天气过程,对飞行安全及航班的正常都造成了很大影响.利用各种常规观测、多普勒雷达、卫星云图及风廓线仪等资料,对6月22日的连续性对流过程进行对比分析.发现此连续对流过程中3次强对流天气发生、发展过程具有明显差异,其触发机制也各不相同.其中第一次强对流天气为局地热力对流;第二次强对流天气为锋面过境引起的飑线过程;而第三次强对流天气是伴随中尺度低压环流的对流过程.在各次强对流过程发生前,浦东机场风廓线仪资料中均出现明显的风向的垂直切变,具有较好的预警意义.     

华北飑线系统的结构与演变特征

1983年6月27日有一次飑线群影响华北、华东地区的七个省市。本文利用天气雷达、卫星云图、高空探空测风和地面加密观测等资料,对飑线系统的结构与演变作了综合分析。飑线群由四个飑线系统组成,它们相继发生发展组成一次影响范围大、持续时间长的强对流天气过程。 本文提出了华北地区飑线系统生命史的中尺度天气模式,包括组织、扩展和消散三个阶段。生命史总共3—5小时。在组织阶段,几个孤立分散的对流单体组织成一条对流带——飑线。在扩展阶段,对流带扩展成一个中尺度对流系统——飑线系统,它包括系统前缘的飑线和后部不断扩大的砧云     

大气廓线综合探测系统及其应用技术

介绍了大气廓线综合探测系统——风廓线仪与RASS雷达的工作原理，并以具体实例来说明这种探测技术在国外高空探测领域中的广泛应用。它可以被用来推算湿度廓线，探测锋的热动力结构与垂直风结构，诊断热带地区行星边界层和降雨云系统。通过对中日科技人员2002年夏季在安徽省肥西县进行的中尺度天气观测试验资料分析，阐述了用风廓线仪和RASS雷达资料反演0．2～2．2km高度范围内湿度廓线的方法。     

风廓线仪研究现状与应用初探

风廓线仪是新一代大气遥感测风系统。简述了风廓线仪的工作原理，介绍了其应用研究现状，采用澳门和香港风廓线仪资料分析了热带风暴“圆规”影响时的特征，表明在热带风暴的影响下，风向转变非常快，并且在其登陆前后风向发生了明显的转变。从澳门和香港风廓线仪资料的对比及香港风廓线仪资料与探空资料的对比分析可见，风廓线仪测量的数据有较好的一致性，在珠江三角洲地区应用的前景是很广阔的。     

风廓线雷达与天气雷达风廓线数据的融合及应用

风廓线雷达与多普勒天气雷达风廓线产品均可以获取高时间分辨率的高空风信息,但两种遥感测风的探测原理及时空代表性不同。在对风廓线雷达进行质量控制处理、剔除降水粒子空间不均匀分布对数据可信度影响之后,根据风廓线雷达与天气雷达风廓线数据探测原理差异,进行不同时间代表性的风廓线数据的空间匹配试验,确定与天气雷达风廓线数据进行融合的风廓线雷达数据最优时间分辨率,结果为1 h。利用2015年7月北京南郊观象台的探空、风廓线雷达、天气雷达测风数据进行三种高空风的一致性比对,结果表明三种测风数据具有较好的一致性,均方根误差分别为2.3和2.5 m·s~(-1);60、30以及6 min不同时间代表性风廓线雷达数据与天气雷达风廓线数据之间的均方根误差分别为2.6、2.8及3.1 m·s~(-1),60 min数据的融合效果最佳,低空尤其明显。利用广东省2014年5月的风廓线雷达观测网以及天气雷达网风廓线数据进行了高空风场的融合分析试验,融合分析场提供了更为丰富的高空中尺度水平风场信息,低空的涡旋更加明显。     

边界层风廓线产品在一次短时强对流天气中的应用

风廓线仪拥有高时、空分辨率探测能力,可做为多普勒雷达的重要辅助手段,为短时临近天气预报预警提供重要的监测信息。本文利用位于长春市气象站的CFL-03边界层风廓线仪并结合其它探测手段,对2008年9月17日发生在吉林省境内的区域性强雷暴天气过程进行了分析,初步探讨了风廓线产品对冰雹预警的指示性作用,揭示了风廓线产品在强对流天气监测预警过程中的重要作用。     

