多普勒雷达速度图识别之关键技术

1前言 多普勒雷达已逐步在吉林省布设和使用。多普勒雷达产品与以前使用的常规天气雷达（如713）最大的不同就是它的速度图及其相关产品。由于对绝大多数预报员来讲速度图是一个新鲜事物，所以笔者撰写此文，以便更好地发挥新一代天气雷达的作用。本文主要讨论了速度图本身的识别和分析，没有涉及二次产品，更不是用多普勒雷达速度图（以下简称速度图）做预报。     

关于日本气象传真图中垂直速度单位问题

本刊1980年第3期有关的译文曾提到,日本气象传真图中气流的垂直速度用毫巴/小时表示。本人查阅了有关文献和传真图资料,通过对其中垂直速度的数值进行比较,认为日本气象传真图中的垂直速度单位用0.1毫巴/小时较为合理。     

大气涡旋的螺旋结构

利用速度场的分解,说明大气中常见的斑图.速度场可分为变形场和旋转场.若大气动力学方程中只有气压梯度力和科里奥利力平衡,此时速度场只有旋转场,地面天气图上气旋反气旋斑图是闭合的.若再加上摩擦力,则斑图为实际的气旋反气旋螺旋.对三维有水平辐散辐合的涡旋,其斑图为三维螺旋型式,常见是漏斗状.台风小口朝上,龙卷风大口朝上.     

2007年一次强雷暴的多普勒雷达特征及雷电防御

通过对2007年7月16日一次强雷暴过程的天气形势、卫星云图以及多普勒雷达的基本反射率、组合反射率、基本速度等产品资料分析,得出以下结论：①在副高边缘或高湿高温的条件下,中低空有暖平流存在,中高层又有冷空气侵入时,有利于强对流天气的发生;②速度回波图上出现“逆风区”时,预示未来将有较强的雷雨大风出现;③速度回波图上的零速度线与强降水有很好的对应关系,强降水通常出现在零速度线附近;④强度回波图上当有2个块状单体回波在移动过程中合并加强成“倒V”形状的回波时,在其顶部附近易发生雷雨大风天气。     

渭北一次区域性暴雨多普勒速度图分析

利用西安多普勒雷达(CINRAD/CB)基本速度图,分析陕西渭北地区2006年8月28日区域性暴雨天气过程。由径向速度信息可分析出常规资料无法得到的西南风急流演变和暖平流的速度流场结构。速度图上强西南风及其产生的风速辐合与大降水密切相关,当西南风及其辐合逐渐消失,强降水也逐渐减弱和消失。降水在深厚的暖平流速度流场结构条件下产生并维持。暴雨发生在径向速度急流轴左侧的正速度区域。从反射率因子分析得到大降水总是与强回波对应。     

广州前汛期两次强对流天气的对比分析

本文综合利用各种观测资料，对华南前汛期同一天出现的两次强对流天气的不同特征进行了对比分析。结果表明：锋面过境前，局地辐合引发了单纯性分散的雷雨大风，在雷达速度图上无明显特征。锋面和切变线过境时，伴随着局地涡旋，造成了更为激烈的雷雨大风和广州市区突发性暴雨，在速度图上出现了明显的逆风区，本文还对雷达速度图和自动站资料在强对流天气识别方面的应用进行了初步探讨。     

应用物理量预告图作暴雨预报

1983年5月20日到8月10日,我们共接收北京气象中心播发的物理量预告图325张。通过对这些资料的统计分析和应用,感到它们对县站短期大—暴雨等转折性天气的预报有较好的参考价值。 我们对16张物理量预告图进行了统计分析,从预报时效上看,36小时预告图的时效以24—36小时为宜;48小时预告图以36—48小时为宜。从预报效果来看,700毫巴36小时T-Td图;700毫巴36、48小时和850毫巴36小时水汽通量图;700、850毫巴全风速图;700毫巴36小时θ_(se)图以及700毫巴36、48小时垂直速度等9张图,在降水预报中效果较好。当然,对于某一个天气系统,只用1—2张图是很难报出来的。尤其对强降水天气过程,更应全面分析水汽输送、层结稳定度、垂直速度以及高低空急流的所在位置。     

2011年4月17日广东强对流天气过程分析

利用天气图、T-LNP图、垂直速度图、卫星云图、雷达回波等资料,对2011年4月17日的一次广东省大范围强对流天气过程演变特征进行了分析,找出影响其发生发展的触发机制与水汽条件.     

3.22飑线在多普勒雷达产品中的特征

利用梅州新一代多普勒天气雷达的部分基本产品和导出产品,对2005年3月22日影响广东大部分地区的一条强飑线进行的分析表明,此飑线在基本反射率图上、在低仰角图上反射率梯度很强,在组合反射率图列表框里也显示出有中尺度气旋的特征;在基本速度图上有中层径向辐合、“牛眼”特征;在风廓线图上对应较强垂直风切变;在综合谱矩图上有风切变。     

多普勒天气雷达速度PPI图散度分布信息提取

根据大面积降水回波径向速度PPI图像产品辐合辐散特征,提出采用中值滤波法来剔除噪声污染和用逐点数据对称法来削弱回波缺失和距离折叠引起的误差。在考虑了降水粒子下落速度的情况下,采用模糊定位法来提取速度图中风速性散度特征,用直方图形式表征风向性散度特征。最后通过比较分析,说明了提取方法可较好的表征PPI速度图中的散度信息,计算散度所表征的动力学特征与大面积降水过程有较好的对应关系。     

