雷达组网拼图的计算机处理与显示

一、前言本文所说的雷达组网拼图是指将某一区域的所有雷达进行组网,并将其回波资料在计算机上进行处理,从671-20型绘图仪上输出回波综合图。综合图具有直观、醒目的特点,而且比手工制作更迅速、准确,增强了时效。回波综合图能充分利用雷达探测的降水回波信息,在较大的区域内作短时、短期预报和灾害性天气的订正预报。也可应用     

雷达回波综合图与邵阳市5月份短时降水的相关分析和预报

天气雷达综合图较直观地反映了降水区域的分布、降水性质、降水区的移动和变化趋势。1984-1986年我台连续接收9点30分和15点30分两个时次的华南区域回波综合图。自1987年3月,我台开始接收使用华中区域回波综合图,为开展短时预报和服务以及提高预报质量提供了依据。我们在接收华南区域回波综合图的基础上建立了一套短时(12小时)预报方法,因两个区域所发布的综合图基本一致,故这一方法开始在华中区域所发布的综合图上使用,效果较好。本文介绍我台1987年使用综合图做短时预报的方法和体会。     

天气雷达回波资料与本站短期降水分析

1985年,我站开始利用雷达回波综合图进行短期降水预报,应用的实践表明,雷达回波综合图对短期降水预报是一个有力的工具。 一、基本的统计关系 因为是应用于短期降水分析,所以我们确定: 5时雷达观测对应08—20时(白天)天气, 09~(30)时雷达观测对应12—24时(上午到上半夜)天气; 15~(30)时雷达观测对应20—08时(夜间)天气。 根据天气雷达的基本功能,确定以本站为圆心,从本站到宜昌的距离(约155km)为半径的区域作     

雷达回波综合分析图的应用

去年3月20日—7月10日,华东区域中心试播了雷达回波综合分析图(有的称为区域雷达拼图)。每天播发上海、南京、盐城、阜阳、南昌、金华,建阳、郑州等8个雷达站的4:00、9:30和15:30的雷达回波实况。我们约在实况出现1.5小时后收到雷达综合图,这比从其它方面获得的“面”的资料要迅速得多。由于它提供了回波区的移动方向、速度、强度、发展趋势、影响范围、覆盖面积、降水性质、回波顶高等较精确的信息,因而为提高短时预报的服务效果创造了条件。下面介绍我们应用雷达回波图的体会。     

雷达回波综合图用于降水预报的若干统计

1984年3—8月,中南地区组织天气雷达组网、联防试验,由长沙通信台试播了雷达回波综合分析图(下称综合图)。每天播发长沙等14个雷达站9:30、15:30和18:00的雷达回波实况。我台接收了前两个时次的综合图。这些适时有效的预报信息,为短时、短期预报服务提供了依据。下面介绍我们试用综合图的若干分析统计和体会。     

雷达回波综合分析图在预报中的应用

从1980年起,华东地区的天气雷达联防组网试验为气象台站提供了一个新的预报工具——雷达回波综合分析图(以下简称综合图)。它是根据多部雷达探测到的资料拼制而成的,由于它连续地反映了空间降水或其它天气现象的变化,因而弥补了天气图的不足。综合图提供的回波区的性质、形状、范围、方位和移向移速及强回波中心的位置、强度和高度等信息,在短期晴雨预报中已经取得较好的效果,对提高暴雨预报的能力也发挥了作用。下面介绍目前使用综合图作预报的几种方法。     

雷达回波综合图的回波强度及其应用

华东地区雷达回波综合图通过三年试验,83年3月20日起正式投入业务使用。凡配备传真机的台站,83年开始接收上海发播的华东地区雷达回波综合图,此图反映降水实况时效快,图象直观,且图上均标注有降水范围、性质、强度、回波顶高度、降水区的移向移速及     

雷达回波综合图在七月短时降水预报中的初步分析和应用

本文运用7月9∶30和15∶30的中南地区雷达回波综合图(1984-1987年)和华中地区数字化雷达回波综合图(1988-1989年),分析影响区域内的回波特征与本站短时降水的关系,发现其相关性较好.在此基础上,从雷达回波综合图上提取预报因子,并结合本站要素,建立起7月短时有无降水和中雨以上降水过程的预报方程,经历史检验和实际应用,效果较好.     

