用变分法同化卫星云图资料的方案设计

自数值预报问世以来 ,在客观分析方法的研究过程中 ,经历了多项式法、逐步订正法、最优插值法。目前最优插值法仍是业务上用的最广泛的客观分析法。但采用统计方法 ,容易造成分析场的平滑 ,使得一些中尺度系统不能如实得到反映 ,从而影响了中尺度模式的预报。变分法最早是由 Sasaki.Y (1 958)引入客观分析 ,并对此作了理论研究 ,建立了基本框架。Gram.M (1 985)和 L.Kaplan对 GOES的 VISSRAtmospheric Sounder(VAS)探测资料进行了变分同化试验 ,指出对 VAS资料的同化改善了对流不稳定区和强度的预报。我国 1 980年以前 ,分析用的…     

卫星探测的大气资料对改进天气预报是渺茫的或是起关键作用?

人们取得卫星探测的大气温度和水汽资料已有20多年了.这些资料遍及全球,因此曾希望从卫星得到的探测资料使全球数值天气预报(NWP)有重大改进.1979年全球天气试验(GWE)期间用所提供的卫星探测资料进行的试验确实表明,它们对延伸预报有正的影响,在南半球尤其如此.令人惋惜的是自GWE以来,卫星探测资料的价值已明显下降了.我认为这在很大程度上是由于模式的改进,亦即与现在的NWP模式的垂直分辨率相比较,卫星资料的垂直分辨率差,而模式在这方面占优势.因为存在小尺度特征(可以由模式分辨的垂直尺度表示)的混淆现象,卫星资料甚至使分析/预报的业务质量有所下降.本文先从历史观点论述卫星探测资料在天气预报应用中价值降低的困境,亦即说明这些资料没有达到预期作用的原因.然后探求为扭转这种局面需要在卫星工艺学和应用技术方面的改进.     

ATOVS辐射率资料的直接变分同化试验研究

文中采用增量三维变分 ( 3D Var)同化方法 ,对先进的微波探测装置 (AMSU A)探测的辐射亮温资料与常规探空资料在MM5中尺度数值预报模式中的直接同化和预报进行对比试验研究。结果表明 ,同化AMSU A辐射亮温资料对中高层温度分析场的影响最明显 ,对MM5模式的温度和水汽混合比预报有总体上的正效应 ,但对降水预报的改善作用不大     

云参数对RTTOV5模式模拟误差的影响分析

该文根据1998年8月的业务TOVS反演的温度、水汽垂直廓线资料以及其它资料, 利用RTTOV5模式模拟NOAA14极轨气象卫星上相应红外探测 (HIRS) 通道的辐射亮温值, 将模拟值对比实测TOVS探测资料, 结果表明, 晴空模式模拟亮温与实测值的误差小于部分有云时的误差, 模拟误差受云的影响呈反相变化, 对水汽敏感的中低层探测通道在晴空时的误差小于部分有云情况; 通过对比白天和夜间短波窗区探测通道模拟误差, 分析了其受地面反射太阳光辐射的影响的大小及其原因所在; 并利用RTTOV5的伴随模式和Jacobine模式分析了模式模拟误差对初始场云参数的敏感性。该研究为TOVS/ATOVS探测资料在3DR或4DR变分同化中的直接应用奠定了基础。     

利用中位数方法对风廓线雷达数据质量控制的研究

风廓线雷达的测风原理是假定风场是均匀的,而在实际探测中往往会出现不满足均匀风场的假定情况(特别是在有降水系统影响情况下),进而影响雷达测风精度。采用求取中位数法对风廓线雷达观测资料进行质量控制,并结合气球探空资料,对比分析质量控制效果。结果显示:(1) 受风廓线雷达的探测原理以及系统灵敏度的影响,当大气较干时,雷达的探测高度较低,当相对湿度增加时,探测高度随之增大;(2) 在晴空条件下,求取中位数法得到的结果以及雷达原始探测结果相对于气球探空观测到的结果随高度变化的趋势一致,误差较小,利用求取中位数法得到的结果对原始结果有一定的改善效果;(3) 当有降水发生时,求取中位数法得到的结果以及雷达原始探测结果相对于探空资料误差增大,但利用中位数法得到的结果相对于原始探测资料有明显的改善;(4) 相比于低层和高层的误差分布,1～2 km高度上利用中位数方法所得到的风向、风速误差最小,对数据质量的改善效果最好。      

