乌鲁木齐地区夏半年云系及其降水预报研究

应用静止气象卫星GMS－5的红外云图及其数字化资料对1998－2001年4－9月、2002年4月乌鲁木齐地区99场小量、8场中量、25场大量、11场暴量降水过程进行了分析，总结出造成乌鲁木齐地区降水的主要云系特征与路径分型，云系与天气系统配置关系、相应降水情况的概念模式以及在实际业务中应用静止气象卫星云图及其数字化资料制作降水预报应注意的问题。     

GMS-5四通道云图的自动分类及其在定量降水估算中的应用

根据日本地球静止气象卫星（GMS-5）云图的新特点,运用动态分类方法对GMS-5四通道卫星云图进行分类,得到各种云类及地表。并由分类结果,根据一维云模式得到的对流云对流核心云顶温度与降水之间的关系,对层云和对流云做定量降水估算。并用1995年8月31日的云图资料进行对流云和层云的降水估计试验,将估算出的降水率和降水面积与地面1 h的观测降水资料进行比较,结果表明：假如设置40%为降水的允许误差,那么降水估计的准确覆盖率将达到70%。能在业务应用中推广,并且该方法可以应用到即将发射的风云2号气象卫星资料处理     

利用静止气象卫星资料估算青藏高原降水的初步探讨

用间隔为３ｈ的静止气象卫星红外云图资料，分析了我国夏季青藏高原上云系的空间分布特征，并以１９８１￣１９８３年６、７、８月的红外云图资料与相应地区的降水资料，建立利用卫星云圈资料估算青藏高原地区降水的模式。检验表明该方法对称补青藏高原上地面站稀少，降水资料不足的缺陷很有帮助，能为研究青藏高原地区的气候状况、水资源的分布和数量提供依据。     

北疆地区云系的讨论

利用1998－2000年3a的GMST5静止气象卫星红外云图资料和北疆地面观测站6h降水资料，对北疆地区出现的275次云系进行分类，探讨了各类云系的生命史，出现频率，给出云型和TBB与北疆地区降水之间的关系。     

GMS-5四通道云图的自动分类及其在定量降水估算中的应用

根据日本地球静止气象卫星（ＧＭＳ－５）云图的新特点,运用动态分类方法对ＧＭＳ－５四通道卫星云图进行分类,得到各种云类及地表。并由分类结果,根据一维云模式得到的对流云对流核心云顶温度与降水之间的关系,对层云和对流云做定量降水估算。并用１９９５年８月３１日的云图资料进行对流云和层云的降水估计试验,将估算出的降水率和降水面积与地面１ｈ的观测降水资料进行比较,结果表明：假如设置４０％为降水的允许误差,那么     

基于卫星云参数的短时降水动态估测方法

利用实时FY-2静止气象卫星红外云图和区域中尺度地面自动监测网加密降水资料,通过对云图进行参数化处理,采用动态相关方法分析长波红外分裂窗双谱组合、长波红外水汽双谱组合、亮温面积等各类卫星云参数与不同级别降水强度的关系,寻找当时与降水强度的最佳相关云参数化因子建立短时降水动态估测模型,并利用实时最新降水估测模型对未来3 ...     

数字卫星云图估算面雨量的应用试验

使用云分类降水率估计的方法，有静止气象卫星数字云图进行面雨量估算。对１９９３年８月４日华北南部一次降水过程的实测雨量与估算结果的对比分析表明，这种估算方法对雨区的差别有相当高的精度，对雨量的估计有一定的参考价值。     

“91.6、91.7”安徽大暴雨云图分析及预报

本文利用红外云图及TBB资料对“91.6、91.7”安徽大暴雨中的几个时次进行了详细分析,得出了云图暴雨模式。结合该模式,给出了利用云图资料估计降水的简易流程。     

东亚多卫星集成降水业务系统

静止气象卫星与极轨气象卫星的集成应用,能够充分发挥静止气象卫星与极轨气象卫星的各自优势。东亚多卫星集成降水业务系统采用拉格朗日集成算法,利用静止气象卫星的红外观测信息计算的红外冷云移动矢量,为极轨气象卫星微波降水的发展提供约束条件,实现了静止气象卫星红外观测信息与极轨气象卫星微波降水的集成,综合了两类卫星观测的优势。同时业务系统的设计考虑了多数据分级管理、多业务单元的协同工作和插件式的系统整体框架,为业务系统合理、快速处理多种来源的红外观测数据、微波降水数据,以及未来的数据更迭和算法更新提供了必要保障。     

