新一代天气雷达产品故障识别及监测预警系统设计实现

新一代天气雷达故障直接影响数据质量,异常产品的产生对短时临近预报预警带来了重大的影响,实现雷达异常产品实时监测具有一定现实意义。本系统采用WinForm 3层架构+ORM模型架构,通过统计纹理分析、灰度图像特征值分析等图像处理技术实现自动识别雷达异常产品。新一代天气雷达产品故障监测预警系统可以实时、高效、准确检测出异常雷达产品,满足强对流天气预警监测、天气雷达故障预警服务预判、天气雷达产品可用性服务等功能要求,从单部雷达产品数据中识别出异常回波,避免进一步影响多雷达组网拼图,对天气雷达组网产品的质量控制具有重要的意义。     

驻马店市暴雨天气监测预警系统研究

在分析暴雨天气过程形成的环流形势、物理量场、卫星云图特征及雷达回波特征的基础上,建立了驻马店市暴雨天气监测预警系统.该系统主要包括短期、短时、临近3种预报(预警)时效,低涡、切变、低槽、台风4类影响系统共12套预报(预警)模型.经2005-2008年应用,暴雨短时预报准确率达87.1%.     

利用多普勒天气雷达资料建立灾害性天气的监测和预警系统

多普勒天气雷达是目前对短时强对流天气进行监测的主要手段之一.为了能够使多普勒天气雷达资料在业务预报中得到更加准确、方便的使用,设计开发了利用CINRAD/ CC新一代多普勒雷达资料建立对临近灾害性天气的监测和预警数据库系统.该系统采用Visual C++6.0 + SQL Server 2000为开发环境,由雷达原始数据采集和处理系统、雷达图像的显示系统、雷达数据库系统、监测及预警信息的发布系统、客户端应用系统等部分组成,有较好的兼容性和可移植性.实现了实时显示、入库、监测和预警、动画回放等功能,并且系统资源占用少、效率高.能够方便地为气象业务人员使用,帮助预报人员更好地分析天气系统的内部结构及发展趋势,特别是在临近预报和帮助人影值班人员指导防雹作业等方面均能发挥十分重要的作用.     

贵州省新一代天气雷达业务联防系统

结合国家局新一代天气雷达观测业务规范,从贵州省天气雷达在短时临近预报预警工作中的实际应用和业务需求出发,设计和建设了天气雷达业务联防系统,简要介绍该系统的设计思路和建设情况。     

短时临近天气预警集约化业务系统研究

为实现短时临近预警业务集约化智能化运行和管理,采用B/S结构模式及Web GIS技术开发了省、市、县三级一体化的短时临近天气预警集约化业务系统。该系统集天气监控、预报预警产品制作、服务分发和业务管理为一体,具有业务整体性强、集约化程度高、有一定智能化功能等特点。系统开发集成的主要关键技术包括突发天气短时临近预报概念模型的建立,预警产品的制作与订正,强对流天气区的自动识别和追踪技术等。目前该系统已投入业务运行,成为广西区、市、县三级短临监测、预报一体化平台,实现了各级台站之间气象信息的快速交流共享,达到上下级台站短时天气快速联防互动的效果,预警产品制作比旧的业务系统效率更高效,流程更规范,生成的产品内容更标准,上下级业务互动更快速。该系统推进了气象业务的集约化、智能化运行及维护,服务器布置于省局,客户端以网页方式推送、展示,用户通过浏览器就能完成天气监测及预报预警产品制作到发布的所有流程。     

多普勒天气雷达短时预报技术研究进展

简要介绍了短时预报技术的一些概念和基本内容,并就国内外基于多普勒天气雷达的短时预报技术开发进展情况,从临近外推预报和短时数值预报两方面详细叙述了包括雷达资料控制、灾害性天气预警预测、雷达资料同化等技术研究的最新动态。     

深圳市短时、临近气象预报、预警业务系统简介

基于多普勒雷达、中尺度自动站网资料,深圳市气象局2005年开展了“短时、临近气象预报、预警业务系统”的研究。系统提供了强对流天气自动报警功能,包括预警业务流程、短时预报制作和发布、预报查询、系统管理等功能模块;系统的开发采用java和jsp语言编程,能够有机地与深圳气象台现有业务系统融合,并将业务管理融入系统中,减轻了预报员的工作强度。     