新旧两种探测技术对蒸发差异性分析

利用福泉国家气象观测站新30 a资料(1981—2010年)的小型蒸发观测资料与2014年、2015年自动大型蒸发传感器观测资料进行比较,统计分析了影响蒸发的主要因素。结果表明:新旧两种探测技术蒸发量差异比较大,新探测年、月、日蒸发量明显小,夏秋季差异大、冬春季差异较小。重点分析了两种探测手段对实际蒸发量的影响因素及提高蒸发观测值的方法,认为自动大型蒸发传感器数据更准确,更接近真实值。     

辽宁省人工增雨数据集管理系统的设计与实现

基于辽宁省气象资料,依托机载观测仪器及地面特设仪器观测数据,利用VB编程实现了辽宁省人工增雨业务数据集管理系统。系统包括：地面站资料、高空站资料、自动站资料、雷达探测资料、卫星探测资料和双通道微波辐射计数据、机载液态水探测数据、粒子激光探测数据、飞机和火箭增雨作业信息、降水天气分型共10个方面的内容,其目的是在人工影响天气业务工作中实现信息共享,为气象业务和科研工作服务。     

微波辐射计与探空仪测值对比分析

利用武汉站高时空分辨力探空资料(3h,30m)与同址的MP-3000A型地基微波辐射计资料,分析了微波辐射计探测偏差的日变化及时间序列变化特征。结果表明,微波辐射计对大气要素的探测具有较高的探测准确度,但仍然存在一定的探测偏差。温度的探测偏差大值区出现在午后,相对湿度及水汽密度的探测偏差大值区则在凌晨;温度及相对湿度探测误差的时间序列表现为起伏较大,而水汽密度则相对平稳,降水,特别是强降水,会对微波辐射计的探测准确度产生较明显的影响。     

卫星探测资料对数值天气分析和预报影响的个例试验

本文用GTS线路的NOAA气象卫星探测并推算到的大气厚度资料，对我国现行的北半球业务数值天气分析和预报系统，进行了卫星探测资料对其影响的个例试验。试验结果表明，这种影响是存在的。同时发现，卫星探测资料对数值天气分析的影响与地区及天气系统有关，在常规资料缺乏的地区及强天气系统附近有较大的影响；对数值天气预报的影响，则与天气系统的演变有关，在发展的系统中有较大的影响。     

多普勒雷达资料同化在“7.21”北京特大暴雨个例中的应用

基于WRF(Weather Research Forecast)模式和GSI(Gridpoint Statistical Interpolation)同化系统,研究了同化4部多普勒雷达探测资料对"7.21"北京特大暴雨过程中降水预报的改善作用。GSI系统直接同化径向风,而采用云分析的方式间接同化反射率。2012年7月20日21时—21日00时(世界时)雷达探测资料同化试验采用30 min循环同化径向风和反射率资料。结果表明,循环同化雷达探测资料改善了短时(0—6 h)和短期(0—24 h)降水预报,ETS评分提高了约0.2。同化反射率资料增加了初始场的水凝物,改善了温度场分布,直接影响了降水的形成,同时还使650—250 hPa位势高度的均方根误差平均降低了8 gpm。直接同化径向风资料对中尺度风场产生了一定影响。ETS评分结果表明:同化反射率资料的效果要优于同化径向风。     

X波段双线偏振多普勒雷达资料质量评估

以山东省首部X波段全固态双线偏振多普勒天气雷达724XSP观测的几次降水过程资料为例,与济南站多普勒天气雷达(CINRAD/SA)资料进行对比分析,并利用XSP雷达观测的层状云降水资料进行偏振参量的质量分析。结果表明:XSP雷达波束在穿越层状云云体时的衰减比较均匀,与SA雷达探测的云体结构比较接近,但XSP雷达对45 dBZ以上强回波的探测能力较差,尤其探测冰雹云云体结构时二者差别较大。对偏振参量分析发现,当SNR10 dB时,Z_(DR)、CC、Φ_(DP)和K_(DP)等偏振参量受噪声影响明显,误差较大不可信;当SNR位于15~23 dB时,Z_(DR)和CC的测量值有明显波动,质量较差;XSP雷达的Z_(DR)测量值较理论值偏低0.5 dB;Φ_(DP)和K_(DP)资料受衰减影响较小,当SNR10dB时,质量比较可靠。     