利用气象卫星资料定量测量黄河流域汛期降水

根据 Ｇ Ｍ Ｓ－ ５ 静止气象卫星数字化卫星云图的灰度分布,计算灰度共生矩阵,抽取云的纹理特征量,组成云自动分类方程,进而滤去地表和非降水云信息,实现云的自动分类,然后针对黄河流域不同类型云建立云顶温度与地面实测降水关系曲线,并选取订正因子,建立地面降水估算方程进行降水估算。使用结果表明,该方法对黄河流域汛期降水估算效果较好。     

水汽场初值调整及其对华南降水预报贡献的研究

该文利用GMS多通道气象卫星资料推导得到的降水资料估算出的加热率, 作为非绝热的非线性正规模初始化过程中的非绝热强迫项, 进行风压场的初值调整, 再采用一个与模式中的对流参数化方案相反的逆运算方案, 进行水汽场的初值调整.以保证初始时刻按模式的物理参数化方案计算得到的加热率与由卫星推导的加热率一致. 这一方法在非绝热的非线性正规模初值化的框架中, 使初始时刻的水汽场得到调整.既实现了传统的初始化目标, 又提高了模式对降水的短时预报效果.对华南的两个个例的试验结果表明该文的方法是有效的.     

基于TRMM卫星资料对四川盆地降水的三维结构特征分析

利用TRMM卫星多种探测仪器得到的观测资料,分析研究2010年7月15~18日由西南低涡引发的四川盆地区域性暴雨天气过程,重点揭示了该次过程降水的三维结构特征。结果表明:红外和微波亮温数据均能从一定侧面反映低涡云系的降水特征;西南低涡引发的降水属于中尺度系统降水,层云降水对总降水的贡献率超过90%,存在明显的亮带结构;大范围降水区内包含一条主雨带和若干独立的对流性雨团,表现为大范围层云降水围绕对流降水的结构特征,对流性降水云顶最高能发展到17km,局部最大降水率出现在2~5km高度;降水凸起部分为独立的对流降水云团,呈塔状立体结构。      

用GMS资料建立飞机增雨宏观作业模型

根据飞机人工增雨作业的特点，利用卫星资料接收系统获取的GMS卫星11原始资料，讨论了适宜飞机增雨作业应用的卫星数据定位、红外数据重采样等小区域GMS资料处理方法。利用影响山东省12次降雨天气过程的GMS-5卫星资料与其对应时次的94个雨量观测站自记降雨资料，统计分析了静止气象卫星多通道资料与降雨概率、降雨强度的关系，初步建立了云层可作业几率、期望增雨量等宏观作业模型。     

省域GMS卫星遥感图象处理系统

利用卫星资料接收系统获取的ＧＭＳ卫星多通道１：１原始图象资料,建立了省域范围较高分辨率的ＧＭＳ卫星图象处理系统。介绍了系统的结构、功能、特点及图象定位、红外图象重采样、省域地理信息叠加等关键技术。对山东省域的ＧＭＳ图象进行处理表明,生成的图象直观清晰,定位准确,具有较高的图象质量。     

考虑降水时间相关性的地面观测-雷达-卫星遥感逐时降水融合方法研究

以广东省北部山区2018年汛期强降水时段4月23—28日龙舟水、5月7—11日龙舟水和9月16—17日台风“山竹”3次典型暴雨过程的逐时降水为研究对象,研究基于XGBoost算法与地统计学理论的地面观测-前两个时刻逐时降水-雷达-卫星遥感的多源逐时降水融合模型,充分考虑相邻时刻降水的时间相关性,得到空间分辨率为1 km的逐时降水融合数据。此外,分别利用XGBoost与随机森林(RF)算法进行不考虑降水时间相关性的地面观测-雷达-卫星遥感逐时降水融合对比试验,并对试验结果进行精度评价。结果表明：(1) 在3次暴雨过程中,三种融合模型的逐时降水融合结果具有类似的空间分布;(2) 与XGBoost和RF逐时降水融合结果相比,融合了降水时间相关性的逐时降水融合结果在不同暴雨过程的准确性均有明显改进,3次暴雨过程的决定系数(R2)平均提高了7.89%和23.27%;(3) XGBoost逐时降水融合模型的精度整体上优于RF逐时降水融合模型,3次暴雨过程的R2分别提高了7.1%、4.3%和31.4%。     

