强冰雹和短时强降水天气雷达特征及临近预警

利用恩施多普勒雷达和常规分析资料,详细对比分析了2007-2008年发生在恩施山区强冰雹和短时强降水天气过程中的雷达产品特征.在此基础上,找出了适合恩施山区强冰雹和短时强降水天气的雷达临近预警指标:选取负温区回波厚度≥7 km、CR强中心回波强度≥55 dBz、强回波梯度≥15 dBz·km-1、45 dBz强回波伸展高度≥7.5 km、累积液态含水量(VIL)密度≥3.2 g·m-3和雷达风廓线1.8～6.1 km风垂直切变均值≥2.3×10-3s-1作为强冰雹临近预警指标;当满足组合反射率(CR)强中心回波强度、VIL密度、40 dBz强回波伸展高度和雷达风廓线(VWP)上1.8～6.1 km风垂直切变值达43.0 dBz,1.1 g·m-3,7.0 km和1.9×10-3s-1,可以考虑该站点及附近地区进入短时强降水临近预警状态,并利用2009年发生的强冰雹和短时强降水天气过程检验了这些临近预警指标性能.     

美国“区域观测和预报服务计划(PROFS0)”考察报告(Ⅱ)

三、PROFS观测系统 1、雷达 PROFS使用三部雷达回波拼图和多普勒速度资料。(1) NCAR(国家大气研究中心)的10cm天气多普勒雷达CP—2是1983年加入系统的,每五分钟提供一次低仰角反射率和径向多普勒速度资料,量程600m—260km(反射率),径向速度量程为1200m—150km,方位角精度为1°(反射率)和2°(多普勒速度)。使用一台DEC PDP—11/24进行资料预处理和通讯管理,通讯速率为0.56Mbps,实际达到0.25Mbps。      

陕西天气雷达覆盖率评估与分析北大核心CSCD

提出计算地表任意一点上空对应的特定高度的雷达探测覆盖率的方法,并利用地形高程数据,研究了陕西及周边省份23部新一代天气雷达的探测能力。此外,对3部高山雷达站负仰角观测模式进行了数值模拟,给出最优的最低观测仰角。结果表明,新一代天气雷达对陕西上空不同高度的一重覆盖率和二重覆盖率分别为:0.5 km高度为48.6%、2.3%,1 km高度为80.0%、18.9%,2 km高度为98.7%、74.5%,3 km高度为99.9%、97.1%,4 km高度均为100%。将陕西3部X波段天气雷达考虑在内的话,1 km高度的一重覆盖率和二重覆盖率分别提升至82.7%、32.1%。在此基础上,依据年平均降雨量、GDP和人口数量,提出了计算陕西境内雷达覆盖盲区(县)建设雷达优先级的方法。研究可为未来在雷达覆盖盲区建设天气雷达提供理论和技术支撑。     

黔东南地区冰雹天气雷达临近预警指标研究

该文利用2012—2013年黔东南新一代多普勒天气雷达资料和常规探空资料,应用统计和对比分析方法,对黔东南地区10次冰雹天气过程的雷达回波特征及参数进行统计分析,结果表明:最强回波强度dBzM≥55 dBz、回波顶高ET≥9km、45 dBz强回波伸展高度H45 dBz≥7.5 km、回波顶高与0℃层高度差(ET-H0)≥6.5 km、最强回波高度与0℃层高度差(HTH0)≥-2 km、风暴顶高与-20℃层高度差(TOP-H-20)≥-1 km、VIL密度(VILM)≥2.5g·m-3、VIL密度与(ET-H0)的乘积VILE≥20g·m-2,可作为黔东南地区预警冰雹灾害的雷达阈值和指标,为冰雹灾害短时临近预警提供参考。     

新一代天气雷达定量降水估测集成系统

降水的定量测量是天气雷达的重要应用之一,新一代天气雷达定量降水估测集成系统(QPEGS)是一套基于新一代天气雷达的雷达雨量计联合估测降水软件,利用多种雨量计校准雷达降水的方法,生成1小时降水分布。其产品的时间分辨率达10分钟,空间分辨率1 km×1 km,适合省市级业务台站使用。过去3年的数据评估表明:校准雨量计数量和估测精度有明显正相关,校准雨量计数越多,降水估测精度越高,2003年的小时降水估测误差约40%,过程降水量的估测误差小于20%;雨量计密度保持不变的情况下,降水时段越长,降水区域越大,降水估测的精度也越高。     

