哈尔滨机场两次低空风切变的VWP产品对比分析

通过两次低空风切变的对比分析,发现有利的天气形势可以诱发低空风切变,但低空风切变的主要诱因是近地层对流及乱流的存在,低空急流也是一个因素.VWP产品能较好地反演出平均风速分布、风场的变化情况,探测伴有降水的低空风切变效果较好,探测晴空低空风切变有限.     

机场多普勒激光雷达风切变探测与识别

近年来北京首都国际机场航班量增长,遭遇风切变的概率增加,目前仍缺乏有效预警风切变的手段。本文使用安装在北京首都国际机场跑道旁边的多普勒激光雷达执行下滑道扫描模式,对跑道附近区域进行风场探测,获取飞机起降区域的三维风场结构。通过对实时探测资料进行插值处理,选取飞机下降过程中所经区域内的数据来构成下滑道顶风廓线,并采用风切变识别算法对顶风廓线进行检测,以此获得风切变发生的位置和区域,并将其标识出来,从而为管制员指挥飞机起降以及飞行员执行飞机起降提供预警。本文使用飞机机组提供的风切变报告对研究结果进行验证,结果表明该方法能检测出飞机下滑道路径上的风切变,统计结果显示预警率达到了73.33%。研究结果为多普勒激光雷达有效探测和识别机场风切变提供了参考依据。     

激光测风雷达PPI扫描监测风切变的数值模拟

低空风切变严重威胁飞机起降安全,而激光测风雷达在晴空风切变监测方面具有显著优势,但其监测性能受到风场特点和监测算法的影响。由于无法对局地空间风场进行时空同步精细化探测,且风场具有阵性,导致风切变监测会出现虚警率、漏报等现象,只能通过数值模拟仿真的方式,对不同风场的监测性能进行分析评估。本文首先仿真构建了四种具有代表性的风场类型,然后模拟激光测风雷达平面—位置显示（Plane Position Indication,PPI）扫描方式获取不同仿真风场下的径向风速数据,最后利用八邻域系统算法对径向风速数据进行风切变监测,验证不同类型风场下激光测风雷达PPI扫描方式监测风切变算法的有效性。结果表明,激光测风雷达PPI扫描结果能够真实地反映风场情况;八邻域系统算法能够有效识别风切变;在进行风切变检测时,应尽可能地考虑到多个方位上的切变值,避免漏报。     

一次对流系统引起奥帆赛场风速突然减小的多普勒雷达特征

根据青岛黄岛新一代天气雷达和浮标站等观测资料,对2006年8月青岛国际帆船赛期间一次赛场风速突然减小的多普勒雷达特征进行了分析,以探讨雷达产品对地面风变化的指示意义.结果发现,对流系统周围的环境风场存在较强的风垂直切变,在对流系统移动和发展过程中,风切变层的高度发生了变化.当赛场附近近地面风切变层高度降低、切变层风速减小时,赛场附近风速也减小;切变层升高后,赛场附近的风速又重新增大,表明近地面风切变层的高度和切变层风速的大小对地面风速有影响.新一代天气雷达VAD风廓线产品可以较好地反映出雷达站附近风切变层以及风速的垂直变化,对地面风速的变化有指示意义.     

多普勒雷达反演风场的风切变识别研究

风切变是风场不均匀的一种表现,这种不均匀恰是造成风场反演困难的主要因素之一,利用多普勒天气雷达的径向风场数据,并基于风场反演的方法对风切变的识别和大小进行了分析和计算。对传统的根据径向风差异去识别风切变的方法分析后,发现风场均匀时径向风速在不同方位角之间会存在差异,并且这种固有差异在径向风场的零速线附近达到最大,从而会造成识别中的误判。针对风切变区风场的不均匀特点,在风场反演中选用了均匀风场模型进行计算,用临近格点之间风矢差来表示风切变的大小。对广州一次强对流过程中风切变的识别结果表明,在连续单体和中尺度气旋的强回波区,切变区主要集中在强对流区,以及移动路径的前侧;风切变的量级显示,在强对流与中尺度气旋处的风切变大小明显大于其它位置处,量级大小一般在4.5 m/(s·km)以上,而强对流与中尺度气旋区边缘的切变大小一般在4.0 m/(s·km)以上,并且切变发展的方向与天气过程的一致;对于潜在发展的对流,对比结果发现风切变的大小在3.0 m/(s·km)以上时容易发展成新的单体。分析结果表明,通过对强切变出现的位置和发展趋势进行判断,可为强对流的天气发展起到预警作用。      

