雷达估计南宁区域降水技术研究

应用变分校准法，用南宁714SD雷达资料对2005年汛期南宁大雨降水过程来估算区域降雨量，并用逐时雨量对雷达测量降水进行了校准。相对误差从未订正前的63％降到23％。     

雷达估计南宁区域降水技术研究

应用变分校准法,用南宁714SD雷达资料对2005年汛期南宁大雨降水过程来估算区域降雨量,并用逐时雨量对雷达测量降水进行了校准。相对误差从未订正前的63%降到23%。     

利用卡尔曼滤波校准方法估算区域降水量

该文根据卡尔曼滤波校准方法估算区域降水量的原理，利用“973”项目野外观测资料对2002年6月22日的一次降水过程进行了试验研究。结果表明:卡尔曼滤波校准方法能提高雷达定量估算区域降水量的精度，并能较好地反映雷达探测到的精细降水场结构；验证了随着观测次数的增加，卡尔曼滤波校准方法估算降水量的精度越来越高。     

同化雷达估算降水率对暴雨预报的影响

选取2009年3月28日广东省广州市大暴雨过程,考察了变分校准前后Z-I关系估算雷达降水率的区别。变分校准后的降水率资料具有较高的单点精度与合理的梯度分布。降水率资料能够反映大气动力特征和水汽分布等重要信息,是模拟中小尺度系统的关键因子。基于GRAPES (Global/Regional Analysis and Prediction System) 区域三维变分系统,将FSU (Florida State University) 对流参数化方案作为观测算子的同化试验指出,同化降水率资料后同时增强了低层大气的辐合和高层大气的辐散,从而使整层气柱的不稳定能量增加。沙氏指数和K指数诊断分析也表明,同化降水率资料后有利于触发强对流天气。此外,低空辐合有利于水汽垂直输送,维持对流发展,改进降水模拟。逐小时数值模拟结果表明:同化校准后的雷达估算降水率不仅可以改进降水分布,而且使中尺度对流系统的发展和消亡清晰地表现出来。     

多普勒雷达定量估测降水的三种方法比较试验

利用近几年多普勒雷达体扫复合仰角资料以及气象台站自记和自动气象站雨量资料，在淮河流域雨季不同气候区进行降水估测。采用最优化、概率配对法分别得到不同区域的Z-I关系，并在2002年6～7月进行对比试验，对过程降水误差进行分析，找出最佳估测区域和最佳估测方法。另外利用合肥周围70km范围内19个自动雨量站资料，用卡尔曼滤波校准方法、最优化方法、概率配对方法同时进行降水估测，提供了判别其方法优劣的可靠依据。     

1998年淮河试验加密观测期间大气可降水的估算及其特征分析(英)

利用GMS-5卫星红外分裂窗通道和水汽通道资料反演晴空大气的可降水分布,同时利用探空站资料和地面站资料估算云天大气的可降水分布。将这两种方法进行融合,得到淮河流域能量与水分循环试验期间全天候的大气可降水分布。结果表明,这种新的融合技术可应用于确定大尺度或全球尺度的大气可降水分布图像。揭示了江淮流域1998年梅雨盛行期大气中的水汽主要来源于西南方向。充足的大气可降水是产生地面降水的必要条件,在某些动力条件的影响下,空中的大气可降水将部分地被转化为地面降水。给出了几种主要的降水类型,分析了相应的大气可降水条件及其特征,并剖析了产生降水的大气动力条件。结果显示,地面降水中心通常并非出现在大气可降水的高值中心区域而是产生在其下风方向的某一区域。     

变分校准法估测洞庭湖区域降水技术研究

应用变分校准法的原理．对湖南洞庭湖区域降水进行了分析。用长沙多普勒雷达站资料分别对混合性降水和对流性降水过程来估算，结果显示：变分法对雷达定量估测降水的精度有较大提高，尤其是对对流性降水过程更为明显；同时仍保留雷达探测降水的精细结构。     

淮河流域致洪暴雨预警系统

介绍淮河流域暴雨预警系统和所采用的处理方法。该系统利用合肥CIN—RAD雷达体扫资料，配合地面雨量观测资料，采用最优判别系教法建立了适合淮河流域的孔关系，用以估算每6分钟的降水量。此外系统还在区分GMS-5卫星云图上不同种类云系的基础上，配合地面观测，采用数理统计方法建立了淮河流域GMS-5卫星估算降水多通道经验公式。在CINRAD雷达和GMS-5卫星的雨量估算结果的基础上，通过与站点观测雨量的对比分析，利用数理统计方法对这两类估算雨量资料进行了集成。集成估算得到的雨量值较单独用CINRAD雷达或GMS5卫星进行雨量估算的结果在精度上有所改进，能更精确地对淮河流域雨量进行估算，进而结合HLAFS数值预报产品进行致洪暴雨的预警。该系统在2003年汛期成功地对淮河流域出现的几次暴雨过程进行了预警，汛期服务效果显著。     

