中尺度分析系统LAPS应用雷达资料的个例研究

武汉暴雨所引进国际先进的中尺度分析系统LAPS, 经成功本地移植后, 该系统能融合华中区域多种非常规观测资料, 提供包含丰富中尺度信息的高分辨率中尺度分析场。针对一次梅雨期强降水过程, 利用LAPS系统进行中尺度分析, 通过对比该系统融合多普勒雷达资料前后各种物理量场的差异, 研究了多普勒雷达资料在该系统中的作用。结果表明, LAPS融合雷达径向风后, 对风场的改善比较明显, 能揭示流场的中尺度信息。融合多种资料后的LAPS中尺度分析场比NCEP再分析场更接近实况, 能清楚地反映中尺度特征, 可作为分析此次强降水过程发生\, 发展的工具。融合雷达资料反射率后, LAPS云分析能提供与实况接近的较细致的云信息, 有利于了解暴雨过程中云参数的演变, 同时也为数值模式热启动提供条件。     

降水资料同化在梅雨锋特大暴雨个例模拟中的应用研究

利用暴雨数值预报模式AREM,以2009年6月29日发生在长江中下游地区的一次梅雨锋特大暴雨过程为例,以NCEP预报场为背景场,首先开展了不同化任何资料(无同化试验)以及分别利用GRAPES-3DVAR同化系统和局地分析预报系统(LAPS)同化地面、探空资料的3组数值试验,然后进一步开展了降水资料一维变分同化方法在GRAPES-3DVAR同化系统及LAPS系统中二次同化的效果研究,结果表明:(1)采用GRAPES-3DVAR系统同化地面、探空资料的数值试验,其降水预报效果不如无同化试验结果;而采用LAPS资料同化系统同化地面、探空资料的数值试验,其降水预报效果优于无同化试验结果,即就本个例而言,GRAPES-3DVAR同化系统对背景场的修正为负效果,LAPS同化系统对背景场的修正为正效果。(2)降水资料1DVAR方法在GRAPES-3DVAR同化系统中的应用,对物理量场有重要影响,使雨带上空变得更暖更湿,天气系统的配置更利于降水发生,中尺度系统的演变更有利于模拟出与实况更加接近的雨带位置、强度、中尺度结构特征,因而极大地改善了降水模拟效果,其模拟的1、6、24h累积降水量位置、强度、中尺度结构特征都有较明显改善。(3)降水资料1DVAR方法在LAPS系统中的应用同样改善了降水预报效果,使雨带落区位置更加接近实况。     

LAPS在冰雹云模拟中的应用

LAPS是中国气象局武汉暴雨研究所引进的中尺度分析系统,能融合区域内多种非常规观测资料,提供高分辨率中尺度分析场。该文对探空资料和LAPS分析场两种初始场的大气层结和环境风场信息进行了比较,并应用探空资料和不同时次的降雹点的LAPS分析场作为三维对流云模式的初始场对2008年7月27日、28日湖北西部山区冰雹天气过程进行数值模拟,并将模拟结果与观测实况进行了对比分析,最后对27日降雹过程应用临近降雹时次的LAPS分析场作为云模式初始场模拟的回波、风场和垂直速度等特征进行了分析,以探讨LAPS用于云数值模式的适用性、优越性以及冰雹云发生发展特点。结果表明: LAPS输出场用于云模式初始场进行冰雹云数值模拟具有时空上的优势,能更好地模拟出午后局地降雹,可以弥补探空资料作为云模式初始场的不足,应用临近时次的LAPS分析场作为云模式初始场的数值模拟能体现出冰雹云发展过程中多次增强等细节,有利于人工防雹作业预警和催化方案的确定。     

LAPS的设计原理、模块功能与产品应用

我国中尺度气象观测网数据日益丰富,如何对这些数据进行分析应用以更好地为天气预报服务,是一个亟待解决的问题.局地分析预报系统(LAPS)较好地解决了这一难题,其算法透明,计算速度快,分析场接近实况,满足业务需求,便于预报员直接应用.为了帮助相关气象业务岗位上技术人员了解并较好地应用LAPS(http://www.whihr.com.cn/laps/main.aspx),本文详细介绍了LAPS的各模块功能及设计原理,并对武汉暴雨所应用LAPS的有关情况进行了简要说明.     