利用激光雷达判别机场晴空风切变事件成因

为了研究高原机场的风切变特征,本文利用丽江机场自动观测站资料、NCEP再分析资料,引入三维激光雷达测风资料,对丽江机场2020年3月29日晴空低空风切变特征进行分析。结果表明,此次低空风切变过程主要是受地面变压风辐合、地面增温湍流加强以及动量下传等因素共同影响而形成的。风切变发生期间低空环境风场与地面风场变化基本吻合。5次低空风切变事件中,出现在11:00—12:20风向转变期间的2次风切变为侧风风向切变,出现在12:20—14:20风速逐渐增大期间的3次风切变为风速切变。风切变指数均大于0.1(1/s),切变强度为中度及以上,严重影响飞行安全。研究结果为机场风切变的激光测风雷达监测预警提供了参考依据。     

区域地面流线的计算机绘制

风场分析是天气分析和预报的一个重要环节。在天气分析和预报中,常用的风场分析方法分为流线分析和等风速线分析两种,其中,流线分析通过绘制流线图实现,流线图可以表示出某个区域内空气运动的瞬时图象。目前,我国气象预报部门对流线的绘制大多是手工完成的,不但效率低、繁琐,而且还存在一定的主观因素,不利于实现预报的客观化和自动化。     

单部多卜勒天气雷达探测低空风切变方法

利用单多卜勒天气雷达风场资料对一维径向、一维方位、二维复合风切变值进行了计算 ,并对机场附近飞机所受气流速度变化进行分析。所得结果旨在定量描述机场附近低空风切变区 ,检验对下击暴流、中气旋、阵风锋探测的结果 ,确定飞机起降潜在危险区。     

大连机场典型低空风切变的成因分析

风切变是指空间两点之间的风的矢量差,风切变分为水平风切变和垂直风切变。航空气象学中,低空风切变通常是指近地面600 m高度以下的垂直风切变,低空风切变严重危害航空活动安全,尤其是在飞机起飞和着陆阶段。为了提高对低空风切变的预报准确率和提前预警时间,利用大连机场话音方式航空器报告统计大连机场出现的低空风切变特点。大连机场低空风切变出现最多的季节是秋末和春季,其中以西北大风和偏北大风造成的低空风切变最为典型,这种切变常常出现在地面风向为360°或350°、平均风速9 m·s^-1、阵风风速16 m·s^-1的观测时次附近。选取3个大连机场典型低空风切变的天气个例,利用NCEP/NCAR FNL(1°×1°)资料分析大连机场出现典型低空风切变时的天气形势特点,利用WRF模式输出资料,分析了大连机场出现典型低空风切变时低层的风场特征。分析结果表明,WRF模式输出的风场变化较小,不能体现低空风切变的突变特征,利用模式输出资料计算得到的反映偏差风相对大小的I值与风切变的出现有明显关系,当I大于0.5且逐渐增加时,容易出现低空风切变,当I小于0.5且逐渐减小时,不易出现低空风切变,可以利用I值及其变化情况进行风切变的预报预警。     