NOAA RFE 2.0在西藏高原的验证

随着卫星探测技术的不断提高和资料处理方法的不断改进,出现了许多卫星遥感降水估算产品。每种产品都有优点及不足,且卫星间接式降水估算方法的精度也有限,但对地形复杂常规气象站台站稀少且分布极不均匀的大面积地区如西藏高原来说,卫星遥感不失为估算区域降水的有效方法之一。鉴于卫星遥感降水估算精度的局限性,每种产品需要利用地面观测数据来定量化降水估算误差,分析和评价这些资料的可用性。利用NOAA气候预测中心(CPC)研发的RFE 2.0降水估算产品,从西藏高原东南部到西北部不同气候区选取11个典型气象站2005—2006年6—9月的日降水量观测资料,验证了RFE 2.0降水估算产品在西藏高原的应用效果。结果表明,西藏高原的主要气候区RFE 2.0估算值与地面观测值之间的相关系数在0.45～0.86,平均为0.74;RFE 2.0估算的正确率POD (Probability Of Detection)一般大于73%,而空报率FAR(False Alarm Rate)为2%～12%;仅在喜马拉雅南麓地区估算精度相对较差。      

雷达-雨量计-粒子激光探测仪联合估算降水量

为了提高区域降水量观测的空间分辨率, 提出了雷达-雨量计-粒子激光探测仪联合校准法。首先, 利用粒子激光探测仪观测到的滴谱资料建立实时的Z-I关系, 然后, 利用变分法对同时有雷达回波和雨量计资料的点的实测校准因子进行校准, 获得最优校准因子分析场, 最后, 对有雨量计的点取雨量计实际观测值, 没有雨量计的点利用最优校准因子分析场估算降水。利用此方法对辽宁省2007年5月15日一次天气过程进行降水量估算, 结果表明: 雷达-雨量计-粒子激光探测仪联合校准法结合了雨量站观测资料单点精度高和雷达资料时空分辨率高的优点, 提高了降水量的估算精度, 更好地反映了降水的空间分布。     

RegCM3模式对江淮流域梅雨期降水和环流形势的模拟性能检验

利用区域气候模式RegCM3对江淮流域梅雨期的降水和大气环流进行10 a的数值模拟,通过与再分析和观测资料的对比,评估RegCM3对江淮流域梅雨期降水和大气环流特征的模拟能力。数值模拟结果的分析表明,RegCM3能够较好地模拟出江淮流域梅雨期大气高低空环流的基本配置、相应的强湿度梯度和弱温度梯度等基本特征以及江淮流域上空的假相当位温湿舌和其北侧的强梯度带,从而较为合理地再现了梅雨期雨带的位置。与此同时,模拟结果的不足主要表现在模拟的梅雨锋强度偏弱,对流不稳定能量释放位置偏南,江淮流域降水偏少,华南地区降水偏多。     

基于奇异谱分析的江淮降水场预测模型研究

中国的降水预报主要是对汛期(夏季)的单站降水量或区域的降水型态进行预报,而主要的预报方法为动力学方法和统计学方法。据此,利用江淮地区的月降水量标准化序列,得到江淮地区降水时空分布型态。并在此基础上,利用奇异谱分析和时间序列的分析方法,设计了统计学的降水预测模型,对江淮地区的月降水量进行了预测试验。结果表明,模型能对江淮降水场的趋势作出较好的预报,且递推时间短时预报效果较好。     

使用遗传算法优化雷达测量降水Z-R关系

将遗传算法应用到雷达测量降水的Z-R关系参数优化问题中,通过引入改进的误差函数加入总降水量误差控制,对1998年6月28日~7月2日阜阳地区的两次降水过程进行了参数优化试验,并和常规的最小二乘法、最优化方法及M-P参数法进行了对比,试验结果表明:新方法在总降水量估测方面具有更高的准确性和更好的动态适应性。     

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。     

不同校准方法检验雷达定量估测降水的效果对比

应用雷达低仰角基本反射率资料和地面加密自动站降水量资料,采用最优化方法,根据天津地区降水特点和不同降水类型,建立适用本地的雷达Z-I关系。经实际应用检验,积混降水类型Z-I关系具实用性。在天津本地化Z-I关系基础上,通过了对比分析6种不同校准方法在天津夏季降水估测中的检验效果。结果表明：Z-I关系校准法和最大集成法对降水的估测偏高,误差较大;最优插值法的估测精度最高,平均绝对误差和均方根误差最小;但计算不同校准方法与实况相关性表明,变分校准法的估测效果与雨量计降水量的相关性最好。同时,所有估测校准法对小雨量级的降水均出现了不同程度的偏高估测。     