雷达回波综合图与云层分析图相结合作短期降水预报的效果检验

1984年以来,北碚区气象站即开始使用雷达回波综合图(以下简称综合图)作短期降水预报。1987年6—9月又接收了国家气象局卫星气象中心绘制的云层分析图,将其与综合图相结合作短期降水预报。应用实践表明,两种图相结合作短期降水预报,其效果,比单用一种图要好。下面我们将具体方法及其效果检验作一介绍。     

雷达回波预测极端暴雨概率方法构建原理与应用研究

基于局地雷达回波基数据强度与雷达体扫面内相应地区强降水量之间的统计关系,并通过LucasKanade局部光流法分析下一小时可能影响该地区的回波区域,将这些区域定义为强降水影响系统的动态回波上游。同时分析雷达各层体扫回波情况,即考虑强降水系统的空间伸展程度。通过分析这些动态回波区域在当前时刻内(每10 min多层体扫信息)的时空变化特征,建立回波强度特征与局地降水的相关,进一步与改善的降水极值概率预测方法相结合,构建对下一小时局地暴雨重现期极值预测预警指标,为应急保障方案和及时应对决策提供技术支持与专业参考信息。整体方案以2006-2011年6-8月盐城多普勒天气雷达回波强度的基数据资料和同时段盐城雷达体扫范围内建湖气象站的小时雨量序列为基础,采用Lucas-Kanade局部光流法确定回波强度反映的降水系统时空动态上游,并利用皮尔逊III型方法和广义帕累托方法建立回波类别与建湖局地白天与夜间降水序列的统计概率关系,计算回波类别对应的局地极端降雨极值以及极值重现概率特征,构建降水系统的雷达回波动态综合特征与下一小时局地强降水极值概率间的统计关系指标,指标的相关性检验达到70%。该方法具有强降水多等级重现期极值预测能力,为下一小时临近极端暴雨预测预警提供了雷达监测动力统计优化方法。     

基于雷达回波区域跟踪算法的临近预报技术进展

目前,临近预报技术主要包括外推技术、数值预报技术以及概念模型预报技术等。而业务上主流的临近预报技术以外推为主,主要以雷达资料为基础,采用雷达回波单体质心跟踪算法或雷达回波区域跟踪算法,得到雷达回波以及降水的临近外推预报。本文详细介绍了3种基于雷达回波区域跟踪算法(交叉相关回波跟踪算法、光流法和变分回波跟踪算法)的临近预报技术的国内外研究进展和基本原理。大量的研究和业务实践结果表明,雷达回波区域跟踪算法作为临近预报专家系统的核心部分,在对流天气临近预报方面有较好的可预报性,在临近预报业务时效内,外推预报结果和实况接近,优于数值模式预报。而通过对算法的不断改进,可以提升各临近预报专家系统在临近预报方面的性能。随着天气雷达技术的不断进步,天气雷达在硬件和软件两方面都逐步改进,雷达资料的数据质量明显提高,在对流天气临近预报上,基于雷达回波的区域跟踪技术会凸显其明显优势。     

单站雷达配合综合图作暴雨预报

1983年5月30日出现了全区性的暴雨,在这次暴雨预报过程中,综合图起了很大作用。本站711雷达04时观测时,测站西北有一条由块状结构组成的东北—西南向回波带,7:15开机观测时本站四周已出现中等强度的混合型降水回波,由于降水质点对电磁波的严重衰减,探测距离只有50公里,50公里以外连地物回波都探测不到。从高显上看零度层亮带明显,是混合型降水。由于早上没有综合图,只能根据天气图静止锋的位置预报本站6小时内有大雨,9:30本站雷达观测与7:15相类似。收到9:30的雷达综合图后,见到在南昌西部还有中等以上的阵性降水回波,我们就大胆地作了未来6小时还有     

基于数值预报与雷达外推预报融合方法的降水回波短临预报试验研究

采用傅里叶-梅林变换、多尺度光流法及威布尔分布,对湖北省2020年6—7月4次降水过程雷达回波进行多尺度预报试验及其相位和强度校正。在此基础上,利用双曲正切函数对校正后的模式降水回波预报和雷达回波外推临近预报进行融合。最后,基于预报技巧评分和平均绝对误差及命中率等指标对不同时效、尺度及回波阈值的预报结果进行定量分析。结果表明:(1)融合后的0~3 h降水回波预报在范围和位置上均较模式预报和雷达外推预报改进明显,尤其对强回波预报有明显优势,对对流预报有积极作用;0.01°×0.01°尺度的0~1 h预报效果明显好于其他尺度及预报时效。(2)武汉RUC模式预报效果最差,平均绝对误差(mean absolute error,MAE)最大为6.1~8.2 dBZ,而融合预报效果最好,MAE最小为4.7~6.5 dBZ。0.01°×0.01°尺度下融合预报的命中率(probability of detection,POD)随回波阈值和预报时效增加而降低,而其他尺度下20 dBZ回波阈值的平均POD最大、MAE最小,平均POD(MAE)均高于(低于)其他2种预报。总体来看,融合预报明显优于单一预报,对改进0~3 h定量降水预报有一定参考。     

温岭较大降水的雷达回波特征

84年温岭站正式接收华东地区雷达回波综合图,分析同年4—6月12次较大降水(12小时雨量≥15mm),在综合图上都有成片中等强度以上的回波区移向本站,如结合天气形势一般均可提前(至少三小时)做出预报。12次较大降水有如下几点共同特征: 一、在700百帕图上在110—122°E、26—32°N的范围内有一切变线或槽线。二、关键区中的回波特征     