中国澳门国际机场重着陆事件的天气背景分析北大核心

对2018年8月28日北京首都航空公司CBJ5759航班在中国澳门国际机场发生重着陆事件分析结果,显示:(1)机场位于低空切变线南侧,低空西南急流与海陆地形辐合作用下形成的暖区局地对流引发分散性短时强降水和弱雷暴;对流北侧突然增强的偏南风使机场跑道附近顺风增加,引发低空风切变;(2)高分辨率数值模拟结果表明低空风切变发生时段内存在西南急流脉动,急流北侧的风场由西南风转为偏南风,促使海陆边界的热力和动力不稳定条件加强,有利于局地对流系统发展和其辐散出流增强,加速边界层内风场变化;(3)当飞机在下降过程中经过对流系统前侧激发的偏南风急流区时,水平风的垂直切变形成的顺风切变大于垂直风变化,增加的顺风使飞机空速减小,导致飞机升力减小并造成重着陆;(4)此次事件中天气系统的变化通过影响对流的发展间接促进低空风切变的发生,因此可在对沿海机场的低空风临近预报时通过加强对海上风场变化的监测来预估一定风险。     

多普勒天气雷达识别低空风切变算法的改进研究

针对CINRAD-CD天气雷达切变线识别产品的局限性,通过对探测资料采取中值滤波、滑动平均等预处理方法,有效填充缺测区探测资料。随后,再对探测资料采用最小二乘拟合法计算得到风场径向速度的径向切变、方位切变及垂直切变,进一步得到风场径向和方位的组合切变,从而得到垂直切变图。通过两次银川降雨过程实例应用,证明上述方法能够较准确地辨识风切变线,可为临近预报提供更科学的参考信息。     

流场中的奇异线（点）特征与汛期广西暴雨分析

利用热带地区风矢量场和分解的uv分量（流线和等风速线）的基本型式,对1996-2002年4-9月169例影响广西的暴雨流场特征进行了分析。结果表明流场中的奇异线特征（如切变线、辐合线、等风速密集区）和奇异点特征（如低涡、气旋性拐点）等与暴雨过程和强度有较好的关系。在实际预报业务中,结合数值预报产品和卫星云图资料的使用,对提高广西暴雨过程的强度预报有较好指导作用。     

“98·7”北京大暴雨的中尺度分析

对“９８７”北京大暴雨过程中的雨团、雷达回波、地面风场（流场）及气压场进行了分析。分析结果表明：大暴雨过程具有明显的中尺度特征,偏东风的中尺度切变线,风速辐合线和中尺度低压系统在大暴雨过程中发挥了重要作用     

乌鲁木齐市近地层风切变指数特征

利用乌鲁木齐市5座100 m气象铁塔2012年6月—2014年4月10层风速观测资料,应用统计学方法详细分析了乌鲁木齐市城区和郊区近地层风切变指数特征,得出以下结果:乌鲁木齐市风切变指数分布范围在-1.5~1.5,基本呈正态分布。风切变指数与风速大小关系密切,当风速1 m/s时,切变指数变化较大;当风速2 m/s时,切变指数变化较小。城区和郊区最大切变指数出现高度差异较大,南郊燕南立交切变指数最大在36~46 m,城区水塔山在60~77m,城区鲤鱼山在13~22 m,近北郊红光山在46~60 m,北郊米东在28~36 m。各层切变指数白天变化幅度大,夜间变化幅度小。切变指数日变化不规律与城市边界层变化的复杂性密切相关。降温幅度大的秋季-冬季时段,易出现切变指数小于0的情况。     

纬向切变线暴雨落区的精细化分析

应用常规观测资料、NCEP 1°×1°再分析资料,对纬向切变线的暴雨落区进行精细化分析。结果表明:虽然低层切变线的位置对暴雨落区很重要,但不是判断暴雨落区的唯一依据。影响系统的空间结构及冷暖空气的相互作用对暴雨落区的精细化预报至关重要。当东北地区有冷空气入侵,山东省为一致东北风时,除了与切变线对应的暴雨区,还有因锋面抬升作用造成的地面东北风中的暴雨区;而当东北地区为暖低压,850 hPa冷中心盘踞山东省时,切变线南侧西南暖湿气流强盛,此时暴雨区位于切变线南侧和地面静止锋之间的鲁南地区;风场辐合中心往往和高湿舌对应,高湿舌前部和风场辐合中心附近是暴雨落区。     

