利用卫星和雷达估计大暴雨

利用合肥、武汉和长沙雷达、云顶亮温TBB等观测资料,对2003年7月8日发生的大暴雨天气过程进行了联合估计。结果表明:联合估算降水很好地再现了这次降水过程;卫星估算降水很大程度上弥补了雷达估算降水在空间分布上的不足,但对特大暴雨在强度上估计不足,对中等强度的降水估计偏大;引入雷达对卫星估算降水进行联合估算,能很好地反映暴雨云团的中尺度结构特征,反演的降水场能很好揭示强降水过程的时空变化特征。     

500hPa反气旋环流下滇中暴雨中尺度云团分析

利用GMS-5水汽图像,结合红外云图、micaps资料,对发生于2001年8月13日20时至14日20时500hPa反气旋环流天气背景下的滇中暴雨中尺度云团分析。结果表明：有明显中尺度结构、在红外云图和水汽图像上都白亮的区域是产生强降水的区域;由中尺度强对流系统(MCS)发展成为中尺度对流复合体(MCC),MCC的发展和维持,是直接造成此次暴雨的中尺度系统。物理机制上,高能高湿的潜在不稳定能量的聚集、垂直风切变的存在,是利于暴雨中尺度对流云团发展的有利环境条件,暴雨落区正好集中于(θε陡立密集区;温度平流和非地转湿Q矢量与湿Q矢量散度的进一步分析表明：次级环流导致扰动的不稳定发展,使低层水汽辐合抬升,引起中尺度对流云团发展和加强,是MCC生成的主要机制。     

A COMPREHENSIVE ANALYSIS OF INTERACTIONS BETWEEN MESOSCALE CONVECTIVE CLOUD CLUSTERS IN TYPHOONS AND MESOSCALE HEAVY RAINS

1INTRODUCTIONHeavyrainsassociatedwithtyphoonsareoneoftheimportantmeteorologicaldisastersintheFujianProvince,whichbringsaboutgreaterdamageinshort-lived,severeprecipitation.Muchdocumentationhasbeenreportedonthestudyofthemesoscaleconvectionsystemsandmesoscaleconvectivecomplex(MCC)andassociatedprecipitation[1-3].UsinglandfallcasesoftropicalcyclonesFrankie(No.9607),Gloria(No.9608),Joy(No.9610),Winnie(No.9714)andanunnamedtyphoon(No.9802)andhourlyinfraredcloudimagery,thecurrentworkstudiesth…     

基于FY-2C卫星资料估算四川地面降水方法研究

应用2006年6月6日00时(北京时)至7日06时四川地区的自动站降水资料和FY-2C静止卫星红外亮温资料,共3854对样本,分析发现1小时内的最低红外亮温和红外亮温增量两因子能很好地表征地面1小时累计降水量,且能有效地进行四川地面1小时降水估算,并由此建立了估算降水方法.通过对2006年8月27日13-19时,2006年8月28日04-16时两个时段估算降水结果的初步检验来看,其均方根差都小于2.0mm,随着最低亮温的增加,其均方根差也越小.由此可见,基于FY-2C静止卫星1小时内最低红外亮温和亮温增量来估算四川地面1小时降水是可行的,且效果较好.     

雾的气象卫星遥感光谱特征

从大气辐射传输理论入手，用频谱分析方法研究了气象卫星遥感图像上云雾的可见光和红外光光谱特征，阐述了雾在NOAA各通道的光谱响应特征及相关指标。根据云雾的不同顶部结构，分析了云雾反射可见光的非朗伯特性。根据瑞利(Rayleigh)准则，解释了低太阳高度角时可见光对云雾具有更强的识别作用，指出雾与云相比，具有更强的方向性反射特点，当卫星处于云雾层的镜面反射方向时，雾区具有更强的亮度，即反射率高于云区；反之．雾区则相对较暗，指出可见光在云雾识别方面具有重要作用。通过分析云雾层的不同红外光谱特点，给出了一些云雾识别与分类的指标，说明了通道组合方法对云雾识别的重要作用，为云雾分类提供了依据。通过时间动态的频谱分析，给出了判断大雾成熟期的光谱特征，对判定大雾的发展与消散具有重要意义。     

2018年吉林省一次暴雨过程成因分析

利用常规气象观测数据、吉林省加密自动站观测数据、NCEP的1°×1°再分析资料和卫星云顶亮温数据,对2018年8月13—15日吉林省一次暴雨过程成因进行分析。结果表明:“三带”(西风带、副热带和热带环流)是暴雨产生的大尺度环流背景。大气整层水汽通量显示副热带高压外围的西南气流与远距离台风外围东南气流共同为暴雨输送充沛的水汽。降水有两个主要阶段,大气层结特征均为高层有正值位涡扰动并沿假相当位温锋区下滑,大气层结不稳定,水汽充沛,不稳定能量较大。降水第二阶段水汽输送、动热力条件、不稳定能量均小于第一阶段。云图表现特征为中尺度对流辐合体和中尺度对流云团,中尺度对流辐合体云团发展旺盛时,低层呈现气旋式涡度、中尺度辐合,高层呈反气旋式涡度、中尺度辐散。925 hPa低空切变线和地面辐合线是暴雨发生的中尺度触发条件。     