两种垂直风廓线的对比及应用Ⅰ:一致性分析

利用2013年1—9月重庆多普勒天气雷达(CINRAD/SA)和风廓线雷达(TWP8-L)观测到的垂直风廓线数据,就不同高度、不同时间及不同降水条件下二者的一致性进行了分析。研究结果表明:(1)多普勒雷达探测的风廓线资料与同期的风廓线雷达资料在垂直分布和时间变化上表现出较一致的变化趋势,两者探测的风向和风速的相关系数分别为0.90和0.75;(2)风廓线雷达和多普勒雷达探测的风向相关性(标准误差)随高度增加(降低)而逐渐增加(降低),两者间的一致性随高度不断增强。风速间的相关性也随高度增加而增加,但标准误差变化不大,稳定在2~4 m·s-1之间。在不同月份表现出类似的特征,特别是在汛期(6—9月)风切变从底层到高空具有很好的一致性,呈顺时针旋转;(3)两种探测资料间的一致性受降水影响明显,相对于降水偏少的冬季(1月和2月),在以小到中雨为主的春季(3—4月)以及中到大雨的主汛期(6—9月),多普勒天气雷达和风廓线雷达探测风廓线间的一致性得到明显增强,特别是在主汛期两者间的一致性是最高的;(4)多普勒雷达和风廓线雷达各高度层平均风向随高度的变化一致性较好,在低层(4 km)和高层(5 km)风向均随高度顺时针旋转。     

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     

江苏北部龙卷雷达组网探测策略

为了探测、分析和研究尺度小、生命史短、致灾重的龙卷等强对流天气三维精细化垂直结构及演变规律,江苏正在龙卷易发区苏北平原建设高时空分辨率的双偏振雷达网。本文为支撑苏北龙卷雷达网建设,从龙卷雷达组网的必要性出发,重点分析苏北龙卷雷达组网策略。研究表明:(1)苏北龙卷雷达网拟采用大天线、全固态、高性能技术指标的X波段双偏振雷达组网,采用不同的观测模式,可获得空间一致性好、时空分辨率高且丰富的探测数据,满足龙卷等强对流天气的快速、精细化探测要求。此外,采用较高的脉冲重复频率等扩展测速范围,解决X波段雷达速度模糊问题。(2)经理论计算与比较,苏北龙卷雷达网可采用正三角形组网拓扑结构,取累计空间密度值90%,雷达间距为60km时,波束直径b_s特征值为282.0m,最低波束高度b_h特征值为52.6m,探测灵敏度Z_(min)特征值为2.7dB;X波段雷达组网与S波段业务雷达相比,在60km探测距离处,其波束直径减小了约2倍,0°仰角盲区高度降低了约1.5倍,探测灵敏度降低了2.4dB。即在方位分辨率、探测盲区、弱回波探测能力、数据空间一致性等方面均得到提升,可提供更多低于1km、甚至百米的高时空分辨率的雷达资料,便于捕捉龙卷等强对流天气。(3)苏北龙卷雷达网在盐都、阜宁、大丰、宝应、兴化(龙卷易发区),各布设一部固定式X波段全固态双偏振多普勒天气雷达。综合考虑在苏北平原雷达选址的各种因素,最终雷达网基本单元拟采用近似正三角形(N=3,L=45～65km)的拓扑结构。5部高时空分辨率的龙卷探测雷达组成3个近似正三角形的单元,镶嵌在S波段雷达业务网内(盐城、淮安、泰州雷达中间)。后续可进一步增加雷达数量及拓宽观测区域,例如在高邮等龙卷易发地区,可增补X波段天气雷达或C波段相控阵天气雷达。     

灾害天气的识别和自动预警

使用CINRAD/SB新一代天气雷达基本数据资料,设计了一套简单的强降水、强对流天气的自动预警系统。以反射率强度和直径监测和预报暴雨系统,用垂直液态水含量监测和预报大风和冰雹系统,当系统监测到这几类灾害天气时,发出声音报警,提示预报员跟踪预报。从对2005年几次暴雨、大风、冰雹过程进行回报和对2006年灾害天气过程进行预报应用来看,利用多普勒雷达资料,可以对灾害性天气过程进行有效地识别和预警。反射率大于30dbz的直径在20km以上时,有利于出现强降水过程;垂直液态水含量大于18kgm-2,直径在10km以上,有利于18m.s-1以上大风出现;垂直液态水含量大于38kgm-2,直径在10km以上,有利于冰雹出现。     

基于GNSS差分定位的天气雷达坐标精确定位研究

天气雷达天线馈源的精确定位关系到雷达数据的精确使用和天气雷达全网拼图的使用效果.目前,国内新一代天气雷达天线馈源坐标基本都是使用GNSS(GLobal Navigation Satellite System)系统中的美国GPS(Global Position System)系统接收机,在雷达塔楼楼顶单点瞬时定位测量得到的,误差一般大于30 m.为了提高定位精度,将GPS精确定位技术与全站仪测量相对高度结合起来,提出了一种测量天气雷达的馈源坐标的方法,可使天线馈源的海拔高度测量精度达到10 m以内.使用这种方法对北京市气象局S波段新一代天气雷达天线馈源坐标进行了实地测量,精度达到设计要求.     

