边界层风廓线仪多普勒频谱高度图综合应用初探

文章介绍了边界层风廓线仪多普勒频谱高度图的原理,并且给出了无降水、有降水、降雪、速度折叠、地物杂波、外界信号干扰等典型的多普勒频谱高度图型。研究发现,多普勒频谱高度图除了可以从中提取测风产品所需的数据外,该在线显示的图形还实时提供了许多其他潜在的气象信息,并可用于：连续监视测站上空天气;提前了解测站上空风的垂直切变;发现并确定降水起始时间;在线估测风向风速;实时判别降水云底高度和0°层的范围;验证和解释风羽剖面图产品中的奇异现象;帮助固定和移动风廓线仪选址;诊断风廓线仪系统故障;评价风廓线仪系统软/硬件性能优劣等。文章指出：深入发掘边界层风廓线仪在降水天气系统中进行高时间密度探测的潜力,使得它可以晴雨两用,对今后将边界层风廓线仪配备到一般气象观测站,提高单站天气监测/预警能力和开展精细化天气预报意义深远。文章还对当前商业化的边界层风廓线仪提出了具体的改进意见,以满足频谱在线分析的需要。     

风廓线雷达垂直径向速度应用初探

利用北京风廓线雷达五波束探测中的垂直波束资料,进行了垂直速度在预报中的应用研究。通过对垂直速度的分级显示,配合地面气象记录,对不同的天气个例进行分析,结果表明:平稳晴空的天气风廓线雷达所测量的垂直速度很小,基本上在±1m·s~(-1)范围内;而有降水时,风廓线雷达所测得边界层的垂直速度基本上都是朝向地面的,不同相态降水粒子的垂直下落速度有明显的差别。分析表明风廓线雷达垂直速度的探测对研究晴空大气的垂直运动、判断降水粒子相态和降水预报有应用价值。     

丘陵地区大气边界层风廓线雷达适用性分析

本文利用2010年夏季福建省三明市开展的大气扩散实验资料,研究了大气边界层风廓线雷达在福建丘陵地区的适用性,并探讨了风廓线雷达探测的误差特征和修正方法。结果表明：大气边界层风廓线雷达水平风场的探测结果在300~2 000 m高度范围的偏差与高度和风速具有一定统计关系;通过与100 m气象铁塔水平风场资料对比,说明风廓线雷达对丘陵地区低层大气风场的探测具有一定局限性。经过修正的风廓线雷达探测结果可以较好地反映实验区域大气边界层水平风场的垂直结构。     

降水条件下风廓线雷达数据质量分析及处理

风廓线雷达是当前获取大气三维风场信息的有效途径,但受其本身探测原理的约束,降水时的观测数据(尤其是边界层风廓线雷达的观测数据)将受到较大影响。为提高降水时边界层风廓线雷达数据的可信度,依据五波束探测和三波束探测原理,结合风廓线雷达功率谱再分析,建立了风廓线雷达数据筛选、填补的重处理方法,通过选取不同降水强度下的从化、潮州、阳江三个边界层风廓线雷达站的观测数据,开展了基于该方法的数据质量评估。研究结果指出:降水时虽能提高风廓线雷达的数据获取率,但风场数据质量并不一定较好(尤其是在特大暴雨时数据质量较差);经过数据重处理后,风廓线雷达的有效数据获取率得到提高,且内陆站点提升的幅度超过沿海站点;降水对2 km以下的观测数据影响较小,对于2 km以上的数据,若降水只是对部分高度造成数据缺失,则经过重处理后数据质量仍可以保持较好,但若连续多个高度数据缺失,则经过数据重处理后也不能较好地提高数据质量。     

上海TWP3型边界层风廓线雷达探测性能评估

在简述上海TWP3型风廓线雷达系统的基础上,从雷达运行情况、风数据获取率和产品资料分析3方面对该型号雷达探测性能进行评估。通过统计分析不同高度层上平均测风数据全年和逐月的数据获取率,发现TWP3风廓线雷达在3km以下具有较高的数据获取率,对于边界层的探测能力要远高于高层,且夏季的数据获取率明显高于冬季。利用风廓线雷达提供的信号噪声比SNR、垂直速度和折射率结构常数C2N等资料分析了一次弱降水探测过程,二次产品可以清晰地反映降水的始末时间,且降水期间探测高度增高2km左右。评估结果表明TWP3型边界层风廓线雷达具有较低的故障率和较好的探测性能,产品资料具有可靠性和应用价值。     