多普勒雷达非降水回波在临近预报中的应用研究

本文研究了多普勒天气雷达速度图上非降水回波(不包括地物回波)的空间结构,并对太原雷达站两年多以来的多普勒天气雷达观测到的“非降水回波”的速度特征进行了深入、系统的分析。发现非降水回波的强度虽然很弱,但其速度回波显示出冷暖平流和大尺度风向、风速辐合(散)相结合的特征。统计结果表明,56次降水过程中,有52次降水发生前的非降水回波具有辐合特征,且非降水回波辐合特征的出现较本站降水发生均具有一定的提前量,为临近预报提供了一种新思路。     

多普勒雷达晴空回波识别与应用

在现有多普勒天气雷达资料质量控制基础上,采用徐州雷达站2009年4月和9月雷达资料,统计并对比几种常见的降水回波与非降水回波特性,找出一种有效地识别晴空回波的方法。该方法在不同径向距离区间(小于25km及25～200km)采用不同的识别参数,能够较好地将非降水回波中对临近预报有用的晴空回波信息保留,而将其他非降水回波信息(地物回波、超折射回波等)剔除。依据该方法识别的晴空回波区域所对应Doppler速度可用于判别大气平流状况,从而为预报工作提供帮助。     

雷达反射率反演水汽和温度同化技术在一次飑线过程中的应用研究

针对2020年5月4日发生在江南的一次飑线过程,在逐15 min快速更新循环同化预报系统中,探讨了利用3DVAR方法同化雷达径向风、反射率和反演观测对短时降水、大风和冰雹等灾害天气的预报影响,同时研究了不同冷启动时刻对降水预报的影响。结果表明:冷启动时刻同化反演水汽和云内温度观测,观测强回波区的水汽和降水回波区内位温增量为正。随着循环次数的增加,背景场中虚假对流区的水汽减弱,对流被抑制;正的温度增量主要集中在观测回波大于背景模拟回波区,其增幅明显减小。相对于只同化雷达资料试验,同化"伪观测"资料能明显改善0～3 h内的雷达组合反射率和降水预报,2～5 km上升螺旋度路径与大风、冰雹灾害位置更接近;对0～6 h的1 h累计降水量在1、5和10 mm等级的FSS评分改善明显,随着循环同化次数增多,改进效果先明显增加,6～8 h左右改进效果达到顶峰,随后FSS评分相对雷达同化试验有所下降。在12时(世界时)更新背景场后,相对于05时冷启动明显提高降水FSS评分,且同化"伪观测"资料的积极贡献预报时效更长。     

利用多普勒雷达资料作站点雨量及面雨量临近预报

通过对近两年收集的降水过程的雷达回波资料进行统计分析,得到本地区主要降水过程类型及其回波演变特征;利用反射率因子的基数据和风廓线产品数据等资料,运用交叉相关法计算区域速度、读取风廓线得到环境风速度,自动判别降水回波类型、识别回波整体及单体移动速度;应用本地实时的dBz-I关系及线性外推法计算未来1～2 h站点降水量及面雨量,实现降水临近预报自动化;应用自动站雨量资料及雷达联合自动站资料所作的雨强实时分析场对1 h站点雨量预报及区域雨量预报进行初步检验,1～24.9 mm和≥25 mm以上站点预报的平均相对误差分别为58%、33%;区域雨量预报的雨区范围及中心分布与实况具有较好的一致性;2 h降水预报在回波较稳定时,仍有较好的预报效果.     

短时强降水概率预报的多模式集成技术研究

利用2018年4—8月格点降水分析资料和4个业务高分辨率区域模式降水预报资料,应用分位数频率匹配法对模式1 h降水预报分别订正;基于上游关键区域的检验结果,采用动态权重多模式集成技术,探讨了多模式集成技术在短时强降水概率预报中的应用前景。结果表明:分位数频率匹配法对强降水预报改进具有正效果,可以减少模式的系统性偏差,提高模式降水预报的准确率。在短时临近时效内,上游关键区域降水信息对下游地区降水预报具有指示意义,基于上游关键区实况检验的动态权重多模式降水概率预报较简单集成概率具有更高的预报准确率,预报效果也更为稳定。个例分析也表明该技术对短时临近时效内的短时强降水预报预警有较好的指导作用。     

天气雷达回波人工数字化拼图技术

本文介绍了拼图网格的设计、雷达观测报码的编制方法以及雷达回波拼图的计算机处理等。指出应用这种拼图技术制作雷达回波综合图,可充分地利用713型雷达定量探测的降水回波信息,是气象、航空、水利等部门警戒和预报强对流天气和暴雨的有力工具。