SWAN2.0系统的设计与实现

强对流天气短时临近预报系统（Severe Weather Automatic Nowcasting,SWAN）是面向短时临近监测、分析、预报、预警制作等功能为一体的业务平台。SWAN2.0基于MICAPS4（Meteorological Information Comprehensive Analysis and Processing System Version 4.0,人机交互气象信息处理和天气预报制作系统）二次开发框架,采用C/S架构,服务器部署在省级,负责收集数据,运算SWAN产品;客户端部署在气象台站,实现具体的预报业务,并形成算法二次开发接口。SWAN2.0新增了三维变分风场反演、基于分雨团技术的雷达降水估测、冰雹识别等方法,实现了算法管理、产品生成、分析处理、资料检索显示、实时监控报警、预警产品制作等功能。SWAN2.0业务系统已在全国试用,在强对流天气监测、分析和短时临近预报预警中发挥了重要作用。     

云南高原山地机场强对流短临预报系统研究

基于天气雷达、地面和探空观测资料、NCEP再分析资料、FNL 数值预报产品,应用强对流天气分类识别技术和短时临近预报技术,开展风暴临近预报、强对流天气分类预警、基于数值预报的强风暴潜势诊断等研究,获得大理、丽江、西双版纳等高原山地机场及周边区域强降水、雷暴、大风、冰雹等灾害性天气的0～2h实时定量预报产品和0～12h强对流天气潜势预报产品,建立可业务运行的机场强对流天气短时临近预报系统。通过检验,证明该预报系统有较好的强对流天气预报预警能力,满足机场业务需求。     

浙江省致灾强风暴天气监测预警业务平台建设设计

用网格化管理的思路,应用卫星、雷达、闪电定位仪、中尺度自动气象站等探测信息和中尺度数值预报产品,建立一套基于地理信息系统基础上的“浙江省致灾强风暴客观短时临近预报和预警业务系统”,实现强降雨、强风等短时灾害天气的监测预警定性到定量的转变,从主观到客观的转变。     

基于单多普勒天气雷达产品的短时预报预警业务工作平台

以多普勒天气雷达产品和气象信息网络为依托,运用天气学、雷达气象学原理及计算机技术,集多种气象信息综合分析于一体,建成了具有信息自动采集与处理、语音及文字自动预警、短时预报产品制作、产品包装与决策服务、预报质量监控与评估、学习培训、业务技术总结、灾害性天气资料库、信息共享和在线帮助等多功能的短时预报预警业务系统与业务工作平台.     

哈尔滨市短时临近预报业务系统

从短时临近预报业务系统流程、地面要素加密信息收集显示、多普勒雷达预警信息和预报指标、重大灾害性短时临近预报的气象要素信息／预警信息／预报指标及物理量、不稳定指数预警信息／预报指标及合拼显示、卫星云图降水／冰雹估计、3h降水／温度预报方法、短时临近预报编辑系统设计等方面，阐述了哈尔滨市短时临近预报业务系统的建设过程，由此揭示短时临近预报业务开展的方式和方法。     

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.     

基于单多普勒天气雷达产品的短时预报预警业务工作平台

以多普勒天气雷达产品和气象信息网络为依托，运用天气学、雷达气象学原理及计算机技术，集多种气象信息综合分析于一体，建成了具有信息自动采集与处理、语音及文字自动预警、短时预报产品制作、产品包装与决策服务、预报质量监控与评估、学习培训、业务技术总结、灾害性天气资料库、信息共享和在线帮助等多功能的短时预报预警业务系统与业务工作平台。     

长江中游临近预报业务系统 (MYNOS) 及其应用

针对长江中游强风暴天气特点和现代预报业务需求,在借鉴世界临近预报系统, 特别是美国的Auto-Nowcaster和WDSS-II以及英国的GANDOLF等先进经验的基础上,以我国多普勒天气雷达网为重要技术手段,结合数值预报等信息资源,于2007年研究建成长江中游临近预报业务系统 (MYNOS)。MYNOS主要技术方法包括:雷达与雨量计实时同步积分结合的降水估算方法 (RASIM),雷达反演参量与中尺度模式输出物理量相结合的强风暴性质自动识别和追踪技术,基于暴雨回波生命史特性约束下的多尺度合成降水量临近预报,基于数值预报模式和模糊逻辑学的强对流天气分类落区潜势预报,集GIS功能并整合各种定量监测与预警产品于一体的短时预报工作站。MYNOS已成为短时临近预报业务的支撑平台,其中实时生成的流域定量降水估算与临近预报、强对流天气分类潜势诊断与识别预警产品等成为日常预报业务的重要参考依据。     