一次降雨过程风廓线雷达特征

为应用风廓线雷达监测降水天气,通过对2006年南京地区一次春季降雨过程的边界层风廓线雷达探测数据和自动站雨量数据进行对比分析和相关性统计,研究了降水发生、维持和消亡期间风廓线雷达资料的变化特征,分析风廓线雷达垂直速度、速度谱宽与降雨强度之间的相关性。结果表明：当降雨临近时,风廓线雷达水平风廓线上的空洞逐渐消失,当降雨结束时空洞再次出现,且伴随着低空急流的出现降水明显增强。随着降雨的发生,风廓线雷达产品的垂直速度、速度谱宽和折射率结构常数值均明显增大。整个降水期间,550 m高度层以下的垂直速度与降水量存在显著线性负相关,450-950 m高度层之间的速度谱宽与降水量存在显著线性正相关,可见垂直速度、速度谱宽的变化与降水强度关系密切;当垂直负速度变小或速度谱宽变大时,降水增强的可能性增大。研究结果揭示了风廓线雷达垂直速度、速度谱宽与降雨强度之间的内在联系,可为风廓线雷达应用于降雨天气的监测。     

一次降雨过程风廓线雷达回波特征

为应用风廓线雷达监测降水天气,通过对2006年南京地区一次春季降雨过程的边界层风廓线雷达探测数据与自动站雨量数据进行对比分析和相关性统计,研究降水发生、维持和消亡期间风廓线雷达资料的变化特征,分析风廓线雷达垂直速度、速度谱宽与降雨强度之间的相关性。结果表明：当降雨临近时,风廓线雷达水平风廓线上的空洞逐渐消失,当降雨结束时空洞再次出现,且伴随着低空急流的出现降水明显增强。随着降雨的发生,风廓线雷达产品的垂直速度、速度谱宽和折射率结构常数值均明显增大。整个降水期间,550 m高度层以下的垂直速度与降水量存在显著线性负相关,450—950 m高度层之间的速度谱宽与降水量存在显著线性正相关,可见垂直速度、速度谱宽的变化与降水强度关系密切;当垂直负速度变小或速度谱宽变大时,降水增强的可能性增大。研究结果揭示了风廓线雷达垂直速度、速度谱宽与降雨强度之间的内在联系,可为风廓线雷达应用于降雨天气监测提供参考。     

风廓线雷达组网观测新型应用研究进展

风廓线雷达具有高的时间和空间分辨率,已经被广泛应用于大气探测、环境气象以及灾害性雷暴天气监测预警等领域。但风廓线雷达组网二次开发产品缺乏,一定程度限制了其在天气气候领域的深度应用。简要介绍中国风廓线雷达网站点分布及其水平风廓线和谱宽等数据产品;阐述基于风廓线雷达观测产生的高时间分辨率边界层高度、垂直风切变、湍流强度和散度等新产品特点,并给出了相应的应用场景或案例。最后,展望了风廓线雷达组网观测的不足及其未来应用前景。     

风廓线雷达简介

风廓线雷达包括边界层风廓线雷达、对流层风廓线雷达、可移动风廓线雷达等系列产品 ,在气象、军事、航空、航天及全球变化研究等方面具有广泛的用途。其中边界层风廓线雷达在大气边界层空气质量、中尺度天气预报、垂直风切变、湍流、尾涡流研究等方面发挥着很好的作用 ,特别是在对飞行有严重影响的低空风切变、下击暴流的研究方面 ,目前还没有其它可替代的探测产品。边界层风廓线雷达是多普勒雷达的一个分支 ,它能可靠地提供从近地面到高空约 3公里高度处连续的实时水平风分量、垂直风分量、水平风分量垂直剖面图以及从近地面到高空约 1 5公…     

夏季不同天气条件下风廓线雷达探测精度分析

利用2016年6—8月沈阳地区TWP8-L型风廓线雷达观测资料,判断大气的均匀性,计算风廓线雷达的探测精度,并与探空气球的观测资料进行对比分析,得到晴空和不同降水条件下的风廓线雷达探测精度随高度的变化情况。研究结果表明,1000m高度以下风廓线雷达的探测精度较高。在无降水和均匀降水条件下,风廓线雷达的水平探测范围内大气均匀稳定,东西波束和南北波束测得的径向风对称性较好,(U_W-U_E)和(V_S-V_N)的平均差和标准差值较小;与GTS1型探空仪风速精度相差小于2.9m/s,两者相关性较好,风廓线雷达探测水平风的准确性较高。在探测范围不均匀的降水条件下,大气在风廓线雷达的水平探测范围内不均匀,东西波束和南北波束测得的径向风的对称性较差,垂直速度变化差异较大;U_W-U_E和V_S-V_N平均差和标准差值较大;与GTS1型探空仪风速精度相差大于2.0m/s,两者相关性较差,风廓线雷达探测水平风的准确性较低,需要进一步改进算法,改善数据质量,提高探测性能。     