地基GPS水汽总量在人工增雨中的应用

利用成都市地基GPS综合应用网的观测数据,反演出大气水汽总量,并结合多普勒天气雷达探测的垂直积分液态水含量(VIL),分析了这两种新型大气水汽探测资料在人工影响天气作业中的变化特征,初步得出了GPS大气水汽总量(GPS PWV)与人影作业前后降雨量的关系。研究表明:GPS PWV与人工增雨过程有较好的对应关系,人影作业后1～3h伴随小时雨量的增大GPS PWV有下降,体现了催化剂将空中部分冰面过饱和水汽凝华核化转化为降水过程。GPS反演的水汽资料结合新一代多普勒天气雷达探测的液态水资料在指导人工影响天气作业和短临天气预报方面具有良好的应用前景。     

山地丘陵地区ST风廓线雷达的探测性能评估

利用淮南2015年3月至2016年2月ST风廓线雷达探测资料,从雷达运行模式和不同高度数据获取率的年、季、日变化角度,对该型号雷达在山地丘陵地区的探测能力进行评估。结果表明:山地丘陵地区,ST风廓线雷达能够获取高时空分辨率的探测资料,雷达正常工作时间占比为85.6%。雷达的探测能力在边界层和对流层中层明显高于对流层高层,年平均有效探测高度约14.0 km,占雷达最大探测量程的67%。可能受大气湿度、温度影响,探测能力在5—8月和12月对流层低层变低。受大气湍流影响,探测能力综合表现为夏季较高,春季次之,秋、冬季依次降低的季节差异,以及正午较低、凌晨较高的日变化特征。     

路由器访问列表与网络安全

高空气象是实验、研究自由大气中所发生的各种物理现象和过程的一门科学,是探测近地面到30km甚至更高的自由大气的风、气压、温度、湿度随高度的分布规律,它所测得的资料和情报与国防和国民经济建设有密切关系,是做好天气预报和进行气候分析的重要依据。为了获取充足的高空气象探测资料,在进行探测时要求月平均高度应达到或超过中国气象局高空气象探测质量考核的指标(探空≥25km、测风≥23km、单测风≥18km),且每一规定时次的探测高度必须达到或超过500hPa(单测风≥5.5km),否则要重放球。探测高度的计算必须准确,从而进一步确保探测资料和…     

ATMS卫星资料的同化应用及与AMSUA/MHS的比较研究

针对数值预报中ATMS卫星资料的同化应用问题,在WRFDA框架下扩展了对ATMS卫星资料的同化功能,选择2012年7月第9号强台风“苏拉”开展初步研究,比较了NOAA18卫星上搭载微波传感器AMSUA/MHS的结果,分析卫星资料特征并试验资料同化应用对区域数值预报的影响。结果表明,ATMS探测质量优于或与AMSUA/MHS相当;同时由于ATMS具备的高空间覆盖率、增多的温度探测扫描点和湿度探测通道,可为资料同化系统提供更丰富的观测信息,有效改善数值预报效果。ATMS卫星资料的降噪处理是资料同化应用的一个初始环节,对于个例的研究结果表明,总体上可以降低噪声和提高资料的使用效果,但在湿度探测段低层通道存在经偏差订正后降噪处理结果误差有所增大的现象,说明针对处理方式还需要调整资料应用的多个环节。偏差订正前,卫星微波资料同化目前普遍使用的ATMS温度探测9通道和湿度探测22通道的卫星观测和模拟间存在较大偏差,是ATMS资料同化应用中需要注意的。此外,ATMS卫星探测与AMSUA/MHS探测通道设置较大的差别之一在于窗区通道,由此主要依据窗区通道探测的云检测方案在ATMS资料同化应用中需要加以调整和试验。      