短临交互预报系统VIPS设计开发与应用

介绍了短时临近交互预报系统VIPS(Very-short-range Interactive Prediction System)的设计理念、开发思路及其功能实现。该系统设计基于开放理念,采用Java语言及开源软件,可跨平台运行,便于系统的开发及升级维护。以开源地理信息软件OpenMap为核心,将丰富的实况探测资料(如区域雷达资料、自动站资料、闪电定位资料)、雷达外推预报和风暴追踪产品及0～6小时数值预报产品与精细的地理信息以图层形式进行叠加,可对风暴的发生、发展在短时临近时间段内进行综合分析。基于对短时临近预报相关实况探测资料及短时临近预报产品的综合分析,可实现预警产品的人机交互快速编辑、制作精细化的预警产品并快速分发,满足了北京奥运会气象预警制作发布及现场服务等需求。     

强对流天气资料同化和临近预报技术研究

强对流天气的精准预报依然具有极大难度和挑战性。为了提高强天气监测预报服务能力,"灾害性天气资料同化与临近预报系统开发"研究共开展了以下工作:研发了新的中气旋和龙卷涡旋特征识别算法,并在十几个龙卷风实例中成功地识别出龙卷涡旋特征;从多普勒天气雷达体扫数据中提取了诸多参数(超过20个),开展分类强对流天气(下击暴流、龙卷、冰雹和短时强降水)自动识别预警技术研究。快速更新循环预报系统可以有效地提高模式初值的质量,非常适合于短时天气预报应用。为进一步提高强雷暴预报的精度,提出了一种新的基于雷达反演水汽的"伪水汽"同化方法,以更好地初始化对流尺度的数值天气模式。旨在克服目前中尺度数值模式在对流尺度定量降水短时预报方面的不足,弥补基于"外推"的临近预报技术在2 h以上定量降水预报能力快速下降的缺陷而研发的融合技术具有提高短时临近降水预报能力的潜力。     

六盘水市一次强降水天气过程分析

利用EC数值预报、FY2C云图、区域自动站、多普勒雷达以及实况资料,对2009年6月8日傍晚到10日08：00时发生在贵州省六盘市的强降水天气过程进行分析。结果表明：位于盘县坪地东北面的牛棚梁子（主峰2 865 m）和水城与赫章之间的韭菜坪（主峰2 901 m）在此次强降水过程中,对天气系统具有阻挡作用;地面辐合线对此次强降水落区有很好的指示作用;区域自动站、新一代天气雷达、卫星云图等资料以及本地开发的暴雨预报预警系统和区域内各站点近地面能量的变化,对临近预警、短时预报准确率的提高起到关键作用,从而可为复杂地形下的局地暴雨预报起到重要的参考意义。     

基于3D GIS的新一代多普勒雷达预警分析系统

介绍了基于3D GIS的厦门新一代多普勒雷达预警分析系统的系统框架,阐述了雷达数据的坐标转换和地图投影、自动预警模型、应急通信和三维地理信息应用等关键技术问题,给出3D GIS的应用实例.该系统是完全基于GIS的短时临近预报系统,自动预警模型实现了临近预报的自动预警,应急响应处理方便快捷,提高了临近预报服务的效率.系统...     

基于数值模式和多普勒雷达的强对流天气预报技术

基于数值预报模式MM5,结合不稳定指标和能量指标的诊断结果,得到短时潜势预警指标,进行强对流天气0~12 h的短时预报;利用多普勒雷达信息产品提供的强对流天气风暴追踪信息,提取回波的移向和移速信息,进行强对流天气0~1 h的临近预报;均用一个强对流天气过程,来具体说明短时潜势预报和临近预报状况及其与实际情况的对比;应用短时潜势预报技术对近年来强对流天气过程进行了试用。结果表明,上述方法对强对流天气的短时预报、临近预报技术有一定的预报价值。