Science and Prediction of Heavy Rainfall over China: Research Progress since the Reform and Opening-Up of New China

This paper reviews the major progress on development of the science and prediction of heavy rainfall over China since the beginning of the reform and opening-up of new China(roughly between 1980 and 2019). The progress of research on the physical mechanisms of heavy rainfall over China is summarized from three perspectives: 1) the relevant synoptic weather systems, 2) heavy rainfall in major sub-regions of China, and 3) heavy rainfall induced by typhoons. The development and application of forecasting techniques for heavy rainfall are summarized in terms of numerical weather prediction techniques and objective forecasting methods. Greatly aided by the rapid progress in meteorological observing technology and substantial improvement in electronic computing, studies of heavy rainfall in China have advanced to investigating the evolution of heavy-rain-producing storms and observational analysis of the cloud microphysical features. A deeper and more systematic understanding of the synoptic systems of importance to the production of heavy rainfall has also been developed. Operational forecast of heavy rainfall in China has changed from subjective weather event forecasts to a combination of both subjective and objective quantitative precipitation forecasts, and is now advancing toward probabilistic quantitative precipitation forecasts with the provision of forecast uncertainty information.     

新疆南部干旱区暴雨研究：科学认知与主要进展*

新疆南部(简称南疆)是典型的干旱区,地形和下垫面复杂,生态环境脆弱,对气候变化异常敏感。在全球变暖背景下,近年来南疆暴雨发生频率和强度明显增加,引起社会广泛关注。本文主要回顾了南疆干旱区暴雨的科学认知、研究进程和最新研究进展,南疆暴雨具有降水集中度高、相对强度大、极端性强、空间分布不均匀等特点。南疆暴雨研究经过了从大降水个例到多尺度相互作用机理和数值模拟发展应用的阶段,目前在南疆暴雨的重要影响天气系统和水汽输送等方面取得新的科学认识。最后,对干旱区暴雨科学研究的未来发展方向进行了简要的讨论和展望,以期承上启下,为未来新时期南疆暴雨研究提供创新基础。     

北美温带气旋及其对纽约降水的影响

利用西半球１９８０－１９９０年常规天气图资料及纽约逐日降水资料，将冬半年北美温带气旋分为３类，分析了它们的气候特征，形成过程及其对纽约降水的影响。结果表明：北美温带气旋冬半年平均频数５１个，年际变化不大，月际分布最多月为１２个，最少月只有５个；不同类型气旋的时间分布及对纽约降水的影响存在明显差异。     

气候年景定量化评价方法

气候年景评价是气候业务服务的重要产品——气候年公报的重要内容,其中评价方法是关键。旨在以福建省为例介绍一种计算简单、业务适用性强且易推广的气候年景定量化评价模型。基于福建省66个国家级气象站1961—2010年共50 a逐日气温、降水观测数据和综合气象干旱指数（MCI）数据,在分别建立低温年景、高温年景、雨涝年景和气象干旱年景的评价指标、等级划分标准和历史序列基础上,构建了综合气候年景的评价模型、等级划分标准和历史序列,实现了对福建省低温、高温、雨涝、气象干旱及综合气候年景的定量化评价且评价结果具有历史可比性。业务应用和历史事件验证显示所建评价指标体系合理,与历史重大事件一致性良好,可为汛期雨强、冬季低温强度、夏季高温强度等定量化评估提供参考。      