2014-2020年梧州市短时大暴雨雷达回波特征分析

利用梧州市多普勒天气雷达和自动气象站降水资料,分析2014-2020年发生在梧州市的短时大暴雨天气过程的雷达回波特征.结果表明:(1)大暴雨与45dBz以上的强回波和持续时间密切相关,发生短时大暴雨时,最大反射率因子超过50dBz,45dBz以上的强回波持续时间基本在50min以上;(2)质心高度在2km以下,且维持时...     

单部多普勒雷达资料反演三维风和热力学变量

一、引言随着下一代天气雷达(NEXRAD)的发展,单部多普勒雷达观测将在美国广泛开展.这种观测提供径向速度和反射率数据,空间分辨率优于1km,时间分辨率达几分钟.为将这些资料用于暴雨预报模式的初始场和边界层涡旋结构的分析,需要从单部多普勒雷达观测资料反演出另外两个速度分量和温度.     

双线偏振雷达对潮汐影响下海面探测的初步研究

研究雷达对海面的探测能力,并应用X波段双线偏振多普勒天气雷达探测渤海湾海面,发现潮汐对海面回波有一定影响。结果表明：2004年2004年4月1日（阴历二月十二）在距离雷达东南方向20~120 km处几乎全是海面回波,潮汐和风浪共同作用下的海面回波水平尺度为30~100 km,宽度5~10 km,回波强度30~35 dBz,回波带略左转;0 ?低仰角差分反射率产品ZDR一般维持较小正值或负值,负值可能是由于落潮过程中引潮力和重力作用导致粒子变形造成的。     

Nexrad:下一代天气雷达(WSR-88D)

Nexrad是正开始在美国全国布网的下一代天气雷达,能提供反射率和径向速度数据,可用于精确、及时地对强烈天气和水文测量提供警报。回波反射率大的动态范围和地物杂波抑制的极高要求是雷达设计中要着重解决的。已经确证该雷达在50km处体反射率检测能力为0.37×10~(-12)m~2/m~3(—8dBZ);天线旁瓣为—29dB,在10°之上可逐渐达到—40dB;扫描时固定地物杂波抑制为54dB;动态范围为95dB。该雷达设计成能远程自动操作,可将回波反射率、平均径向速度和频谱宽度这些基本数据传送到产品生成处理器,在其中由天气轨迹、强烈天气和降水量算法生成显示产品,并通过窄频带线路分配给多用户。     

两种垂直风廓线的对比及应用Ⅱ:不同降水条件下风廓线特征

利用2013年重庆多普勒天气雷达(SA)和风廓线雷达(TWP8-L)观测的垂直风廓线数据,对晴空、弱降水、一般性降水和强降水四种不同天气条件下垂直风廓线特征及其演变情况进行了分析。结果表明:(1)风廓线雷达的探测高度随降水增加逐渐增加;(2)晴空天气条件下,边界层(1 km以下)风向存在明显的日变化,夜间以偏东气流为主,白天以偏南气流为主,高空(3 km以上)为一致的偏西气流,风速较小;(3)弱降水天气条件下,边界层风向以偏东气流为主,相对较为杂乱,高空与晴空一致,中高层(1~3 km)以偏南气流为主;(4)一般性降水天气条件下,低层与弱降水较一致,而高空出现较一致的西南气流,有利于水汽输送,同时垂直切变具有较好的单一方向性,较有利于对流的发展和维持;(5)强降水天气条件下,风廓线雷达和多普勒雷达观测的垂直风廓线较为一致。降水前期风向随高度的增加逐渐由偏东气流转为偏西气流,有利于对流的触发;降水期间风切变具有很好的单一方向性并在中低层出现低空急流区,有利于对流系统的维持,同时西南气流厚度加深,也有利于水汽的输送;降水结束期风速减小,中低层风向也逐渐转为偏北气流,对流系统逐渐消亡。     

强冰雹天气的多普勒天气雷达探测与预警技术综述

主要介绍了强冰雹天气的有利环境背景条件和强雹暴的多普勒天气雷达识别和预警技术.主要结论如下:(1)有利于强冰雹的环境条件是-10 ℃和-30 ℃之间的对流有效位能较大;0～6 km之间的垂直风切变较大;0 ℃层距离地面高度适中.(2)强冰雹的主要的雷达回波特征:高悬的强回波;低层的弱回波区(WER)、中高层的回波悬垂和有界弱回波区(BWER);中气旋.(3)能够有效判断强冰雹发生的3个辅助特征指标:VIL密度,风波顶辐散和S波段三体散射长钉(TBSS),具体如下:① 强冰雹发生对应的VIL密度阈值是3.5 g/m3,如果达到4 g/m3,几乎肯定发生强冰雹;②产生强冰雹的正负速度差值的阈值是38 m/s;③ S波段雷达回波中出现TBSS是存在强冰雹的充分非必要条件.     

