用增强显示红外云图测梅雨锋强降水的探讨之二

在1983年《气象》第一期上刊登的《用增强显示红外云图测梅雨锋强降水的探讨》一文中,我们提出了由统计回归分析得出的定量估计梅雨锋强降水的模式P_n=-1.03 0.42n~2 0.02nS_n,其中n为增强红外云图上云区的增强灰阶数,S_n为n灰阶在云图上经过换算后的面积(毫米~2),P_n为n灰阶覆盖区的每小时降水量(毫米/小时)。该模式是在低分辨GMS云图上的原11、12、13、14、15—16灰阶被分别增强调整为1—5灰阶时统计得出的。对其它增强情况,应用此模式时需作适当修正。研究区间为28—34°N、111—123°E,云型为中尺度或中间尺度云团。本文对该模式加了经验修正;为着眼于强降     

梅雨锋降水性云的数值模拟——用暖云数值模式估算和分析梅雨锋降水的尝试

本文将江淮地区梅雨期的持性层探空资料和相应云区的增强显示红外云图参量值输入改进的一维半非常定暖云数值模式进行了数值试验。仅对其中三类不同降水强度的模式云的发生发展过程及其演变特征作了数值分析,并提出了一种用云模式的输出雨量(模式雨量)来预测梅雨锋降水量的简单方法。结果表明,本文云模式在研究梅雨锋降水性云的宏、微观结构和估算梅雨锋降水量等方面有一定使用价值。     

梅雨锋降水性云的数值模拟--用暖云数值模式估算和分析梅雨锋降水的尝试

本文将江淮地区梅雨期的持性层探空资料和相应云区的增强显示红外云图参量值输入改进的一维半非常定暖云数值模式进行了数值试验。仅对其中三类不同降水强度的模式云的发生发展过程及其演变特征作了数值分析,并提出了一种用云模式的输出雨量(模式雨量)来预测梅雨锋降水量的简单方法。结果表明,本文云模式在研究梅雨锋降水性云的宏、微观结构和估算梅雨锋降水量等方面有一定使用价值。     

梅雨锋暴雨云的演变特征及其降水量的预测——数值模拟研究

本文将江淮地区梅雨期的探空资料和相应云区的增强显示红外云图参量值等输入改进的一维半非常定简化积云数值模式作了数值模拟试验。模拟结果展示出梅雨锋暴雨云是靠多个“上升—下沉循环过程”成云致雨的,其自组织现象—振荡现象可能是造成梅雨锋持续降水的重要机制。本文还提出一种用云模式的输出雨量(模式雨量)来预测24小时内的不同时段的地区累积降水量的简单方法。结果表明,本文云模式在探讨梅雨锋暴雨云的宏观演变特征和预测梅雨期降水量等方面有一定参考价值。     

中尺度云团发展过程及其强降水的增强红外云图分析

本文分析了1982年6月19—20日长江中下游三个中尺度云团的发生发展过程,着重对它们的增强红外云图特征及其强降水进行了较详细的阐述。用已有的梅雨锋强降水模式估算这些中尺度云团在云图时刻后一小时和三小时的降水量,并与实测值作了比较。结果表明:增强红外云图是研究中尺度云团强降水发展过程的有效工具;梅雨锋强降水模式也可用于江淮流域6月份中尺度云团的强降水估算。     

2011年梅汛期一次暴雨过程的对流涡度矢量方程诊断分析

利用NCEP FNL资料、FY-2E云顶亮温、常规观测及加密自动站降水量等资料,以及高分辨率中尺度模式WRF V3.3的模拟结果,结合对流涡度矢量方程对2011年6月一次江淮梅雨锋暴雨过程进行了诊断分析。结果表明,模拟结果再现了该次暴雨过程的降水特征,该过程主要受地面低压及梅雨锋锋面系统的控制和影响,其中6月14-15日为所选暴雨个例最旺盛的阶段,且该时段伴随梅雨锋上中尺度对流系统的移动发展和梅雨锋锋生。对流涡度矢量及其垂直分量的倾向方程的诊断分析表明,对流涡度矢量垂直分量的局地变化主要受非绝热加热项的影响;而非绝热加热与次级环流和梅雨锋锋生的关系说明中尺度对流活动与梅雨锋锋生存在类CISK机制的反馈关系。因此,对流涡度矢量,特别是其垂直分量可以用来诊断和揭示伴随非绝热加热的中尺度对流系统与梅雨锋锋生之间的关系。     

中国东部地区卫星估计降水系统及其应用

基于两年的地面观测和GMS-5静止卫星云图等资料样本库,采用多元回归方法建立了中国东部地区六小时降水量分级估计业务系统。在大片层状云、孤立对流云等不同性质的降水条件下对该系统进行业务试运行,结果表明：1)使用多通道卫星云图资料,特别是红外和水汽通道亮温差、红外亮温的时间变率等云图衍生资料,可以有效的提高卫星定量估计降水准确率。2)由逐日实时资料库建立的回归估计方程,每6h更新一次,大大地改善了大片厚卷云和特殊地形引起的空报。     