一次大范围海效应暴雪的雷达反演风场分析

用EVAP(Extended Velocity Azimuth Processing)方法对2010年12月30日发生在山东半岛的一次海效应暴雪过程进行风场反演,以了解暴雪过程中雷达回波和低层风场的特征。得出以下结论:(1)烟台和威海暴雪发生时间不同步,降雪带有明显东移的过程,对应烟台强回波带逐渐向东移动,而威海回波位置少动。(2)雷达回波开始产生于渤海,减弱也始于渤海;强回波带的位置与风场的辐合区有很好的对应关系。(3)反演风场水平切变线的移动,会引起强回波带的波动;烟台北部切变线相对稳定,南部切变线西移,致使强回波带沿顺时针方向旋转;威海南部切变线位置相对稳定,北部切变线西移,引起强回波带沿逆时针方向旋转。(4)辐合切变线是由经过辽宁南下的东北风与山东半岛的西北风(西风)辐合构成;切变线受西风分量减弱的影响而发生移动。     

天津城区暴雪的环流形势与雷达特征分析

利用常规观测资料和天津新一代天气雷达资料,对20022017年发生在天津城区的4次暴雪天气过程进行了分析,结果表明:4次暴雪过程均属于回流型降雪,但环流形势和影响系统却不尽相同;暴雪主要产生在500 hPa和700 hPa高空槽、850 hPa切变线东移的形势下;水汽主要来源于700 hPa西南急流及850 hPa低空和925 hPa超低空急流的水汽输送。回流东北风在天津地区形成冷空气垫,有利于西南暖湿气流的爬升,加强了地面的动力抬升作用。通过对暴雪过程的雷达径向速度场分析看到,暴雪过程具有零速度等值线闭合特征,此特征是冬季降雪过程独有的特征,反映了近地面层与中高层之间的风切变,闭合越完整表明切变越强烈,可以直观地预警暴雪量级。另外,高仰角上中尺度辐合线维持时间的长短与降雪量之间对应关系较好,可以作为预警降雪量级的一个指标。VWP图上从观测到西北风出现到降雪结束平均需要12 h,这可以作为暴雪结束时间的预报指标。     

Relations of lower atmosphere wind dynamics to synoptic conditions and weather phenomena

Nonperiodic vertical and temporal variations in wind direction in the lower 500-meter air layer related to synoptic conditions are studied using the long-term data of acoustic remote sensing by the MODOS sodar at Moscow State University. Average values of wind shear to the right (clockwise) with time as a result of the passage of atmospheric fronts are 55° for cold fronts, 40° for warm fronts, and 45° for occlusion fronts. In some cases the clockwise wind shear may reach 180° per 30 minutes and 720° per several hours. The wind shear to the left with time is usually observed if the northern periphery of anticyclones or the ridge axis pass by. It takes more time than the clockwise wind shear does. Dramatic variations in wind direction with height including synchronous opposite air flows at different heights are observed in the zones of fronts, axes of ridges and troughs (if they are inclined), and cols. The vertical wind shear may reach 250° in the lower 300-meter air layer. Thunderstorms in Moscow are usually accompanied by the average wind speed increase by 1 m/s during 30-40 minutes after their beginning.     

热带气旋登陆华南前后的强降水大尺度环境场特征

运用2001年和2002年7个热带气旋 (TC) 登陆华南前后的38个日降水量、NCEP/NCAR再分析资料以及卫星云图, 经普查和分析将TC造成的降水区划分为纬向型、经向型、NE—SW向型3种; 对各型高、中、低层中的主要气象因子作了详细分析, 如高层流场、中层副热带高压、低层急流和切变线或辐合线、整层水汽通量散度以及季风云涌等, 在此基础上归纳概括出了这些降水型各自前24 h的大尺度环境场特征概略模型图, 并对其强降水形成机理尽可能地给出了解释, 为TC登陆前后的超短期降水预报提供某种参考方法。