网络化多普勒天气雷达反射率因子的衰减订正

利用国内第一个网络化雷达试验平台的观测资料,基于网络化雷达反射率因子衰减订正算法,对观测数据进行衰减订正。并与单部雷达自适应约束算法和常州S波段雷达观测资料进行比较分析,结果显示订正方案合理。个例分析表明,经过雨区后单部雷达探测的回波强度较弱甚至探测不到,而网络化雷达可以利用多部雷达的共同观测,弥补单部雷达探测上的不足,体现出网络化雷达衰减订正的优势。     

台风“碧利斯”的雷达反演与改进

利用两步变分反演方法研究2006年第4号台风＂碧利斯＂,比较单部雷达资料和双部雷达资料的反演结果。结果表明：利用单部雷达资料不能很好地反演出台风的风场结构特征,而双部雷达资料在第一步反演背景场时,可以显示出台风的涡旋特征。通过检验发现,此次台风过程的水平切向风在最大风速半径内部与Rankine模型相近,外部与Chen 3模型接近。为了更有效地利用单部雷达的观测信息准确定位台风的移动路径,故在单部雷达资料第一步反演背景场时加入模型弱约束。反演结果表明,加入模型弱约束后,反演的背景风场可以看出台风的涡旋特征,通过第二步反演后与双部雷达资料结果相近;加模型弱约束的单部雷达反演结果与双部雷达反演结果间u、v分量的相关系数均为0.8或以上,2—7 km高度层u、v分量的均方根误差明显减小。     

雷达定量降水估计技术及效果评估

为提高雷达定量估测降水的精度,利用广东省6部新一代多普勒天气雷达(CINRAD/SA)回波资料和雨量计降水量观测资料,采用概率配对法(PFT,Probability-fitting technique)建立Z-I关系进行单部雷达降水估测,并采用最优插值法(OI,Optimum Interpolation)对降水估计进行订正;为扩大降水估测的范围,对多部雷达的降水估计进行拼接,采取重叠区域以各部雷达的均方根误差平方的倒数作为权重系数(iω==1/RMSE(K)2/n∑i-1/RMSE(i)2)进行加权平均,并分别分析比较上述方法得到的降水估计与单纯OI雨量计及与雷达拼图回波强度得到的降水估计的优劣。以上各环节误差分析表明,对于单部雷达,雨量计降水强度与其上空9点平均的雷达回波强度关系最为密切;6部相同型号的雷达估测降水精度各异。交叉检验表明,OI雷达法对单部和多部雷达估测降水均可取得较好的校准效果;对于多部雷达的降水估测,单部雷达先分别进行OI订正后拼接,然后对重叠区再次OI订正的结果比直接对未订正的单部雷达降水估计拼接后统一做一次OI订正的效果好。多部雷达降水估计拼接时,前期对于单部雷达降水估计的订正尤为重要;多部雷达降水估计的拼接值精度要明显高于OI雨量计,而相比由雷达拼图回波强度得到的降水估计而言,前者也优于后者。因此,多部雷达降水估计的拼接方法,对雷达资料的应用有较好的参考价值,在业务上也有一定的应用前景。     

多普勒雷达资料4DVAR同化反演的模拟研究

利用Sun等建立的同化模式和四维变分同化方法对多普勒雷达资料反演大气风场、热力场和微物理场进行了模拟试验研究.反演的基本思路是将4DVAR同化方法应用到三维云模式,定义价值函数表征雷达资料与模式预报结果之间的差别,通过极小化价值函数得到反演场,价值函数相对模式控制变量的梯度由伴随模式求取.试验结果表明,4DVAR同化技术能够从单(双)多普勒雷达资料反演大气三维风场、热力场和微物理场.各个变量反演精度高低与同化过程中变量受约束的大小程度呈正相关.速度场和雨水场反演精度较高,温度场、云水和水汽的反演精度次之,温度场的准确反演需要较长的同化时间.价值函数中加入背景场,哪怕是单点探空给出的平均场信息也有利于提高反演精度.在采用单部多普勒雷达资料进行反演时,速度场的反演误差较大.反演区相对雷达站的位置变化对速度场反演结果有一定的影响,而对其他变量的反演影响很小.两个时次的雷达观测资料基本足够提供反演所需的时间演变信息,同化更多时次的雷达资料,反演效果改进很小.雷达观测资料的缺值会显著降低同化效果,甚至可能导致同化失败,引入背景场可以改善这一状况.4DVAR同化技术对于雷达观测资料误差不太敏感.利用双多普勒雷达合成风场提供水平风场边界条件是比较准确可靠的.在反演主体离边界较远时,VAD风场也基本可用作水平风场边界条件.微物理场的反演对模式中的微物理参数化方案较敏感.     