利用静止卫星红外云图资料估计地面降水

介绍了长江上游的地面降水估计系统，该系统直接利用原始的云图资料，通过精度较高的非线性插值定位方法尽可能的保存其原有精度，并引用美国佛罗里达州中尺度气象试验及有关降水估计的先进研究成果，根据云体面积、性质估计出总降水量后，再利用当时的探空资料进行修正以得出符合当地实际情况的总降水量和平均雨深．在分析过程中采用大量自己研制的新的分析方法，提高了降水估计的精度，丰富和健全了系统的功能．     

浙江省2021年梅雨及台风期间雷达估测降水产品效果评估

利用2021年6一9月浙江省3667个包括区域站在内的站点观测资料,对同期雷达定量降水估测(QPE)产品进行统计分析,并主要针对期间的梅雨及台风“烟花”“灿都”天气过程进行产品的诊断评估。结果表明:(1)雷达估测降水产品对台风的降水估计整体效果较梅雨好;(2)从整体估计结果上看,1~3h相关系数较低,偏差较大,但随着累计时效的增长,QPE与地面观测结果的一致性提高,相对偏差的随机性减小;(3)QPE产品在不同累计降水时效内均会高估小雨时地面雨量计的降水量。     

卫星面降水估计人工神经网络方法

介绍了人工神经网络原理和卫星云图估计降水的原理.从GMS红外卫星云图资料中抽取12个降水云图特征量,构造了网络结构为12-98-7的降水估计人工神经网络模型,并用1993年的小时地面雨量资料和GMS数字云图资料对神经网络模型进行训练,用1992和1994年资料对该神经网络模型分别进行测试.在日面降水估计试验中,地面雨量计值和卫星估计降水之间的相关系数分别为0.94和0.97,相对误差分别为41%和32%.     

梅雨锋暴雨区内中尺度雨带的分布及其演变

本文通过对1983年6日24日南京地区的一次梅雨锋暴雨过程的雷达回波、地面降水以及探空资料的综合分析,详细讨论了梅雨锋暴雨区内中尺度雨带的分布及其形成和演变过程。结果表明,发展成熟的中尺度雨带,往往能造成较大面积的强降水。     

GMS-5四通道云图的自动分类及其在定量降水估算中的应用

根据日本地球静止气象卫星（GMS-5）云图的新特点,运用动态分类方法对GMS-5四通道卫星云图进行分类,得到各种云类及地表。并由分类结果,根据一维云模式得到的对流云对流核心云顶温度与降水之间的关系,对层云和对流云做定量降水估算。并用1995年8月31日的云图资料进行对流云和层云的降水估计试验,将估算出的降水率和降水面积与地面1 h的观测降水资料进行比较,结果表明：假如设置40%为降水的允许误差,那么降水估计的准确覆盖率将达到70%。能在业务应用中推广,并且该方法可以应用到即将发射的风云2号气象卫星资料处理     

大规模城市化对梅雨建立影响的数值试验

利用WRF V3.1.1中尺度数值模式,对2004年梅雨的建立过程进行了模拟,详细分析了6月14、15日梅雨建立过程中大规模城市化对降水及梅雨锋垂直结构的影响。研究表明:将城市改为农田后,模拟的6月14日几个降水中心的降水量明显减小,西北方降水明显增多,模拟的梅雨锋与控制试验有相似的热力结构特征,但高θse舌区的强度比控制试验要弱,即上升运动变弱,对流不稳定度及湿度小于控制试验,梅雨锋锋区的位置比控制试验略为偏北;模拟的6月15日安徽中部降水中心的降水量明显减小,其以西的降水明显增多,梅雨锋结构、锋区位置与控制试验类似,但800h Pa上θse低值区(336 K)的范围比控制试验大,几乎覆盖26~32°N,导致高θse舌区对流不稳定度偏小。     

(四)用卫星云图估计降水

前面两讲介绍了卫星云图的识别原理和几种天气系统的分析方法,这些都是利用卫星云图作定性分析。除此而外,利用卫星云图也可以作多种气象要素的定量分析。如:用红外云图推算海面温度、云顶温度和云顶高度;估计台风中心的最大风力;改进500毫巴的数值分析;估计降水量等等。本讲着重介绍如何用卫星云图估计降水。 目前用于估计降水的气象卫星资料主要有三种:即电视云图、两通道(0.5—0.7微米和8—12微米)扫描辐射仪云图和电子微波(1.55厘米)扫描辐射仪云图。就估计降水的方法而言,主要有三类。 第一类是建立在图象显示云图的基础上,根据卫     