东北冷涡背景下一次龙卷过程的观测分析

2012年6月12日在吉林省白城市洮北区发生一次龙卷过程 (简称“612”龙卷),对此次龙卷过程天气形势和雷达资料分析结果表明:龙卷发生在高空冷涡的东南象限、中高空急流北侧、低空急流左侧的对流不稳定区域及地面较暖湿的环境中,大气对流参数计算结果显示龙卷过程低层 (0~1 km) 的垂直风切变较强 (为6.0×10-3s-1),抬升凝结高度较低 (低于1 km),且龙卷发生前对流有效位能较大。同时,龙卷过程超过50 dBZ的强核高度均在4 km以下,为低质心的对流系统,龙卷产生于一条带状回波与一近似团状回波合并加强后的强回波带中,并逐渐演变成“S”型,伴有“V”型缺口,中心最强值达61 dBZ。根据多普勒天气雷达导出产品并结合径向速度图反映出“612”龙卷是发生在以龙卷涡旋特征为主的尺度较小且垂直涡度较大 (约为3.65×10-2~3.83×10-2s-1) 的强对流风暴中,持续时间较短。     

X波段天气雷达电磁辐射对环境影响的评估

为了定量分析X波段天气雷达电磁辐射对环境的影响,依据X波段天气雷达的主要性能参数,理论推导X波段天气雷达的电磁辐射特性,分析X波段雷达站点周边环境,对电磁辐射进行水平和垂直立体监测,理论计算和实际监测结果均表明X波段雷达电磁辐射大小满足《电磁环境控制限值》(GB8702—2014)和《辐射环境保护管理导则电磁辐射监测仪器和方法》(HJ/T10. 2—1996)的要求,电磁辐射水平低于公众曝露的控制限值。     

多部X波段天气雷达测量偏差分布及组网拼图结果分析

在与附近新一代天气雷达对比的基础上,利用自2013年6月起中国科学院大气物理研究所的三部X波段天气雷达在江苏开展了组网观测试验的观测资料,初步对雷达的探测能力和雨区衰减做了分析和订正,同时使用了中国气象科学研究院三维组网系统,将X波段天气雷达与业务雷达资料组网,探索了X波段天气雷达的对业务雷达的补充效果。结果表明:(1)X波段天气雷达的观测数据分别受到了地物回波、遮挡及雨区衰减的影响,已对基数据做了初步的质量控制;(2)通过回波结构和廓线图的对比,经地物抑制、衰减汀正等方法质控后的数据存一定范围内具有较高的可靠性,同时三部X波段天气雷达能够有效探测到60 km内的降水结构,其回波分布较为合理,准确的反映了降水区域的特征;(3)将三部X波段天气雷达观测资料与业务中的新一代天气雷达组网后,得到了结构连续、分布更广、平滑作用更低的资料,补充了新一代天气雷达的低空盲区。     

多部X波段天气雷达测量偏差分布及组网拼图结果分析北大核心CSCD

在与附近新一代天气雷达对比的基础上,利用自2013年6月起中国科学院大气物理研究所的三部X波段天气雷达在江苏开展了组网观测试验的观测资料,初步对雷达的探测能力和雨区衰减做了分析和订正,同时使用了中国气象科学研究院三维组网系统,将X波段天气雷达与业务雷达资料组网,探索了X波段天气雷达的对业务雷达的补充效果。结果表明:(1)X波段天气雷达的观测数据分别受到了地物回波、遮挡及雨区衰减的影响,已对基数据做了初步的质量控制;(2)通过回波结构和廓线图的对比,经地物抑制、衰减汀正等方法质控后的数据存一定范围内具有较高的可靠性,同时三部X波段天气雷达能够有效探测到60 km内的降水结构,其回波分布较为合理,准确的反映了降水区域的特征;(3)将三部X波段天气雷达观测资料与业务中的新一代天气雷达组网后,得到了结构连续、分布更广、平滑作用更低的资料,补充了新一代天气雷达的低空盲区。