淮河流域冬春季土壤温湿度异常对夏季降水的影响及其应用的研究

夏季降水异常与前期环流、下垫面异常有密切的关系 ,文中重点研究了淮河流域前期下垫土壤温、湿度异常对夏季降水的影响。提出了一种动力与统计相结合寻找影响降水的因子的方法 ,通过将大气中的热量、水汽收支方程与一个简化的两层土壤温度、湿度方程相结合 ,并依据月尺度大气环流的演变特征 ,推导出月降水距平与 5 0 0hPa月平均高度距平场、土壤深浅两层温、湿度的关系 ;并利用台站观测资料 ,使用统计反演方法确定方程中各项的系数和量级 ,从而找出影响降水的主要土壤温、湿度因子 ;利用统计方法建立这些因子与淮河流域夏季降水异常之间的简单线性预报方程 ,并对 1982～ 2 0 0 0年淮河流域夏季降水趋势进行回报 ,结果表明 :对淮河流域夏季降水趋势的预测有很好的效果 ,且更加明确了土壤温、湿度因子与降水异常之间的动力学联系。     

Satellite estimates and subpixel variability of rainfall in a semi-arid grassland

卫星估雨精度的不确定性受到当地降雨类型和像元内降雨非均匀性影响,而结合这两个关键因素开展半干旱草原卫星估雨的研究有限.2009年夏,我们在中国锡林郭勒半干旱草原用多部微雨雷达和雨量计构建了9 km卫星像元降雨观测网,观测了像元内降雨非均匀性(空间变异系数CV),并评估了卫星估雨精度.结果表明:(1)CV值受像元内平均降雨量,降雨类型,降雨云面积及移向等影响,如高Cv值的降雨过程大多为平均降雨量小,对流性降雨过程,降雨云边缘像元CV值较高;(2)TRMM 3B42V7卫星估雨产品适用性较好,CMORPH和PERSIANN次之,但TRMM 3B42V7易在半干旱草原湖泊处高估降雨.     

2007年淮河强降水时期低频环流特征

利用NCEP/NCAR再分析资料以及中国气象台站降水资料,研究了2007年夏季淮河流域强降水的低频振荡及其环流特征。结果表明,2007年夏季淮河流域强降水低频振荡的主要周期是10 25天。淮河流域降水强弱与对应低频周期存在联系,降水主要发生在低频周期的正位相时期,而在负位相时期结束或明显减弱。降水的低频变化一方面与副热带高压和南亚高压的低频变化有关,另一方面还受到中高纬度冷空气低频变化的影响。在低频周期的峰值位相,对流层高层出现的低频反气旋使南亚高压偏东,脊线偏北,并有利于西太平洋副热带高压向更西、更北的方向发展,整个对流层垂直方向上有低频的上升运动。中高纬地区出现大片正位势涡度,冷空气的低频活动显著偏强,南下侵入到中国淮河流域的冷空气较多,形成有利于淮河流域强降水的环流场。相反,在低频周期的谷值位相,对流层高层出现的低频气旋使南亚高压偏西,脊线偏南,不利于西太平洋副热带高压向更西、更北的方向发展,整个对流层垂直方向上有低频的下沉运动。高纬度冷空气的低频活动偏弱,南下侵入到中国淮河流域的冷空气也较少,最终形成不利于淮河流域强降水的环流场。     

近50a东北冷涡异常特征及其与淮河流域降水的关系

利用美国国家环境预报/大气研究中心(NCEP/NCAR)再分析月平均数据分析了1960—2009 年夏季东北冷涡的异常特征,研究了夏季东北冷涡与同期淮河流域降水的关系,发现:东北冷涡偏强时,淮河流域的降水很可能偏多,东北冷涡偏弱时,淮河流域的降水很可能偏少。东北冷涡异常强年,淮河流域高低层环流具有斜压性,且低层有显著的正涡度发展,促进了上升对流运动活跃发展。而东北冷涡活动异常频繁,有利于引导潮湿阴冷的北方气流南下,与东亚夏季盛行的西南暖湿气流在淮河流域上空交汇,在上升运动的触发下,导致淮河流域降水明显增多;东北冷涡弱年的情况正好相反。     

夏季中国东部区域性暴雨的统计分析

本文用１９７１－１９９１年中央气象台历史天气图资料，统计研究了东部大陆夏季区域性暴雨发生次数，结果得出；中国东部大陆夏季有两个季风暴雨带，其发生次数有３０－６０天和８－１１天两种显著振荡周期，但对各分区来说，只存在８－１１天一个显著周期，长江中，下游与华南相似，有两个季风暴雨期，江南是一个暴雨的间断区。