风廓线仪与气球测风资料的对比分析

利用风廓线仪和气球同步探测风场资料对比,分析了风廓线仪探测风场资料的可靠性。结果表明：在稳定天气过程中,由于风廓线仪的探测盲区和地物杂波的影响,自地面至高空200m范围内,廓线仪探测的风向、风速与气球探测的风向风速值有一定偏差,200m高度以上风廓线仪和气球探空所测得的风场廓线具有很好的相关性;在复杂天气过程中风场廓线形状出现较大偏差,主要原因是由于气球探空资料在各高度层之间的整体连续性方面存在明显不足,而风廓线仪的观测资料无论在各高度层之间还是整体连续性方面都明显好于气球探空。这与在较高海拔地区,气球观测期间的大气局部不稳定有关。由于气球在经过某高度层时的取值明显受到当时大气层局部小湍流活动或者较强的下沉或上升气流影响,使气球经过该点时的位移与其相邻两点之间出现明显的飘逸,从而造成气球在某个高度范围内的风资料观测值出现较大偏离。但由于探空气球的资料不连续,无法准确判断气流扰动情况,而风廓线仪获取的不同高度上的风资料是10min内的平均观测值,一般不受小范围的空气扰动而出现较大偏离,另外,风廓线仪的观测是连续的,每组观测值之间只存在10min的时间差,通过对前后几组数据的对比分析,可以明显看出当时气流的扰动情况。因此,风廓线仪探测在资料的连续性和分析气流扰动情况,尤其是大尺度湍流活动方面更有探空气球不可替代的作用,风廓线仪观测资料的可靠性具有良好的应用价值。     

应用多种探测资料对比分析两次突发性局地强降水

为了做好突发性局地暴雨的临近预报和预警,利用常规天气图、BJ-ANC系统的北京区域雷达拼图和VDRAS风场、地面自动站、风廓线雷达的水平风垂直廓线、卫星云图等多种探测资料,对2009年7月13日和2008年8月14日北京城区的两次突发性强对流局地暴雨天气的影响系统和中尺度系统进行了对比分析,提炼了城区突发对流性暴雨预报预警的预报着眼点。分析表明：两个个例在水汽输送条件、中低层的动力条件、冷空气侵入等方面有有利的天气尺度条件;暴雨之前卫星云图上介于南北两个系统之间的晴空区、对流系统的发生发展与1 km以下的中尺度辐合中心的联系等方面有相似之处;而在雷达回波的移向移速、各层VDRAS风场配置及风廓线雷达资料中水平风垂直廓线结构等方面有差异。通过分析研究,进一步提高了运用高时空分辨率资料作短时突发性对流性暴雨的预报能力,这对于主汛期的预报和服务工作有十分重要的作用。     

2005年北京城区两次强冰雹天气的对比分析

冰雹等强对流天气是北京夏季预报和服务的重点，针对2005年发生在北京城区的两次强冰雹天气，利用常规探测和自动站、雷达、风廓线等资料进行天气动力学和中尺度对比分析，结果表明：这两次冰雹天气在环流形势、局地气象条件和中尺度系统等方面有明显差异，5月31日的高低空急流配置、能量和风的垂直切变等更有利于强雹暴的发生；超级单体回波是5月31日北京城区降雹的直接影响系统，6月7日为典型的飑线天气过程，两次过程中雹云的发展演变、冰雹的落区与地面中尺度系统都有较好的对应；造成5月31日城区降雹的对流系统为中-γ尺度，6月7日为中-β尺度，因此5月31日冰雹天气的预警难度较大，今后需充分应用高时空分辨率的探测资料做好此类突发性天气的监测和临近预报。     

风廓线雷达资料在一次强对流天气过程中的应用

通过分析2010年6月28日广州市南沙区强对流天气过程的风廓线雷达资料发现：风廓线雷达测得的温度廓线资料可以很直观地显示边界层逆温及高温区域随时间的变化;风廓线雷达产品（垂直速度和信号噪声比）能清楚地反映降水的开始、结束以及降水的强度;风廓线雷达可以很好的监测到低空急流的发生发展及水平风的垂直切变．对强对流天气的预报有...     

边界层风廓线仪多普勒频谱高度图综合应用初探

文章介绍了边界层风廓线仪多普勒频谱高度图的原理,并且给出了无降水、有降水、降雪、速度折叠、地物杂波、外界信号干扰等典型的多普勒频谱高度图型。研究发现,多普勒频谱高度图除了可以从中提取测风产品所需的数据外,该在线显示的图形还实时提供了许多其他潜在的气象信息,并可用于：连续监视测站上空天气;提前了解测站上空风的垂直切变;发现并确定降水起始时间;在线估测风向风速;实时判别降水云底高度和0°层的范围;验证和解释风羽剖面图产品中的奇异现象;帮助固定和移动风廓线仪选址;诊断风廓线仪系统故障;评价风廓线仪系统软/硬件性能优劣等。文章指出：深入发掘边界层风廓线仪在降水天气系统中进行高时间密度探测的潜力,使得它可以晴雨两用,对今后将边界层风廓线仪配备到一般气象观测站,提高单站天气监测/预警能力和开展精细化天气预报意义深远。文章还对当前商业化的边界层风廓线仪提出了具体的改进意见,以满足频谱在线分析的需要。     

