基于雷达—雨量计降水融合方法提高极端降水监测能力

高时空分辨率、高精度的降水产品对于极端降水的监测以及防灾减灾具有重要意义。地面雨量计提供点尺度降水精确观测,但无法精细化捕捉对流性强降水的空间分布。雷达观测可以精细地刻画降水的空间分布特征,但雷达定量估计降水（QPE,quantitative precipitation estimation）产品估测精度易受雷达观测偏差和Z–R（雷达反射率—降水率）关系等因素影响。因此,本文开展高时空分辨率的雷达—雨量计降水融合算法研究,集成雨量计观测和雷达定量估计降水产品各自的优点。该算法主要步骤包括:雨量站观测数据格点化、局地雨量计订正雷达QPE和雷达—雨量计降水融合三个部分。首先利用克里金插值方法,对雨量站观测的降水进行插值,得到格点降水信息;再通过局地雨量计订正方法系统性地订正雷达QPE产品,以提高雷达QPE产品精度;最后,结合降水类型,通过雷达—雨量计降水融合算法,产生高时空分辨率、高精度的雷达—雨量计降水融合产品。通过郑州“21·7”暴雨、台风“烟花”和2021年8月随州暴雨三个典型的极端降水个例,对雷达—雨量计降水融合算法产生的雷达—雨量计降水融合产品进行了系统地评估和分析。结果表明,在不同的极端降水个例和不同的降水时段,雷达—雨量计降水融合产品精度上优于雷达QPE产品,且在降水的空间分布上较雨量站观测格点插值产品更能精细地刻画降水的结构特征。表明算法得到的雷达—雨量计降水融合产品的准确性较高,对极端降水有较好地捕捉和监测能力。     

几种雨量观测方式比对试验分析

为进一步了解不同雨量观测方式对降水测量的影响,在中国气象局大气探测试验基地进行了几种雨量观测方式的比对试验。本文利用该试验的观测资料,分析了不同雨量计及其不同安装方式对降水测量的影响,并分别给出了各雨量计的测量值。结果表明:降水测量与雨量计的安装方式极其相关,坑式安装测量的雨量值最大,其余依次为双栅、防风圈和平地安装(呈水口高出地面70cm);当前业务观测方式测得的降雨量偏小;降雪测量受风场的影响比液态降水测量更显著。     

雨量计自动校验仪设计

雨量计是气象、水文、农业等部门观测降水量的重要仪器,新生产的雨量计以及使用中的雨量计都需要进行校验以确保其精度和可靠性.目前利用手工校验的方法不方便且精度难以保证,针对这一情况,设计了一种便携式雨量计自动校验仪.该仪器利用超声波实时检测当前液位进而控制步进电机自动调节流速、流量,保持水流量的均匀.利用软件可设置不同的雨量来模拟实际的降雨,最后通过对比雨量计读数看其是否符合精度要求.系统选用了高频的超声波传感器,处理器计时频率达到50MHz,提高了测量的精度.     

实测与自记降水量差值原因分析

从理论上讲雨量器与虹吸式雨量计测得降水量应该比较接近 ,但在实际降水观测中 ,经常出现测得降水量不一致 ,有时差值也比较大 ,严重影响降水观测的准确性。通过对本站历史降水资料的分析 ,找出影响准确性的因素 ,提高观测质量和仪器的使用质量。1　资料分析分析本站 1 984～ 2     

雷达与雨量计联合估测降水的相关性分析

在对比分析质量控制前后雷达估测降水量与自动雨量计降水量之间相关性的基础上,采用雷达-雨量计联合校准方法,对14种不同密度雨量计校准雷达估测降水的效果进行分析。结果表明:在使用雷达资料和雨量计资料前有必要对资料的质量进行分析与控制。联合雨量计校准雷达能明显提高雷达对降水的估测能力;采用不同密度雨量计校准雷达,随着校准雨量计密度的加大,雷达估测降水的精度不断提高并趋于稳定。校准雷达的效果及所需雨量计密度与降水类型有关,当校准效果相同时,积云强降水过程需要的雨量计密度最大,积混对流性降水过程次之,层云稳定性降水过程需要的雨量计密度最小。不同方法的校准效果不同,卡尔曼滤波方法适合于对稳定性降水的校准,或在雨量计密度低的地区对雷达进行校准;变分校准法和最优插值法的校准效果相当,适合对积混对流性降水的校准,或在雨量计密度高的地区对雷达进行校准。     