雷达资料融合和冷热启动对AREM模式强降水预报的影响分析

针对2012年7月21日北京发生的特大暴雨过程,利用局地分析预报系统(LAPS)在AREM(Advanced Regional Eta-coordinate Model)背景场的基础上融合了多普勒雷达资料,比较融合雷达资料后初始场变化,分析冷热启动模拟效果差异,研究雷达资料融合和冷热启动对AREM模式强降水预报影响。结果表明:LAPS融合雷达资料后,初始场增加了中尺度信息和水汽强度,增强了东部水汽输送,雨带中心区位置和降水强度均有所改善。融合雷达资料并进行热启动能够改善AREM模式spin up问题,增大上升气流的速度,进一步增强降水强度。     

基于卫星红外窗亮温探测上冲云顶

上冲云顶是卷云砧上的穹顶状突起,表示存在强对流切变和强烈上升气流,是强雷暴的重要指示者.伴随上冲云顶的雷暴经常产生灾害性天气,如航空湍流、强降雨、冰雹、破坏性的风和龙卷等.本文以2010年9月6日发生在安徽北部地区的一次特大暴雨过程为例,用卫星红外窗区通道观测亮温探测上冲云顶,并将高时空分辨率的局地分析预报系统(LAPS)的中尺度分析场资料与用红外窗方法探测到的上冲云顶进行定性比较,结果表明造成此次强降雨过程的对流系统即为一个伴随上冲云顶的强雷暴系统,LAPS中尺度分析场资料客观地验证了上冲云顶的存在.     

华中区域LAPS中尺度分析场的检验与评估

本文利用LAPS融合地面观测资料、探空资料、雷达资料形成中尺度分析场,将该分析场与实况降水、雷达同波、TBB图进行对比,发现LAPS分析场具有中尺度系统的描述能力.设计了融合不同观测资料的试验方案并计算了各种试验方案的均方根误差,定量对比分析了各种资料在LAPS系统中的作用,结果表明LAPS融合所有观测资料后得到的分析...     

局地分析预报系统在GRAPES模式中的应用

在分析美国局地分析预报系统 (LAPS) 和GRAPES_Meso数值预报系统,实现GRAPES-LAPS接口的基础上,通过两种数据融合方案,即GRAPES/LAPS方案 (简称LAPS方案) 和GRAPES/3DVAR方案 (3DVAR方案),对2008—2010年华南地区的28个个例的地面、探空常规和加密资料,以及多部多普勒天气雷达数据等融合、同化,开展两种方案的对比模拟试验。结果表明:LAPS方案获得的初始场,水汽条件有所改善,其辐合辐散相耦合触发中小尺度系统发展加强的中尺度环境场,有助于提高模式对强对流天气的预报能力。两种方案的24 h要素场均方根误差检验结果和降水TS评分大体相当,但28个个例中,LAPS方案报出了10个暴雨,而3DVAR方案只报出了5个,LAPS方案的中雨、大雨和暴雨的24 h降水预报TS评分要略好于3DVAR方案相应预报的TS评分,表明LAPS方案对强降水的预报较3DVAR方案有一定改进。     

省级GRAPES模式预报系统的构建

利用9210卫星广播的T213资料作为初始场,在联想深腾1800机群系统上构建了省级GRAPES中尺度数值预报系统,实现了GRAPES-MESO V2.5的高效运行,一方面可提供日常的业务预报产品,另一方面也可为广大预报员提供一个诊断模拟的平台.     

LAPS云分析中卫星资料的应用及对GRAPES模式短时预报的影响

通过2013年5月16日广东暴雨个例,利用LAPS分析系统在GRAPES背景场的基础上融合了地面、探空、雷达和卫星资料,比较了LAPS分析系统是否融合卫星资料的云微物理变量(云水、雨水、云冰、云雪)差异;进一步对比讨论了模式提前6 h滚动预报与LAPS反演的云微物理变量的异同,在此基础上探讨了两者对模式降水预报的影响。结果发现,LAPS分析系统融合了卫星资料后,能较好地再现中尺度云团的形态和强度,且能减少一些云微物理变量(云水、云冰、云雪)的虚假中心,大值中心与强降水中心吻合较好;模式滚动预报与LAPS反演的云微物理变量水平和垂直分布差异较大,后者的分布形态基本与观测降水、雷达回波相似,大值中心与强降水中心吻合较好;从两者对模式降水预报的效果来看,LAPS分析的云微物理变量作为模式初始场中的云参数,能改善模式1 h的降水预报,而模式滚动预报的云微物理变量对模式降水预报基本没改善。      