上海一次龙卷风过程分析

在分析环流背景的基础上结合风廓线仪探测资料对“990 90 6”龙卷风作了较为详细的物理剖析。分析发现 ,途经上海市的 990 9号热带风暴的残留涡旋由于西风槽的切入 ,动量迅速增大 ,形成中尺度强对流辐合云团 ,其中生成了 4个龙卷风暴。龙卷风暴在成熟阶段其环境气团的低空暖气柱逆温结构十分明显 ,垂直测风突然逆转了 36 0°。沙氏指数 SI小于 - 6℃ ,气层极不稳定。     

一次影响江西的致灾性飑线天气成因分析

利用常规探测、加密自动站、多普勒天气雷达和风廓线雷达等资料,分析2012年4月10日发生在江西省中北部地区的一次致灾性飑线天气过程,着重分析该过程形成的有利环境条件及强对流持续加强的原因。结果表明,此次过程由槽前暖平流强迫触发形成,并由飑线和非飑线上的超级单体风暴共同影响;强垂直风切变的存在、适宜的0/-20℃高度和"上干下湿"的结构配置是形成地面降雹和雷雨大风的有利环境条件。地面中尺度辐合线和中尺度温度锋区在江西中北部地区的长时间维持,也是飑线及非飑线上的超级单体风暴在江西境内持续加强的有利条件之一。强对流回波形成于地面温度梯度较大处,且位于风场辐合附近。     

一次长江三角洲飑线的综合分析

该文利用多种气象资料（包括常规观测、卫星云图、自动气象站、多普勒气象雷达以及风廓线仪资料），综合分析了2002年8月24日发生在长江三角洲的一次飑线过程。发现该飑线产生于一个中尺度对流系统（MCS）当中，地面冷锋、副高边缘的高能水汽输送带与高空小槽配合，使该MCS得以发展和加强，副高南撤和下游有利的动力和层结条件使得MCS中的雷暴群发展为飑线，并迅速东移南压，产生了大范围雷雨大风天气。多普勒雷达、自动站及风廓线仪的资料还很好地揭示了该飑线的发生、发展、爆发过程及其回波和风场的空间结构特点。     

风廓线雷达产品数据置信度研究

随着风廓线雷达技术的发展,高空风探测参量越来越多,数据精度不断提高,探测能力得到了极大提升。评估风廓线雷达数据置信度是风廓线雷达应用中需要解决的重要问题。本文基于径向数据和风场合成两个阶段,在风廓线雷达数据反演过程中形成数据置信度算法,并引入噪声电平。同时,利用南京同站址风廓线雷达和探空1 a的资料进行匹配比对,对置信度算法性能进行评估,结果表明该置信度算法可行。将置信度算法植入风廓线雷达数据处理软件中,能实时输出含置信度的风廓线雷达产品数据,有利于预报人员合理使用置信度较高的风廓线雷达产品数据。对于置信度较差的产品数据进行分析,可有助于及时发现雷达的潜在故障。     

风廓线雷达测风精度评估

采用风廓线雷达5波束探测模式的数据对测风精度进行评估分析,用垂直波束和其中两个相邻倾斜波束的探测数据构成一对计算因子,通过对同一距离高度上的4对计算因子进行误差分析,评估风廓线雷达的测风精度,得到水平风在垂直指向连续高度上的精度。对北京延庆CFL-08风廓线雷达2010年3,6,9,12月4个典型代表月份逐日连续探测资料进行了处理分析,结果表明:该雷达满足风速误差不大于1.5 m·s-1、风向误差不大于10°探测精度要求的最大探测高度6月、9月为8 km,3月、12月为6 km,基本符合该雷达探测高度的设计要求。信噪比、大气风场的不均匀性是影响雷达测风精度的主要因素:信噪比影响了高空的测风精度,-15 dB可以作为判断雷达测风可信数据最大探测高度的阈值;晴空大气出现的风场不均匀性对风廓线雷达的测风精度影响不大,降水出现时环境风场不均匀性造成水平风向、风速的测量误差较大,不能满足测风精度要求,特别是对流性降水发生前的1~2 h,水平风向、风速的方差增长迅速,可以作为强降水出现的预警指标。     

热带风暴“天鹅”暴雨的中尺度特征及风廓线雷达资料分析

利用风廓线雷达资料、自动气象站逐时降水资料及FY-2C卫星红外亮温（TBB）资料,分析2009年8月6日热带风暴＂天鹅＂引发的南沙区暴雨过程,结果表明：热带风暴中发生发展的中尺度对流系统（MCS）是此次暴雨的直接原因,而弱冷空气从对流层低层入侵＂天鹅＂环流系统为MCS发生发展提供有利的条件;风廓线雷达信号噪声比的大小反映了探测范围内中尺度对流系统（MCS）的强度及降雨强度;风廓线雷达水平风资料很直观地显示了＂天鹅＂活动期间边界层内低空急流的持久存在;强降水出现与低空急流脉动及其在垂直方向上传播关系密切;边界层内出现强烈的逆温层分布与雷暴的发生相对应。