雷达降水资料一维变分同化的敏感性研究

采用 η坐标中尺度有限区域模式 ,对 98·7鄂东沿江突发性特大暴雨进行了数字化天气雷达探测降水资料调整湿度廓线的一维变分同化的敏感性试验。对湿度廓线初猜场X( 0 ) 所做的敏感性试验结果表明 :不同的湿度廓线初猜场X( 0 ) 对目标函数的下降速度有非常大的影响 ,而且在观测降水Ro≠ 0 ,模式背景降水Rb=0的特定情形下 ,采用不同的湿度廓线初猜场方案会对降水资料变分同化的成功与否产生重要影响。     

多普勒雷达风廓线的反演及变分同化试验

为了将雷达风场资料更好地应用到数值预报模式中, 使用VAD方法反演多普勒雷达风廓线并处理成标准的探空资料进行变分同化试验。结果表明: VAD方法反演的风廓线与探空实况对应较好, 验证了用VAD技术反演风廓线的可行性。用GRAPES-Meso模式的三维变分同化系统对雷达风廓线资料进行同化后, 风场的初始场明显改善, 降水强度和落区预报也有不同程度的改善。其中, 对6 h降水预报的改善明显优于对24 h的预报改善。另外, 在短时强降水预报中, 雷达风场资料的同化频率和同化窗口的不同, 对降水预报的改善情况也有所差异。在个例研究中, 同化间隔为1 h的方案6 h降水预报要优于同化间隔为3 h和6 h的方案, 同化窗口为3 h的试验方案6 h降水预报要好于同化窗口为6 h的试验方案。     

多普勒雷达资料的直接同化对降雨预报的影响

利用中尺度数值模式WRFV3.1及其三维变分同化系统WRFVAR3.1,对2008年8月10日奥运期间北京地区发生的一次强对流天气过程进行了多普勒雷达资料变分同化试验,并对同化结果和降水预报进行了对比分析。结果表明:(1)雷达资料的同化能有效改善初始场中风场、水汽、温度场的空间分布、量值大小,使其包含更多中尺度信息;(2)雷达反射率同化对大气的湿度场和温度场影响较大,而雷达径向速度同化则主要调整大气的风场;(3)对短时0～6h内的降水预报,反射率的同化对降水预报改善明显,径向速度的同化对降水预报影响相对较小,而两者的联合同化降水预报效果最好;(4)雷达资料的同化对较长时间6～12h的降水预报仍有较好效果。     

极轨卫星高层通道在GRAPES同化系统中的应用

针对GRAPES(Global/Regional Assimilation and Prediction System)模式三维变分系统高层背景场温湿廓线外推方案的局限性,提出以气候垂直廓线重新构造高层温湿垂直结构,以减小外推方案的偏差。首先采用一维变分同化系统,展开模拟实验:分析目前模式中使用的外推方案误差及其对反演结果的影响,利用高层大气气候廓线构造垂直结构并分析同化偏差。最后,运用GRAPES全球分析预报系统进行同化实验并分析改进程度。结果显示:模拟研究表明采用高层背景场温湿廓线外推方案与实际观测相比最大偏差在1 h Pa附近可达数十度以上,不仅影响平流层,而且对对流层也有影响;用气候温度数据修正GRAPES高层温度数据,可以减少50%以上的偏差,证明了用气候值高层数据优化现行GRAPES模式中同化系统高层插值方案的可行性。全球GRAPES三维变分同化试验结果显示,改进方案不仅显著的改善平流层分析质量,对对流层中高层也有改进。     

雷达反射率资料的三维变分同化研究

应用天气研究和预报模式(WRF)三维变分系统中一种新的雷达反射率资料间接同化方法来进行反射率资料的三维变分同化研究,评估雷达反射率资料对夏季短时定量降水预报的作用.该方法不直接同化雷达反射率资料,而是同化由反射率资料反演出的雨水和估计的水汽.以2009年夏季北京地区发生的4次强降水过程为例,考察了北京市气象局业务运行的快速更新循环同化预报系统对京津冀地区雷达网的雷达反射率资料的同化性能以及雷达反射率资料和径向风资料同时同化的效果.数值试验结果表明:(1)同化反演雨水或水汽都能改善降水预报,但同化反演水汽对降水预报效果的改善起了更重要的作用;(2)同化反射率资料能极大地提高短时降水预报的效果,其稳定的正面效果可以延伸到6h的预报时效,而同化径向风资料不能得到稳定的正效果;(3)同化雷达资料时,应用快速更新循环同化预报系统是提高短时定量降水预报的一个有效途径.     