台风“碧利斯”的雷达反演及改进

利用两步变分反演方法,研究2006年第4号台风“碧利斯”,对照单部雷达资料和两部雷达资料的反演结果。结果表明：利用单部雷达资料不能很好的反演出台风的风场结构特征,而两部雷达资料在第一步反演背景场时,可以看出台风的涡旋特征。通过检验发现,此次台风过程的水平切向风在最大风速半径内部与Rankine模型相近,外部与Chen 3模型接近。为了更有效地利用单部雷达的观测信息准确定位台风的移动路径,故在单部雷达资料第一步反演背景场时加入模型弱约束。反演结果表明,加入模型弱约束后,反演的背景风场就能看出台风的涡旋特征,通过第二步反演后与两部雷达资料结果相近;加模型弱约束的单部雷达反演结果与两部雷达反演结果间u、v分量的相关系数均在0.8或以上,2-7 km高度层u、v分量的均方根误差明显减小。     

中尺度涡旋的雷达探测和分析

应用单部多普勒天气雷达观测资料对出现在京津冀地区的中尺度涡旋进行了分析，分析结果表明:发展较强的中小尺度天气系统往往与风场的旋转或辐合辐散有关，气旋性涡度场对积云对流活动有明显的组织和增强作用，是降雨增强的一种判据。     

单部多普勒天气雷达对降水中垂直流场结构的探测研究

该文提出用单部多普勒天气雷达距离高度扫描（RHI）的探测资料，从大气运动连续方程出发，在实际流场的二维假设下，反演雷达探测区域内的垂直剖面流场结构。通过个例试验表明，反演结果比较合理。该方法可供多普勒天气雷达探测研究应用。     

雷达回波强度拼图的定量估测降水及其效果检验

为了得到精度更高的高时空分辨率格点定量估测降水量,需要将雷达资料和雨量计降水量资料进行有效的综合利用。利用广东6部多普勒雷达的回波强度拼图资料和稠密的自动雨量计降水强度观测资料,采用概率密度法建立Z-R关系进行雷达降水估计,并采用客观订正方法利用雨量计资料对雷达降水估计进行校准。交叉检验表明：利用雨量计对雷达降水估计进行客观方法订正可以取得比单纯用雨量计资料进行OI插值好的效果。OI雷达订正法较优。     

利用单多普勒雷达资料分析垂直面上二维流场和热力平流的两个例子

用单部多普勒雷达观测资料,使用Browning,Hobbs等人和Locattelli等人的方法,计算了冬季极地气团涡旋内中尺度雨带法向垂直面上的二维流场和热力平流。得到的结果定性地和雨带的存在及不同发展阶段一致,和探空仪观测的结果基本一致,但是在定量的意义上本文得到的垂直速度偏高,冷暖平流区也非全部一致。用不同的方法处理资料得到的二维流场有明显变化。     

登陆我国热带气旋的统计特征

NCAR(National Center for Atmospheric Research)在1990年代发展起来的多普勒雷达四维变分分析系统(The four-dimensional Variational Doppler Radar Analysis System，简称VDRAS)，采用四维变分(4D—VAR)资料同化技术和云尺度数值模式及其伴随模式，利用单部或多部多普勒雷达观测资料，反演对流尺度风暴的动力结构和微物理结构，包括三维风场、温度场、气压场和微物理量场。本文介绍了VDRAS的基本原理、个例试验和实时运行等概况，旨在随着我国新一代天气雷达建设的逐步完成，为应用我国新一代天气雷达的观测资料，开展4D-VAR方法的研究和应用提供一些参考或借鉴。     

多普勒雷达探测“艾利”台风风场不对称结构

2004年8月25日, “艾利”台风在靠近我国台湾东北部海域后不同于正常路径, 先后发生两次左折, 先是西北转偏西, 再偏西转西南, 这种路径在历史上极为罕见。通过“艾利”台风的雷达观测事实, 从单多普勒雷达和双多普勒雷达均发现在台风前进方向的右前方, 即西北象限风速极值大于其他象限, 进一步证明了“艾利”台风的风场分布遵循波数为1的非对称性, 从位于台风不同象限的福州长乐和厦门两站雷达资料, 以及常规的地面观测、高空探测资料和NCEP数值预报再分析资料都得到证实。研究表明, “艾利”台风处在大陆高压东南侧, 台风外围存在一支7 m/s左右的环境风场引导气流。因此, 西北象限风速极值大于其他象限的不对称分布可能是由环境风场和台风本身两方面共同造成的, 这种不对称分布有利于维持“艾利”台风向西南方向移动。在我国东南沿海地区, 由于单部多普勒雷达不可能同时探测到台风的西北、东北和西南3个象限的风速极值, 而双多普勒雷达或多多普勒雷达联合探测台风, 则可以同时探测到3个象限的风速极值, 根据风速极值可能存在的不对称分布情况来预测台风的路径转折趋势, 因此重视双多普勒雷达或多多普勒雷达联合探测对于提高监测预报水平具有重要的意义。     