强对流降水云团的云图特征分析

对1992～1994年夏季四川、湖北、河南3省333个地面雨量站2万多个雨量观测数据以及与之相应的4千余幅GMS-4红外数字云图资料的分析结果表明，云顶温度、温度梯度、云团的膨胀、穿透性云顶的存在、云体相对于云团中心的偏离量与云的降水强度有着明显的对应关系。在不同的地区，这种对应关系有所不同。     

使用GMS数值化卫星资料估计梅雨锋降水的初步探讨

应用ＧＭＳ可见光和红外通道数值化资料，针对梅雨锋云系特点，选用云顶红外计数值、可见光计数值、红外计数值梯度等因子，用逐步回归法导得高层高积云、多层云和积雨云的降水与上述因子的关系。并将估计结果与理论、实测降水比较，表明该方法估计效果较好，采用云分类降水估计结果比无云分类的要好。     

一次局地强降水过程的中尺度特征及预报难点分析

利用常规气象资料和客观物理量场、卫星云图、多普勒雷达回波产品资料,对2007年8月30日发生在宜昌市北部的强降水天气过程的中尺度特征和预报难点进行了分析。结果表明：（1）地面中尺度辐合线、中尺度对流云团是造成此次强降水的重要中尺度系统;（2）强降水主要南-中尺度“人”字型雷达回波带稳定少动造成,回波带中有强对流单体不断新生、合并使强降水得以维持;（3）回波带上出现的逆风区与强降水落区有较好的对应关系,风切变区面积扩大和切变值增大是强对流回波单体不断发展并在一地维持的主要原因;（4）中低层偏南风到高层偏北风的转变所形成的垂直风切变为强降水的发生提供了动力条件,同时中低层暖湿平流加强为强对流云团的稳定维持提供了充足的水汽;（5）强对流单体,强回波短带,速度资料上的“逆风区”和风切变区等,可作为判断强降水落区的依据。     

北京“7.10”暴雨β-中尺度对流系统分析

采用NCEP/NCAR再分析资料、自动站加密观测资料、逐时云顶亮温TBB资料、多普勒雷达资料以及成功模拟基础上的高分辨率模式输出资料，对2004年7月10日北京突发性暴雨过程β-中尺度对流系统的发生发展、结构与成因进行了综合分析。结果表明:此次过程影响系统为β-中尺度对流系统，它发生在大尺度暖脊之中，对流层中层的短波槽以及低层西风槽前西南气流与暖切变线北侧东南气流的汇合为其发生提供了良好的环境条件；该β-中尺度对流系统由两个对流云团合并而成，具有椭圆形结构特征，其水平尺度为150 km×100 km，时间尺度约为5 h；低层流场上它表现为中尺度辐合线或强辐合中心，雷达回波和径向速度场所反映的中尺度回波带和辐合线与它的演变有密切关系；在发展强盛期，β-中尺度对流系统具有较强的斜压性特征，垂直倾斜的上升气流及其两侧有明显的下沉补偿气流，显示它具有对流型风暴结构特征；在强对流不稳定层结条件下，700 hPa以下对流层低层具有明显的假相当位温θ_se暖湿舌，近地面层偏南风与偏东风两支气流的辐合及冷空气的侵入，导致行星边界层内能量锋区的加强，从而有利于β-中尺度对流系统发生发展。     

一次中尺度强降水天气过程分析

利用常规观测资料、卫星云图、自动站气象观测资料和多普勒雷达等资料,对2011年6月16日玉林市南部一次中尺度强降水过程进行天气动力学和中尺度分析,结果表明:这次暴雨是在有利的大尺度环流下产生,通过中尺度系统激发而产生的。高空低槽和低空切变辐合是强降水产生的前提条件,中尺度对流云团强烈发展是强降水产生直接原因;分析红外云图的TBB、多普勒雷达反射率和基本速度、地形条件等方面都很好地阐述了本次强降水的暴雨中心。     