梅雨锋的典型结构、多样性和多尺度特征

在天气尺度梅雨锋的天气学定义基础上,利用GMS-5静止卫星红外云图、常规气象探空资料、NCEP再分析与最终分析资料对2002年长江流域典型梅雨期6月26—28日和二度梅期间7月23日、1998年5月梅雨与7月二度梅共4个梅雨锋个例进行了分析与比较,归纳了梅雨锋结构多样性;并着重对典型梅雨期的梅雨锋发展过程、水平以及垂直结构进行了多种物理量场(包括风场、温度场、急流、锋区、假相当位温、散度、垂直速度、静力稳定度等)的综合分析。结果表明,不同的个例,不同的地区和时期,一次梅雨过程的不同阶段,梅雨锋的结构和性质都有可能不同,它可以从比较接近极锋的性质过渡到接近赤道锋的性质。在水平结构上梅雨锋是在高、低纬度不同尺度的环流系统共同作用下形成的,从而造成了梅雨锋结构具有丰富的多样性。对典型梅雨锋结构进行综合分析表明梅雨锋对流层中下层锋面由强假相当位温水平梯度形成;梅雨锋南侧为暖湿气团、北侧为变性气团;梅雨锋南面为西南季风、北面为偏东气流;梅雨锋的上升运动和强降水主要发生在梅雨锋的前沿;梅雨锋上方对流层上半部存在与副热带高空急流相配合的高空副热带锋;对流层上部的高空热带东风与副热带高空西风急流构成了梅雨锋降水的高空辐散流场。根据典型期梅雨锋以及二度梅倾斜型梅雨锋的对流层上、中、下水平环流特征,给出了梅雨锋的多尺度概念模型,主要包括中低纬度系统相互作用、对流层高层的行星尺度的环流系统副热带高空西风急流、高空热带东风急流与南亚高压、对流层中层的副热带高压与北方的短波槽以及对流层低层的行星尺度季风和切变线。     

GMS-5四通道云图的自动分类及其在定量降水估算中的应用

根据日本地球静止气象卫星（ＧＭＳ－５）云图的新特点,运用动态分类方法对ＧＭＳ－５四通道卫星云图进行分类,得到各种云类及地表。并由分类结果,根据一维云模式得到的对流云对流核心云顶温度与降水之间的关系,对层云和对流云做定量降水估算。并用１９９５年８月３１日的云图资料进行对流云和层云的降水估计试验,将估算出的降水率和降水面积与地面１ｈ的观测降水资料进行比较,结果表明：假如设置４０％为降水的允许误差,那么     

梅雨锋层状云系降水效率的一种计算方法

在假定空气绝热上升的基础上,本文根据云的凝结率和地面的降水率,推导出层状云系降水效率的计算公式,其优点是可以用常规探空资料和地面雨量求得降水效率。本文还利用1980和1983年梅雨期的南京、阜阳和安庆探空资料估算云中垂直气流速度,得到云的凝结率;对上述两年的地面降水率分别用安徽白湖地区和南京以西滁县地区的加密雨量站网求得平均雨量,进而得到梅雨锋层状云系的降水效率。     

红外分层增强云图的温度标定及使用方法的探讨

增强卫星云图的问世,提供了卫星云图分析由定性向定量化发展的有用资料。本文讨论了GMS红外分层增强云图的增强方法、温度标定和使用方法,给出了这种云图的灰度级次与降水量的关系,以及根据这种云图推算云区面积、云顶温度梯度和定量估计降水量的方法     

不同降水方案对"03.7"一次暴雨过程模拟的影响

观测和数值模拟研究已经表明,潜热释放对中国东部夏季梅雨锋系统及其锋面降水的维持和发展发挥着非常重要的作用.然而,目前对于梅雨锋降水模拟中各种降水方案的相互协调和系统评估方面的工作仍不多见,为了增进对梅雨锋暴雨模拟中降水过程的认识,作者针对2003年7月4～5日一次梅雨锋暴雨过程,构造了四组试验,利用MM5模式考察了两种分辨率(36 km、12 km),各种隐/显式方案搭配下,对所生成的雨带、雨量和降水类型的配置进行了仔细的研究,得到了一些有意义的结论,为今后更好地使用模式、利用数值模式来认识中尺度降水过程中的气象问题打下基础.主要结论包括:模拟总降水的水平分布和强度,以及显式降水和隐式降水的划分对积云参数化方案的选择非常敏感.但对特定积云参数化方案而言,降水的模拟对36 km、12 km水平分辨率不敏感(除Betts-Miller方案外);在中尺度网格分辨率10～50 km范围内,不同积云参数化方案对梅雨锋降水分布和降水量模拟的影响比不同显式方案带来的变化大得多.     

云图分析

图a和图b是1975年6月25日0731时〈北京时〉诺阿-4卫星的甚高分辨率可见光和红外云图。图中带状稠密云区与从我国长江流域伸向日本的梅雨锋对应。稠密云带中间向北凸起的部分对应了锋面低压中心。在可见光云图a中,锋面云带呈现多皱纹的云表面,有许多灰暗色的纹线(云隙间的晴空区的暗影),这表明梅雨锋是高度不同的多层云系。如图中G处的暗线为中高云之间的云隙,图中箭头所示处为高云在下层云表面投下的暗影。在红外云图中,整个云带明暗不一,很容易辨认出梅雨锋上的中、高、低各种云系。如图中E处的积状云,呈灰白到白的颜色,能分