从单多普勒雷达的速度等值线分布反演风场

引　言　　众所周知,多普勒雷达只能测得径向速度,要获得水平风矢量场,必须用两部或三部雷达同时测量。由于多普勒雷达价格昂贵,不少气象工作者致力于从单部多普勒雷达提取水平风场信息。Ｗａｌｄｔｅｕｆｅｌ和Ｃａｒｂｉｎ提出了ＶＶＰ(ＶｏｌｕｍｅＶｅｌｏｃｉｔｙＰ?..     

2012年12月15日桂林机场低空风切变过程分析

利用自动观测资料和多普勒天气雷达资料,结合大形式环流背景,对2012年12月15日桂林机场的低空风切变过程进行分析,结果显示:在锋面临近时,跑道两头自动观测风场资料和多普勒雷达垂直风廓线资料对风切变预报有较强指示作用.     

南昌多普勒雷达与713-C雷达降水回波产品对比分析初探

通过对比多普勒雷达和713-C雷达在同一时间、同一站点对降水回波的探测资料,找出它们在同类产品上的差异,对完成713-C雷达观测向多普勒雷达观测的过渡,用好多普勒雷达提供参考性意见。     

广东省高空风观测资料融合技术的应用

以广东省气象局多普勒雷达VWP产品、风廓线雷达数据和常规探空资料为基础,抽取同一时间点、相同或相近高度层数据,将其融合为高时间(30 min)和空间分辨率(27/31站)的高空风观测数据集(Micaps第2类数据产品格式)。该方法直观、简单,忠实于原始观测,验证了该数据集的可用性、科学性和实用性。实时生成融合产品及各种物理量分析图。     

网络化天气雷达协同自适应观测技术的实现

2013年5月至2014年5月,中国科学院大气物理所和南京恩瑞特公司,在南京以及周边地区架设4部X波段天气雷达,组成网络化雷达,对雷暴和强降水天气进行快速预警和精细化探测。本文针对协同自适应观测技术,利用南京网络化天气雷达系统,建立单部雷达自适应和多部雷达协同自适应观测模式,实现观测控制软件核心算法,包括重点观测区域的选取和扫描策略的制定2部分,实现自动判断强回波天气区域的位置并且对重点区域进行扫描观测,扫描策略的选择与强回波区域相对雷达的位置和区域的面积有关。应用该模式进行气象观测表明:协同自适应观测模式比较合理,能够快捷准确的找到强天气回波区域,实现了对重点关注区域进行更高时空分辨率的观测。     

4·17强对流天气过程分析

以2011年4月17日发生在梧州多普勒雷达观测范围内的一次强对流天气过程为个例,结合多种观测资料,从天气形势、卫星云图、物理量分析、能量配置、多普勒雷达资料等多方面对个例进行分析、寻找各自的特征.     

华南暴雨试验资料的集成处理及显示

在华南暴雨试验中，采用了多种先进的探测系统，不同探测系统采用测量原理不同，资料的时空分辨率及探测精度有差异，为资料的集成带来一定的难度。针对华南暴雨试验的资料，提出多种资料集成和显示方案。多种探测资料的集成处理包括了对资料的预处理、反演、坐标归一化等，并在其基础上建立了互联网上的气象数据动态查询、站网雷达基数据的处理显示系统，利用可以管理和分析大型多维动态复杂数据集的微机可视化系统PC-Vis5D，实现了单部雷达资料、中尺度数值模式输出结果与观测真实数据的动态集成分析显示。     

无资料地质灾害隐患点降水插补方法试验

区域自动气象站网和多普勒天气雷达的建设和使用,大大提高了降水监测的时空分辨率。将常德太阳山多普勒天气雷达和区域内192个区域自动气象站降水资料,经过反距离插值、多普勒雷达雨量估算等方法试验,证明其应用的可行性,进而用于获取地质灾害隐患点的降水,为建立地质灾害隐患点等级预报模型打下基础。     

新一代天气雷达与TWR01小天气雷达在一次强降水天气过程中的对比分析

通过对贵阳多普勒雷达和独山TWR01小天气雷达资料在一次强降水天气过程中四个时段的观测资料和四个时段的自记降水资料进行分析对比．得出新一代多普勒天气雷达由于贵州地形影响等原因．存在一定的探测盲区,而TWR01小雷达对小范围的对流云层观测更清楚、更接近当时天空的实际情况,是多普勒天气雷达很好的补充。