校准雨量计密度对雷达联合雨量计估测流域平均面雨量的影响

使用加密雨量计网资料联合合肥新一代多普勒天雷达资料,通过5个个例对2003年佛子岭和响洪殿子流域内6月下旬至7月中旬的3次典型梅雨期层积混合云降水过程,进行了校准雨量计密度对雷达联合雨量计估测流域平均面雨量的影响研究。文中采用Z=300I~(1.4)和Z=200I~(1.6)两种关系式进行雷达降水估测,以各流域内布设12部雨量计距离平方反比法得到的平均面雨量作为真值,使用的校准雨量计数量逐渐从12部减少至1部,对雷达联合雨量计网以及单独使用雨量计网进行降水估算,并对结果进行了分析。结果表明:相比于作为真值的12部雨量计平均面雨量序列,两流域内未经校准的雷达估测累积平均面雨量均存在20%—50%的低估,使用不同的Z-I关系时,只是低估的程度有所变化;整体上用于校准的雨量计数量越多,校准效果越好,随着校准雨量计数量的增加,均方根误差值逐渐减小,并趋于稳定,同真值序列的相关性逐渐增强;雨量计数量一定时,校准雨量的结果优于单独使用相同雨量计估算的雨量结果;单部雨量计校准时,受雨量计在流域内的分布和相对于雨区的位置等影响,结果随着校准雨量计的不同而变化;文中研究的两流域内,当校准雨量计的数量大于等于2部时,均方根误差稳定,同真值的相关性较高,对应的雨量计密度在佛子岭流域为每900km~2布设1部,响洪殿流域为每700 k~2布设1部。     

测报值班中几个常见问题的处理

对地面气象站测报工作中遇到的几个问题进行总结,针对大风天气时蒸发量的观测、结冰记录、遥测雨量计的使用等进行分析并提出相应的处理方法。     

雷达雨量计资料用于径流模拟

利用测雨雷达结合稠密和稀疏雨量站网估计流域降水分布，将不同方法获得的降水分布输入降水径流模型TOPMODEL，模拟1998，1999夏季GAME／HUBEX试验区梅山和鲇鱼山集水区的径流，并与实测径流进行比较和分析，结果表明：1)雷达结合集水区内雨量计网模拟径流的精度优于传统的用稠密雨量计网模拟径流的精度；2)利用雷达结合集水区外相对稀疏的雨量计网模拟径流的精度和用集水区内稠密雨量计网模拟径流的精度相当，显示了测雨雷达在径流模拟和洪水预报中极大的应用潜力。     

虹吸式雨量计疑难记录的处理

本文根据笔者多年的观测、报表制作及预审经验,对虹吸式雨量计不正常记录的原因进行了分析,并对处理方法进行了探讨。     

虹吸雨量计常见故障的简易修理方法

1引言虹吸雨量计是用来持续记录液态降水的仪器,是地面测报工作中常用的、较重要的仪器之一。如果虹吸雨量计的性能不良、作用欠佳、安置状态不符合规定等,就不能正确反映液态降水变化的全过程,这样即使在观测中操作正确,所获得的资料也会失去真实性,同时,也给资料的整编工作带来诸多不便。因此,本文通过对多年实践经验的总结,将虹吸雨量计常见的3种处理方法进行了介绍,供同仁们参考。23种故障产生的原因分析及修理方法2。1当虹吸雨量计的笔尖上升到（或超过）10mm时不产生虹吸有以下3种原因可造成虹吸推迟：①虹吸管与浮子室侧管…