舟曲泥石流天气过程中云团合并的卫星观测

利用极轨和静止气象卫星红外云图资料,对2010年8月7日甘肃舟曲发生的特大泥石流天气过程中出现的对流云合并现象进行分析。从卫星监测结果来看,多个对流单体合并而成的中尺度对流系统,在发展过程中产生了局地强降水,从而引发了特大泥石流灾害。整个过程中有5个阶段出现了合并现象:首先,多个对流单体合并形成中尺度对流系统; 在中尺度对流系统的发展和维持过程中,3个阶段出现了新旧对流系统的合并; 在系统即将消散的阶段又出现了两个强中心的合并。合并过程不仅促成中尺度对流系统的生成,使得云体增强发展,而且为对流系统维持补充了能量,使系统生命史延长。另外,在5个阶段的合并过程中,合并机制可以归结为内部动力结构变化和外致碰撞合并两大类。其中,在系统形成阶段,外致碰撞合并是主要机制; 而在发展维持阶段,包括气压梯度力、辐合抬升、下沉-上升环流加强等在内的内部动力结构变化影响是发生合并的主要原因。     

一次西南低涡造成华南暴雨过程的FY-2卫星观测分析

2008年6月11-13日华南发生了一次西南涡暴雨天气过程,其中,广西区有6个台站11日20时至12日20时的降水打破6月雨量历史纪录,分别为东兰306mm、环江218 mm、灵川270mm、桂林251 mm、柳城177mm和田林163 mm.采用FY-2卫星云图资料、NCEP再分析资料、常规观测资料及地面降水资料,对这次强降水过程的暴雨云团及其影响系统和环境场作了分析研究.结果表明:(1)红外和水汽图像配合,可以反映西南低涡发展东移过程中低层辐合带云系、高空扰动云系和弱冷空气的不同作用,云图的演变过程可以刻画强降雨发生时低层辐合、高层辐散的气流结构.(2)本次广西特大暴雨过程可分为两个阶段,第一阶段主要是西南涡东南侧的暖区降水,对流云团分布范围较广,中尺度对流系统具有涡旋状云系结构;第二阶段有弱冷空气南下,在边界层辐合线的组织下,中尺度对流系统组织成线状云带,南移消失.过程中,无论是红外云顶亮温随时间的演变,或者是红外与水汽亮温差的时间演变均可以反映云团的演变过程,并与强降水有较好对应关系.在局地要素满足暴雨发生的必要条件下,监测多通道亮温的急剧下降,可作为重要指标提前2～3 h预警强降雨的发生.(3)西南低涡暴雨云团出现在西南涡东南和南侧的南风盛行区域,云团发展伴有低空急流加强,同时,云系发展与500 hPa正涡度平流的贡献有关.     

鄂尔多斯地区一次暴雨过程卫星云图特征

利用气象卫星云图、MICAPS资料、地面观测资料以及天气学原理等方法,对发生在鄂尔多斯地区一次暴雨天气过程进行分析。结果表明：这次强降水主要是活跃暖锋云系及镶嵌在其底部中γ尺度暴雨云团共同作用的结果;欧亚上空500 hPa为阶梯槽东移与副热带高压西缘北上暖湿气流在河套地区辐合,700 hPa上有切变线,华东地区江淮气旋北部东南风急流向西北方向输送;有3路水汽输送带从西、西南、东南方向向河套地区源源不断输送水汽和能量并汇聚;处于上冷下暖对流不稳定层结;强降水发生在物理量场平流项和散度项配置较好的区域及暖锋云系前方冷锋云带发生断裂的区域。     

1991 年6月江淮持续暴雨的云系特征分析

通过对GMS静止卫星的红外数据处理，获得了1991年夏季江淮梅雨期暴雨大范围的平均云分布。对1991年6月6次江淮暴雨过程逐时和3小时的GMS红外云图动画和照片的分析，得到了该地区梅雨期暴雨的三种中低纬云系相互作用的云型演变模型图，并利用由卫星气象中心处理的NOAA卫星的TOVS水汽反演资料，结合低层的θse和急流分析，给出了1991年6月江淮暴雨的水汽输送的一些特征。     

多光谱卫星图像降水强度场的分析

文中将单位特征空间归类方法应用于多光谱GMS卫星图像的降水强度场分析 ,该方法可交互式地进行多光谱卫星信息和地面实测降水的协同分析 ,准确划分各强度样本集群的光谱特征空间分布 ,为可靠确定各波段卫星测值与小时降水量之间的统计关系提供了一条可行的途径。为尽量减少分界点附近数据可能造成的不确定性和误差 ,文中首先按模糊集合论的隶属度原则 ,建立了模糊划分公式。按所在降水强度等级 ,通过对多维光谱空间的各单位特征空间内计算和比较晴空、多云 (无雨 )、小雨、中雨、大雨和暴雨 6种情况发生的概率 ,经归一化处理后 ,分别建立相应的降水强度类属矩阵 ,为多光谱卫星图像降水强度场的分析确定了判识依据。就IR1 VIS降水强度类属矩阵而言 ,经 5 0 0余个实测有雨样本的检验 ,其对暴雨、大雨、中雨和小雨等各强度等级有雨样本的实测命中率均在 70 %左右。近 14 0 0个有云样本降水强度等级判识的总准确率为 73.88%。把样本仅分成无雨、中小雨和大、暴雨 3个等级进行分析 ,实测命中率和分析成功率都显著提高 ,总准确率达到 84 .4 9%。IR1 WV ,TIR1-IR2 降水强度类属矩阵 ,各项指标虽然均略低于IR1 VIS降水强度类属矩阵 ,但对无雨、中小雨和大到暴雨的 3个级判识 ,总准确率也能够达到 75 %。     