卫星和雷达资料在暴雨数值预报中的应用研究

采用美国风暴分析预报中心开发的中尺度模式（Advanced Regional Prediction System,ARPS）的资料分析系统ADAS（ARPS Data Analysis System）,把中国CINRAD/SA、SB多普勒雷达反射率、风云-2E卫星的红外和可见光资料引入模式初始场,利用高分辨率中尺度模式WRF对2012年7月21日中国华北地区暴雨过程进行数值模拟。结果表明：加入雷达和卫星资料的WRF数值模拟,由于修正了中低层水汽,对降水系统预报有一定的调整,预报的降水落区位置和降水量中心值更接近实况;同时加入卫星和雷达资料同化后,明显改善了WRF降水系统预报偏慢的情况。雷达与卫星资料同化对WRF模式降水预报影响不同,雷达资料影响的时间短,只在6 h内预报起作用,而卫星资料影响时间较长,能够改善24 h内的预报。加入卫星和雷达资料,修正了水汽场,使降水预报在开始时间、量级和范围上均有改善,更接近实况。     

浙江省分钟降水自记纸信息化数据与人工读取数据的对比及适用性分析

为了探讨信息化分钟降水自记纸数据在短历时时段下的适应能力,对比评估了1980-2000年浙江省19个国家基本（准）站信息化后的分钟降水自记纸数据和同期人工读取降水数据。利用滑动求和的方法提取信息化分钟降水不同历时下每年最大降水量,并使用偏差百分率、方差比、偏差概率、相关分析等统计方法,对比分析了信息化后的分钟降水自记数据与人工读取数据的时空特征差异及信息化数据的适用性。研究结果表明：信息化后的分钟降水数据与人工观测数据的结果在整体及单次降水过程中的表现较为一致,数值上整体略偏小,相关系数达到0.99。30min以上历时信息化后分钟数据与人工校核数据非常接近,且稳定性很高。信息化后分钟数据计算结果比人工读取结果更为客观,可以较好地代替人工读取结果的同时,有效地弥补了自动气象站建站之前逐分钟降水资料记录的空缺,为计算暴雨强度公式、设计暴雨雨型等需要长时间序列分钟降水的研究工作奠定了基础。     

利用多普勒雷达定量估测降水试验

利用南昌多普勒雷达体扫资料和抚州市气象台站自记雨量资料,建立了定量估测降水方程,在抚河流域的不同区域进行了定量估测降水对比试验,据此给出了有利人工增雨作业的多普勒雷达产品判据。结果表明,综合利用多仰角基本反射率、回波顶高和垂直积分含水量进行定量估测降水,效果明显好于单独利用单仰角基本反射率估测定量降水。在降水量≤3 mm时,综合定量估测降水值、常规定量估测降水值与实测降水值比较吻合;在降水量>3 mm、特别是出现较大降水(>5 mm)时,与常规定量估测降水值相比,综合定量估测降水值更接近实测降水值。     

中国60城市站1901—2019年日降水数据集的构建

近年来中国区域降水的极端化问题得到学术界的广泛关注,有关研究也获得了大量成果。但是,目前国内外常用的高分辨率降水资料序列多从1951年左右开始,普遍缺少20世纪早期中国的逐日降水资料,对于近一百多年中国极端降水变化特征及其机理,目前还不清楚。基于多来源的1901—1950年原始观测报表数字化逐日降水资料,补充先前未录入的“无降水”和缺测数据,研发质量控制方案并开展质量控制,补充录入检出的缺失和错误数据并再次质控,结合1951年以来的现代降水日值资料,建立中国60个城市站1901—2019年降水日值数据集。数据集评估结果显示,早期中国东部地区的台站较为密集,数据完整性和正确性较好,但中国西部的台站数量少且完整性和正确性偏低。本数据集构建的年总降水量累积值序列与已有的月降水量数据基本一致。基于该数据集,研究发现重庆站近百年来的降水未出现显著的趋势性变化。该数据集使后续分析研究中国极端降水的百年尺度长期变化特征成为可能。     

4种再分析月降水数据在内蒙古地区的适用性分析

利用1981—2020年气象台站的实测降水数据,对CRA40、ERA5、JRA55和MERRA2这4种再分析月降水数据在内蒙古地区的降水分布特征,与实测降水的相关性和误差进行分析。结果表明：（1）内蒙古地区4种再分析降水数据的空间分布与台站降水基本一致,误差分析表明CRA40与MERRA2的数据质量较高,ERA5次之,而JRA55数据质量相对较差。（2）CRA40和MERRA2在1983—1986年存在明显的降水低估,ERA5在2005年之后的内蒙古中东部出现明显的降水低估,JRA55在115°E以东存在明显降水高估,在115°E以西则以降水低估为主。（3）4种再分析月降水数据的年内最大均方根误差和绝对误差均集中在6—8月,与台站降水相关系数的年内最小值均出现在7月,内蒙古夏季汛期是再分析降水误差产生的主要时段。