基于一维变分算法的红外高光谱(IASI)卫星遥感大气温湿廓线研究

大气温湿度廓线是大气重要参数,在数值天气预报及天气预警中具有重要的应用价值。为获得高精度的大气温度与水汽混合比廓线数据,研究了基于Metop-A/IASI红外高光谱资料的大气温度与水汽混合比廓线变分反演方法。利用IASI高光谱传感器温度和水汽探测通道资料,结合CRTM模式和WRF模式预报技术,使用一维变分方法,研究了卫星资料质量控制、背景误差协方差本地化、观测误差协方差计算等方法,构建了大气温度及水汽混合比廓线变分反演系统,并在北京、青岛、沈阳3个地区开展了反演试验。以探空为标准的反演结果对比显示,使用WRF模式预报值作为背景场,温度的平均误差绝对值小于0.6 K,均方根误差为0.89 K;水汽混合比的平均误差绝对值小于0.021 g/kg,均方根误差为0.02 g/kg。试验结果表明:基于一维变分方法,可以利用Metop-A/IASI红外高光谱资料进行大气温度与水汽混合比廓线高精度探测。     

多普勒雷达风场信息变分同化的试验研究

文中试验研究了一个在三维变分框架中直接同化多普勒天气雷达信息,获取雷达覆盖范围内大气风场的技术方案。径向风速是多普勒天气雷达数据中可直接被三维变分同化系统用来反演大气风场的唯一信息。由于风矢量有二或三个分量,径向风速作为风矢量的一个分量,不能为反演风矢量提供足够的信息。如果三维变分同化系统仅仅同化径向风速,所存在的不确定性将可能会给所反演的风场带来错误。文中提出的方案,不仅同化雷达径向风速,还同化雷达回波的移动信息,其关键是将雷达回波强度时空变化转换成一个新的雷达观测变量———雷达“视风速”。由于“视风速”是包含风场信息的变量,这在三维变分同化系统中增加了风场探测信息。通过联合利用“视风速”和径向风速,由单一径向风速确定风矢量所带来的不确定性可以被克服。使用中国气象科学研究院数值预报研究中心开发的三维变分同化系统(GRAPES-3Dvar)和广东省新一代天气雷达的监测资料进行了实例试验,结果表明本技术方案能够对获取大气系统结构是有用和有效的,也可用于形成模式初始场,这对中尺度天气预报是有作用的。     

“00.7”北京特大暴雨模拟中气象资料同化作用的评估

针对2000年7月4～5日北京地区的一次特大暴雨过程(24 h降水量达240 mm),文中利用MM5/WRF三维变分系统和MM5非静力模式,对此次特大暴雨过程中的各种气象监测资料(地基GPS大气柱水汽含量、常规探空、高空测风、地面常规观测和地面自动气象站)的同化作用通过观测系统数值试验进行了评估.结果表明与传统的客观分析方案相比较,MM5/WRF三维变分同化系统可直接引入非常规地基GPS大气柱水汽含量监测资料,提供更好的大气初始分析场.在三维变分同化方案下,各种大气监测资料均对改进此次特大暴雨模拟有不同程度的贡献,其中,常规探空和高空测风监测资料对改进预报结果的影响最大,地面常规观测和地面自动气象站观测资料作用次之,地基GPS大气柱水汽含量资料在与其他大气监测资料相互优势互补后,可很好地改善模式大气的分析质量,通过三维变分同化技术在区域数值天气预报模式初始场中引入地基GPS大气水汽监测网资料,使此次强降水个例的6 h和24 h测站降水预报的TS评分值在1,5,10和20 mm预报检验阈值下分别提高了1%～8%.研究结果对利用三维变分数值系统,评估气象监测网资料在改进高影响天气事件预报中的作用有借鉴意义.     