2004年初夏一次云南暴雨过程的中尺度系统及其水汽特征分析研究

利用NCEP再分析资料、地面加密降水资料和风云-2卫星红外云图,对2004年云南初夏的一次强降水过程的大尺度环流背景、中尺度系统和水汽输送特征及来源情况进行了较为详尽的分析研究。结果表明:(1) 高低空环流的有利配置、印缅槽与东亚冷槽的相互作用,为此次云南地区暴雨的产生提供了有利条件;(2) 暴雨至少与四个连续生消的对流云团活动直接相关,强降水落区与云南的地形特征相关不大,只与低层辐合线有很好的一致性,而辐合线的发展演变与冷暖空气的势力对比相关;(3) 对降水区三维结构的分析表明,中尺度对流系统强烈发展区的低层为强辐合、正相对涡度,高层为辐散、负相对涡度;中低层有较强的上升运动,低层湿度较大、有不稳定能量的蓄积和释放;(4) 对云南水汽输送分析表明,直接影响此次云南强降水的水汽输送主要来源于孟加拉湾,并且引起此次云南强降水的水汽辐合是由风场辐合引起的,而水汽平流在这一地区为弱的干平流;同时,在较强的西南气流下,水汽辐合可存在于较高的气压层。      

A note on: Estimation of rainfall due to squall lines over West Africa using meteosat imagery

Summary The results of the first step of a project to develop a method to estimate precipitation over the Soudano-Sahelian belt of West Africa are reported.The study has been performed over the period from 10 June to 9 July 1986 using hourly METEOSAT infrared images. 122 individual cloud clusters associated with squall lines or tropical storms have been tracked. For each event, the time variations of a convection index giving the volume of cloud cooler than –40°C has been determined every hour. The convection index exhibits a strong diurnal cycle. From daily rainfall amounts obtained at about 300 stations, and assuming a time apportion of rainfall within a cloud cluster, the time variations of the hourly total rainfall produced by the cluster can be determined and represents the precipitation index. Because of insufficient rainfall, the precipitation index has been determined for only 17 events. For 2/3 of the 17 cases, there is a significant correlation between the two indices. For each of the 17 events, precipitation has been regressed on the associated convective index and relative time variations. In that case, the results indicate that a convective index representing the life history of the cloud cluster can be calibrated with corresponding raingage measurements provided raingage data are available. Then, estimation of rainfall due to that event over data void regions can be obtained. However, this study shows that no universal relationship exists between precipitation: no rainfall can be estimated if there is not enough raingage measurements to construct a precipitation index for a tracked cloud cluster. This represents a limitation to the method.With 9 Figures     

一类降水过程多尺度天气系统结构特征

对2010-2013年弱冷空气影响造成降雨过程,采用统计分析和典型个例分析相结合方法,分析了降水过程中大、中、小尺度天气系统的结构特征。结果发现：（1）不同尺度天气系统一般都具有明显的结构特征,天气系统结构的配置与降雨强度存在对应关系;（2）在A类天气形势下,斜云带更有利强降雨的产生,横云带的降雨强度相对较弱,逗点云系容易产生较强降雨;（3）弱冷空气影响过程中,在地面通常有中尺度负变压区形成,对流主要发生在中尺度负变压区内,以线状对流为常见;（4）约有半数以上的强、中降雨过程有低空急流出现,但也有低空急流出现并无强降雨现象,低空急流与降雨强度呈弱相关的统计关系。     

风云二号气象卫星红外观测在云团降水监测中的应用

提升灾害性对流天气的监测预警能力是短临天气预报的首要目标,但对流性降水在时间、空间上分布高度不均,观测难度大。卫星遥感监测降水的传统红外、水汽亮温判识方法,报警云团数量多,空报率高,指示意义不稳定,需要结合背景因素寻找方法提炼卫星辐射观测中更多的内在隐含信息,建立云顶亮温与此类灾害天气间的联系。此文尝试使用FY-2气象卫星红外云图数据和逐时加密地面降水观测资料,通过追踪云团移动进而分类、提取参数,然后用模糊支持向量机（FSVM）方法建立地面观测雨强与云团特征动态演变间的机器学习数学关系,标识出有监测预警意义的云团和强降水中心,对检验地域和时间的卫星强降水云团检测识别率达80％左右。