Effects of Weather on Traffic Collisions in Edmonton,Canada

Abstract

Three years of hourly traffic collision data and associated weather data for the city of Edmonton, Alberta, Canada, were analyzed. Using a matched-pair analysis to compare periods of adverse weather with similar periods without adverse weather, the effect of weather on traffic collisions in Edmonton was assessed. Adverse weather took the form of strong winds (>35?km h^?1), precipitation (>0.10?mm?h^?1), or limited visibility (<1.0?km). Risk ratio (RR) values were calculated to determine the relative increase in accidents resulting from each type of weather, as well as for multiple types of concurrent weather. Analysis was performed for collisions that resulted in property damage only (PDO) and severe collisions that resulted in injuries. To determine whether specific types of collisions were more likely to occur during adverse weather, RR values were determined for multiple types of collisions, such as following too closely or failing to stop at a traffic signal. Our results show that adverse weather affects traffic collisions in a variety of ways. Horizontal visibility less than 200 m and strong winds above 45?km?h^?1, while relatively infrequent in Edmonton, typically resulted in an increase in overall collisions (RR?=?3.40 and 1.17, respectively). Precipitation, which is far more common to Edmonton, posed an increased risk to drivers. The type of precipitation was also clearly a factor. The RR value for PDO collisions was higher during periods of snowfall (1.90) than during periods of rainfall (1.28), but the RR value for collisions resulting in injuries (1.37) was higher than the value for PDO collisions during periods of rainfall. Collisions during snowfall had a higher RR value (1.90) for PDO collisions than for collisions resulting in injuries (1.55), and both were higher than the RR values for either type of collision during rainfall, suggesting that snowfall is a greater threat to driving safety than rainfall. For both precipitation types, a higher rate of precipitation was associated with increased risk and a larger number of collisions. Some collision types were clearly affected by the type of precipitation. Vehicles left the road resulting in property damage at far higher RR values during snowfall (3.36) than during periods of rainfall (1.09). Furthermore, analysis of collision types identify that two collisions with nearly identical actions, stopping at a stop sign and stopping at a traffic signal, have very different risks during adverse weather. Stopping at stop signs appears to be far more difficult than stopping at traffic signals during precipitation events and has a higher associated risk. Lastly, we identify a puzzling concern: our results show that Edmonton drivers do not perceive periods of rainfall as presenting a hazard, resulting in a disproportionately high number of injuries during rainfall.     

吉林省突发性暴雨的时空分布特征

使用吉林省５４个气象站１９６０－１９９２年逐日、逐时降水资料，分析定义突发性暴雨过程，并从时空分布及地形影响等方面对各种突发性暴雨进行了分析，得出它们之间在时间分布和地理分布上的差异，为此类天气分析预报提供气候背景。     

2012年锡林郭勒盟人工增雨作业评估分析

文章通过对2012年锡林郭勒盟春夏季降水分布和主要天气过程分析,结合人工增雨作业条件和降水天气系统对人工增雨作业效率的影响分析,对飞机增雨作业和火箭增雨作业情况进行了评估。结果表明:由于2012年系统性稳定降水天气过程较多,增雨效果显著,为旱情解除发挥了重要作用;降雨天气系统影响范围大、持续时间长,便于地面火箭增雨作业把握时机,虽然因空域管制影响了作业次数,但作业时间长,火箭发射量大,同样取得了很好的增雨效益。2012年是近年来增雨效率最高的一年。     

资水流域柘桃区间中小河流域面雨量算法比较分析

为探国家气象信息中心多源融合格点降水实况产品在中小河流面雨量计算中的可行性,该文以湖南省资水流域柘桃区间为例,利用泰森多边形法、算术平均值法、克里金插值法以及国家气象信息中心多源融合格点降水实况产品,以2020年9月为代表,对4种方法计算的面雨量结果进行了比较分析。结果表明：（1）4种方法的计算结果相关性显著,均能较好反应出不同强度降水及不同子流域之间的差异。大多数情况下算术平均值法的结果偏大,多源融合格点实况法的结果偏小,插值法和泰森多边形法的结果介于二者之间。（2）当地面雨量站分布密集或降水空间分布均匀时,4种方法计算结果的标准差较小;当地面雨量站分布稀疏或降水空间分布不均时,4种方法的结果标准差较大,此时采用多源融合格点实况法比算术平均值法、泰森多边形法更合理可靠。（3）对于地形地貌复杂多变的山区,尤其是暴雨以上强降水天气,降水空间分布十分不均,多源融合格点实况产品对降水实际分布的反演可信度仍有待研究,计算面雨量时需要结合多种方法综合判断。实际计算中小河流域面雨量时,针对不同的子流域、不同的天气过程,应当根据天气系统及降水空间分布综合分析,合理利用多种方法才能准确把握面雨量的大小和可能的误差。     

天气雷达与地面自动站降水观测一致性校验分析

将地面观测的降水划分为10～25、25～50、50～100mm/h3个量级区间,利用2010年5-10月天气雷达组网小时降水量产品和综合气象观测系统运行监控平台(ASOM)中国家级台站自动气象站小时降水量资料,采用3倍标准差法,按上述3个等级逐月分别确立了两类设备降水观测差值的阈值参数,进而建立了天气雷达与地面自动气象站降水观测结果的一致性实时校验技术.采用该技术进一步对2011年5-10月国家级台站自动气象站观测的降水结果进行了检验,结果表明:自动站降水数据正确率可达85％以上,可以有效进行自动站观测降水实时检验.