应用日本传真图的点滴体会

我站从今年3月1日起,每天接收日本20时的AUFE50和AXFE78,FUFE502和FXFE782,以及FSAS04等传真图。用实况图和预告图中的涡度、垂直速度、风场等物理量分别作次日08—08时和20—20时的短期降水预报,经过3—5月的试报,效果尚好。     

多普勒雷达产品在祁连山区一次人工增雨作业中的应用分析

利用多普勒雷达资料,分析了2005年7月1日发生在河西中部及祁连山中段人工增雨降水过程的多普勒雷达回波及其产品的表现特征,认为这次降水过程是由于大尺度天气系统造成了大范围降水回波长时间维持,加之人工增雨作业共同影响的结果。其强度场、速度场具有混合性降水回波特征,并且在增雨催化阶段表现显著。速度图上的辐合流场、风廓线产品特征及雷达垂直积分液态水含量产品对进行强降水落区、降水系统移动、地面降水估计具有较明确的指示意义。反射率因子图上的零度层亮带和速度图上的汇合流场特征是把握人工增雨作业时机和部位的重要依据。祁连山中段沿山不同海拔高度地面降水的时间和空间分布特征,为检验增雨效果提供了研究依据。另外,从天气学和物理量诊断方面对此次降水过程进行了分析。     

用多普勒雷达资料分析2003年7月21日的雷雨冰雹天气

2003年7月21日受西北气流和暖湿气流的共同影响，山西省中南部出现了大范围的冰雹，雷雨天气，本文应用了天气图，重点应用了多普勒雷达的强度和速度等雷达产品资料特征进行了深入的分析。在多普勒雷达组合反射率因子图上可见典型的钩状回波，有界弱回波区（BWER），回波悬垂和外流边界，在平均经向速度图上，出现了典型的气旋特征。冰雹出现时垂直液态含水量（VIL）达45kg/m^2以上。     

应用多普勒雷达资料实现客观、精细化预报的实例分析

用常规填图资料和多普勒雷达PPI资料,对2003年9月18日针对西北区域气象中心10周年庆典的气象保障服务进行了分析,主要论述了在气象资料无时间连续性的现实条件下,常规天气图分析预报方法对此次过程中小尺度天气系统预报的失效性,而应用多普勒雷达反射率因子图、速度图资料,通过分析径向风场的特征可预测该系统的影响。     

我省气象自动填图机投入使用

由省气科所研制的气象自动填图机,从1987年12月1日起在省气象台投入使用,每天填08时、14时两张地面天气图,速度比一般填图员手工操     

2004年7月两次强对流天气过程的对比分析

对两次强对流天气过程的影响系统、物理量场和雷达回波特征等进行了对比分析.分析表明：两次强对流过程有许多相似之处,高、低空西南急流适宜配置而引起的高低层动力场的耦合是强对流发生的动力条件,强对流发生在低层露点锋区及低层水汽通量和散度辐合、高层则相应辐散的大值区域.高低层相对散度正值越大,其所产生的雨量也就越大.多普勒雷达反射率因子图上弓状回波的后侧出现下沉入流急流,相应速度图上的速度值越大,回波移动速度越快,预示着所造成的地面风力也就越大.     

基于相对状态符号信息的分布式优化算法

针对网络化多智能体的分布式优化问题,本文讨论一种只利用邻居相对状态的符号信息的分布式算法.该算法不要求与图相关的权重矩阵是双随机矩阵.首先利用优化理论中的惩罚函数法解释该算法,然后分析算法在静态图上的收敛性以及收敛速度.与现有使用邻居相对状态的完整信息的分布式梯度下降算法相比,所提算法的收敛速度并没有本质上降低.另一方面,将所提算法扩展到确定性和随机性的时变图上,并给出相应的收敛性结论.最后,通过数值仿真实验验证算法的有效性.     

梧州前汛期强对流天气多普勒雷达特征分析

对前汛期发生在梧州地区的各类强对流天气在梧州多普勒天气雷达上的表现特征进行分析得出:短时强降雨回波常表现为块状回波,回波顶的外形比较平滑整齐,回波中心的强度在45d Bz以上;在速度特征上,在径向速度图上常出现逆风区;雷雨大风的雷达回波速度特征表现为,风向随高度顺时针旋转,存在较强的暖平流,在高仰角的速度图上(一般仰角在4.3°)有大风核存在;而冰雹等冷式切变回波,在速度特征上,零速度线出现90°折角,风向随高度逆转,可分析出存在冷平流。     

南召县汛期暴雨预报指标

为做好汛期天气预报服务,利用日本传真图和天气图资料,建立了南召县暴雨预报指标。1预报指标①日本传真图IW：FE782在109～115”E、30～35”N范围内,有＜－5·10－’hPa八的垂直速度,第22、23网格点偏南风速＞10m／s。②FSF？H）2图上,109～115”E、30—35”N范围内?..     

低空急流对黄土高原大暴雨的作用

利用天气图、物理量和多普勒雷达资料对2005年7月2日凌晨发生在黄土高原延川县的突发性大暴雨天气进行综合分析。结果表明:大暴雨发生在700 hPa低涡附近;700 hPa西南急流为大暴雨提供了充沛的水汽和能量;多普勒速度图证实了700 hPa低空急流的形成是大暴雨产生的主要原因,大暴雨夜发性是低空急流的日变化造成的。