GMS－5卫星资料的变化和应用

叙述了ＧＭＳ－５卫星资料的变化，特别是展宽数字资料信息格式的变化，以及新获得的红外和水汽图象的应用。     

MODIS遥感数据格式及使用方法综合分析

针对当前MODIS遥感资料推广应用中数据产品使用者和开发者在实际工作中经常遇到数据格式和计算方法方面的问题,分析了MODIS遥感资料的数据格式,以及如何使用定标后的1B数据计算地球视场的光谱反射率和辐射率进而生成各种气象和环境监测应用产品,并给出了一个数据处理应用实例。     

MODIS遥感数据格式及使用方法综合分析

针对当前MODIS遥感资料推广应用中数据产品使用者和开发者在实际工作中经常遇到数据格式和计算方法方面的问题,分析了MODIS遥感资料的数据格式,以及如何使用定标后的1B数据计算地球视场的光谱反射率和辐射率进而生成各种气象和环境监测应用产品,并给出了一个数据处理应用实例.     

MODIS 1B数据与物理量计算

弄清楚HDF-EOS数据结构和内容及其基本物理量的计算方法是MODIS应用的基础。HDF是NCSA开发、适用于多种计算机平台、易于扩展、主要用来存储各种类型的科学数据。NASA在此基础上,对HDF进行了扩展,开发了专门处理EOS产品的数据格式HDF-EOS。MODIS 1B产品采用HDF-EOS格式存储数据,数据文件包括250、500、1000 m分辨率的定标后的资料以及星载定标器数据及其他工程数据。白天MODIS资料有36个波段,夜间只有17个波段。MODIS 1B产品将MODIS探测得到的数据信号按一定比例缩放为16位整数保存,根据数据集保存的缩放比和截距参数,可以算出反射率和辐射率。     

GMS-5卫星资料的变化和应用

叙述了ＧＭＳ－５卫星资料的变化，特别是展宽数字资料信息格式的变化，以及新获得的红外和水汽图象的应用。     

风能资源观测数据省级传输系统

风能资源观测数据省级传输系统是国家风能资源数据库建设项目的一个重要组成系统,是全国风能及其相关数据和产品服务的基础,并已实现了观测数据的业务化传输。该系统由数据收集、收集处理、数据分发、传输监视等4个功能模块组成。数据收集模块功能由Linux下的socket编程实现,可收集实时和历史数据、备份数据、删除过时数据;收集处理模块功能由Linux下的C语言编程实现,可对数据的唯一性、正确性及格式进行检查;数据分发模块功能由Linux下的socket编程实现,可实时分发、失败重发、分发日志记录;传输监视模块具有监视、统计、信息查询和显示等功能。     

Matlab对基于HDF格式的MODIS 1B数据的提取方法与实现

基于HDF文件格式的MODIS数据的应用越来越广泛,MODIS数据开发应用的前提是对MODIS 1B数据的提取。本文详细介绍了利用Matlab对HDF文件进行读写操作的过程,在此基础上给出了提取MODIS 1B数据的流程图,实现了对MODIS 1B数据的提取,为MODIS二级产品的开发打下了基础。     

含图像资料的气象信息管理系统研制技术

研制含图像资料的气象信息管理系统技术关键是解决气象ＰＣＸ图像格式文件的获取，保存及显示等问题。作者提出通过动态图像保存软件获得气象ＰＣＸ图像格式文件将ＰＣＸ文件保存于气象资料数据加备注字段中，并由ＵＣＤＯＳ特殊显示命令重新显示。     

一种新型绘图软件在气象中的应用初探

介绍了Vis5D可视化软件在微机上的运行环境和安装过程，Vis5D系统的三维图形分析、显示功能及各种图形浏览模式，描述了Vis5D系统可接受的数据格式，给出了将CrADS格式的数据文件转换为v5d格式的方法。并利用该系统对MAPS数值模式的输出产品进行了初步的可视化试验。     

HDF-EOS数据格式及其数据导入

HDF-EOS作为NASA存储和发布EOS数据的标准，专门用于处理各种EOS产品。掌握HDF-EOS数据格式和数据导入是能够充分开发和应用EOS数据信息的关键。文中介绍HDF数据文件中图像模块、科学数据、Vdata模块(表格数据)的结构，HDF-EOS数据文件中点、条带、网格数据和元数据的的数据格式，以及打开HDF格式数据实现对HDF-EOS数据导入浏览的相关软件。