怎样才能使气球放得更高

高空探测是指利用遥测和遥感手段进行从地面到对流层、平流层、中间大气层的温度、气压、湿度和风向风速的探测,我国目前普遍使用的常规高空探测方法是气球携带探空仪升空探测,为了获取更多的高空气象资料,就要求尽量提高探测过程的气球施放高度。影响气球施放高度的因素很多,包括当时的天气状况、雷达运行的可靠性、探空仪(含回答器、回答器电池)质量、探空气球的质量和充灌过程的操作方法等等。在雷达、探空仪和气球质量均相对有保证的情况下,探空业务人员在气球充灌过程的操作方法就成了影响气球施放高度的主要因素。笔者在从事高空探测…     

Towards a combined SAGE Ⅱ and SCIAMACHY aerosol dataset and implications for stratospheric aerosol trend analysis over East Asia

利用SCIAMACHY临边探测资料反演出平流层气溶胶消光系数廓线。将2003–2004年SCIAMACHY气溶胶反演结果同SAGE Ⅱ探测结果进行对比,结果表明在15–35 km高度范围,反演结果在20–30°N和30–40°N范围平均相对偏差小于20%,在40–50°N范围小于25%。计算出的平流层气溶胶光学厚度与SAGE Ⅱ探测结果的相对偏差在3个纬度范围均小于6%。将SCIAMACHY反演结果与SAGE Ⅱ探测资料相结合,构建平流层气溶胶长期探测资料。根据这些资料,分析东亚(20–50°N,70–150°E)平流层气溶胶变化趋势。结果表明东亚平流层气溶胶在2000–2010年期间呈现显著增加趋势。平流层气溶胶光学厚度在这11年期间平均每年增加5%。中等强度火山爆发对平流层气溶胶增加有显著影响。     

利用低仰角扫描改进高山雷达低层回波探测能力浅析

应用昆明高山新一代天气雷达探测大范围暴雨个例的0.仰角资料,与我国高山雷达目前采用最低仰角为0.5°扫描模式(VCP11或VCP21)的回波分布情况进行了对比分析.结果表明:在雷达警戒区域,0°较0.5°仰角能更早地发现过程的降水云系;0°或负仰角能明显提高高山雷达远距离回波探测效果;低仰角(文中指低于0.5°仰角)可弥补常规业务扫描模式下高山雷达探测低层回波能力不足的问题.对另一次文山雷达对冰雹过程的探测分析,可见低仰角扫描模式对强对流天气也能获得较好的低层探测效果.又通过实验获得云南另外4部高山雷达的0°仰角及负仰角睛空资料,分析了高山雷达晴空资料的0°及负仰角低层回波资料质量.发现受周围山脉影响,不同高山雷达最佳探测低仰角是不同的,实际业务工作中应根据当地地形的具体情况选取恰当的低仰角.     

双基地多普勒天气雷达天线架设高度设计及旁瓣污染分析

在双基地多普勒天气雷达的试验和应用研究中发现, 天线的高度设计和旁瓣污染是双基地天气雷达研究中需要直接面对的两个问题。探测目标的最低高度取决于天线的架设高度, 它的设计具有实用价值, 同时发现旁瓣污染影响探测资料的质量。基于双基地雷达探测原理, 对其进行分析, 给出在一定基线长度和最大探测距离乘积条件下, 以目标探测高度为参数的雷达天线架设的最低高度设计方案; 并分析双基地多普勒天气雷达旁瓣污染的主要原因, 进一步探讨在一定假设条件下减小或消除旁瓣污染的影响, 以控制观测资料质量。     

博罗气象站探测环境变化对气象要素的影响

利用历史资料对比分析了博罗站建站以来探测环境的变化情况,以及探测环境的变化对各气象要素的观测记录所造成的影响.分析表明,随着探测环境的严重破坏,各气象要素的值也发生很大的变化,观测的记录虽然反映测点的气象状况,但是并不能反映测点周围一定范围内的平均气象状况,因此观测记录也就失去了代表性.此外,探测环境的改变也影响了观测资料的准确性.