同化雷达估算降水率对暴雨预报的影响

选取2009年3月28日广东省广州市大暴雨过程,考察了变分校准前后Z-I关系估算雷达降水率的区别。变分校准后的降水率资料具有较高的单点精度与合理的梯度分布。降水率资料能够反映大气动力特征和水汽分布等重要信息,是模拟中小尺度系统的关键因子。基于GRAPES (Global/Regional Analysis and Prediction System) 区域三维变分系统,将FSU (Florida State University) 对流参数化方案作为观测算子的同化试验指出,同化降水率资料后同时增强了低层大气的辐合和高层大气的辐散,从而使整层气柱的不稳定能量增加。沙氏指数和K指数诊断分析也表明,同化降水率资料后有利于触发强对流天气。此外,低空辐合有利于水汽垂直输送,维持对流发展,改进降水模拟。逐小时数值模拟结果表明:同化校准后的雷达估算降水率不仅可以改进降水分布,而且使中尺度对流系统的发展和消亡清晰地表现出来。     

同化风廓线雷达资料对浙江降水预报改进评估

采用中尺度模式WRF和美国俄克拉荷马大学风暴分析预测中心的资料同化系统开展中国东部地区35部风廓线雷达资料同化试验研究,在同化1 h平均采样产品前,对其进行气候极值检查、一致性检查、垂直稀疏化等质量控制,选取2014年5月16-17日暴雨过程评估同化风廓线雷达资料对降水预报的影响,探讨其对初始场改进作用,之后,通过批量试验再次确认同化风廓线雷达资料可有效提高降水预报能力。个例同化试验对比分析表明:同化风廓线雷达资料后,暴雨区及其上游地区850 hPa的风速增强20%~30%,水汽通量增加30%~50%,大气层结不稳定性增强,小雨和大雨TS评分分别提高0.06和0.07,暴雨漏报率和空报率分别降低0.04和0.05,降水预报得到改进。     

"97.5"、"81.5"两次孟湾风暴过程的对比分析

对发生季节、地域及影响系统都十分相似的"97.5"、"81.5"两次孟湾风暴过程进行对比分析,结果发现,由于影响系统强度的差异,造成降水的范围及量级均有所不同.     

谈"三七"高炮的管理

“三· 七· ”高炮射速较大 ,火力较猛 ,能自动装填发射。利用“三七”高炮进行人工增雨防雹 ,是实现农业抗旱减灾一项有效的科学措施。哈尔滨地区高炮共 1 2 7门 (双管 73门 ,单管 5 4门 )。目前是哈尔滨市进行人工增雨防雹的主要设备。这里从实际出发 ,阐明了 5年来在高炮管     

台风一词的历史沿革

虽然台风一词已经家喻户晓，但是300多年来关于台风的词源众说纷纭。通过收集和分析古今中外关于台风词源的资料，得到两个结论:（1）台风词源的争议出现在16世纪后期平托《远游记》出版以后；（2）欧洲一些学者没有给出有说服力的证据支持“台风”源自希腊语的说法，也没有给出“台风”在阿拉伯语和印度洋周边国家语言中来自希腊语的证据。相反，现有的文献资料表明，虽然飓风的说法在中国历史上很长一段时间占主导地位，但是台风的早期叫法在浙江南部和福建北部沿海方言中至少在宋代就已经出现，台风一词在中文里有自身独立的演变过程，从浙江吴语的“风痴”经过口语到福建的“痴风”，由于“痴”和“颱”在闽语中发音相近，在闽语中变成“风颱”和“颱风”。      

“环流-天气气候-农业年景”系统模式探讨

本文从综合评述近几年国内外在“作物产量-天气气候-环流”方面所做的研究工作出发,针对用气象学方法预报农业产量中存在的一些问题,提出了“环流-天气气候-农业年景”系统模式。分析了系统模式几类尺度和模式的因子,讨论了系统模式的应用价值以及有待澄清的一些现象和问题。     

“西马仑”与“海贝思”台风特大暴雨对比分析

利用常规气象观测资料、NCEP再分析资料、卫星云图和雷达回波等资料,采用多种物理量诊断分析方法,对路径相似、在闽南地区产生特大暴雨的1308号台风"西马仑"和1407号台风"海贝思"的环流形势特征、云系结构特征及水汽、动力、热力条件进行了对比分析。结果表明:"西马仑"的过程特点是雨强大、降水时间集中,而"海贝思"的特点则是雨强小、降水时间长;"西马仑"云系结构紧密,属中尺度对流云团降水,而"海贝思"云系结构松散,其外围的螺旋云带产生的列车效应是产生特大暴雨的重要原因;两个台风都具有低空急流、风速辐合、低层辐合高层辐散流场等有利于产生特大暴雨的环流形势特征;两个台风都存在低空偏东风和偏南风急流,两支急流为暴雨区提供了充足的水汽条件,低空急流较强的时段与强降水时段相对应;台风中心附近强辐合辐散区的建立和维持是产生特大暴雨重要的动力条件,水汽辐合区的面积和强度与暴雨区范围和降水强度相吻合;垂直速度大值区的维持时间与强降水的维持时间相一致;垂直速度、假相当位温和水汽通量散度的增大和减小,可作为降水增大和减弱的重要依据之一;暴雨区主要落在700 h Pa螺旋度场大值区内,所以螺旋度分析可为台风暴雨落区预报提供参考依据。     

消除自记仪“跳跃式”的方法

在地面气象观测中，自记仪因摩擦等原因，使笔尖未能回到原来的位置而形成“间断”或“阶梯”现象。其标准是，当记号前后两处自记读数差气压≥０．３hPa（温度≥０．３℃，湿度≥３％）。《观测规范》上称之为“跳跃式”变化。“跳跃式”变化既影响记录的连续性又给计算带来麻烦。尤其是气压记录较突出。“跳跃式”变化的原因主要是由于仪器笔尖对自记纸的压力过大（或过小）。各市（县）站的气压计都是在单独房间里存放的，在正点前巡视或正式观测时预报员经常察看，因开（关）气压室门过重等原因所致。（１）在更换自记仪器时，对新的自…     

浅谈“121”电话的服务与管理

“１２１”气象信息电话服务是气象部门的支柱产业之一，优势明显，潜力极大。今年以来，我们本着“一切为了用户，一切方便用户，一切服务于用户”的宗旨。着力在增强服务功能，优化服务方式，加大宣传力度，提高拨打次数上做文章。８个月来拨打次数和服务收费均较往年同期有明显提高，收到良好的效果。１增加信箱，充实内容，加大宣传力度我们先后开通信箱２００多个。除将常规气象信息录入相关信箱外，还把忻府区５所小学的课程表录入其中，后在有关学校附近分期分批大量散发传单，利用小学生天真好奇的心理拨打“１２１”查询课程表。对…     

关于《大气环流的若干基本问题》

本文简要回顾了《大气环流的若干基本问题》的主要内容.以书中部分内容为例,通过和近期大气环流理论的进展相联系,指出叶笃正和朱抱真在书中表达的主要观点,如对大型涡旋在经圈环流中的第一性作用及其作为联系大气环流各主要成员和物理量输送中心环节的认识,对大型涡旋涡度输送在急流形成和维持中作用的强调,以及对大气环流成员和过程的内在统一性的认识等等,能为后来的理论进展所证实,或者和后来的理论互为补充.两位作者对大气环流物理本质和整体图像的深刻理解对大气环流理论的进一步发展以及理解气候变化的基本动力学依然具有现实的意义.     

台风“黑格比”的雷达回波分析

南宁CINRAD/SA天气雷达在台风"黑格比"进入其探测范围后,进行连续的跟踪探测,取得了比较完整的台风运动、演变的雷达探测资料.通过对基本反射率、径向速度等雷达产品和台风的运动、演变过程进行分析,探讨CINRAD/SA天气雷达产品在台风中心定位、暴雨预报、判断台风的演变及运动趋势上的应用.     

"7.20"大暴雨过程分析

1998年7月19日深夜-21日凌晨在川中、东部产生了突发性大暴雨过程,本文在对中尺度雨团、地面中尺度低压系统进行了较深入分析的基础上,利用T106的客观分析场对此过程进行分析,发现:过程发生前后,大气的能量、水汽及辐合上升运动等条件有一个急速突变的过程,致使强降水产生.在这次大暴雨过程中,中尺度特征明显,雨团活动频繁.