贵州省天气雷达人工数字化拼图和定量测量降水系统

本文介绍了贵州省天气雷达回波人工数字化拼图、层状云回波Z-I关系式和雨强分布图以及计算机处理等技术。应用这些技术可将全省天气雷达探测到的回波信息快速集中,经微机处理后,输出具有一定定量测量降水和预报强对流天气的实况资料和预报产品。     

利用计算机彩色数字分层显示预报强对流天气初探

1 概述1993年之前作强对流天气短时预报都是将雷达回波进行逐级衰减,衰减后剩下最强的回波,如达到强对流天气的标准就把强中心逐个描在一张地图上,并对中心所在地发布强对流天气通报。这样做一是较麻烦;二是把强中心的回波描下来存在人为的误差;三是在一张雷达回波图上,不能直观地看到整个雷达回波强度分布和强中心的顶高。1993年后利用计算机彩色数字分层显示功能处理雷达回波就克服了以上的不足,计算机彩色数字分层显示自动地从天气雷达上收集雷达回波资料,在一张图上就可以一目了然地看到雷达回波的强度分布,附上地形图就可以较准确地看出强对流天气的发生地点。2 强对流天气过程的雷达回波分析3月24日13时观测在长沙西部和九江以北有混合型降水回波,随着对流天气的迅速发展,15时20分长沙西部的回波与九江以北的回波连成一长约450公里宽约120公里的宽雨带,前沿位于铜鼓、武宁、瑞昌、安庆一线,回波强度由20dBZ增强到40dBZ,顶高由4km迅速增大到10km,并以每小时     

影响浙江地区降水估测几个因素的分析

如何从新一代天气雷达三维拼图数据中提取用于降水估测的回波强度是提高雷达降水估测的关键,为了分析利用三维拼图数据提取出的混合扫描回波强度的质量以及对降水估测的影响,文章利用浙江省雷达和全国自动站数据,通过研究回波强度与地面雨量的关系,分析了影响基于雷达三维拼图的降水估测精度的几个要素。通过累积整个过程雷达回波强度估测的雨量和自动站采集雨量得到浙江及周边地区的比率分布,找到了两者关系的异常区:区域性回波强度比较高的区域;区域性回波强度的低估区;区域性回波强度随地形变化的区域;区域性回波强度估测较为合理的区域;随纬度增加回波强度逐渐高估的区域。通过分析发现:0℃层亮带、残余的地物回波、异常的回波强度垂直廓线、自动站的数据质量等是造成回波强度与地面雨量关系异常的原因。最后,利用部分自动站对雷达估测的降水进行订正,结果表明:自动站订正能一定程度缓解上述区域高估或低估程度。     

江西省数字化雷达回波拼图技术方法的研究

介绍了江西省数字化雷达回波拼图的技术方法。该方法主要包括回波资料的预处理、拼图投影处理。它具有资料同一性、准确性好、方便灵活、适合业务使用等特点。     

新一代天气雷达基数据的三维拼图和产品生成软件系统

本软件系统采用C++和Fortran语言开发,定位于15部左右的新-代天气雷达区域基数据拼图,在Windows XP操作系统的微机上运行.在雷达资料质量控制的基础上,完成省或区域中心的新一代天气雷达基数据组网,实时提供经纬度、海拔高度网格的回波强度资料,并生成部分产品,为中小尺度天气分析、临近预报、人工影响天气、水文等应用奠定基础.     

陕西省中北部人工增雨适宜时段及层状云特征

统计分析了陕西中北部1991～2001年4个711雷达站附近15个气候观测站日降雨量大于等于5mm降水过程的时空分布及雷达回波特征。陕西中部适宜人工增雨的时段为2月10日至11月15日,北部为2月25日至11月10日。陕西降雨性层状云0℃层高度变化范围为3．63～5．03km,平均高度为4．65km,融化层强回波区厚度为0．4～1．0km。冷云、暖云降雪(雨)量级较小,不适宜大范围开展人工增雪(雨)作业。适宜人工增雨的稳定性层状云雷达回波特征为：PPI回波结构密实,范围大于30km,雷达回波强度大于等于30dBz,RHI显示云顶高度大于等于5．8km或者融化层明显,强度达30dBz以上。适宜人工增雨的混合性层状云雷达回波特征为：PPI有明显强回波中心,强度大于等于30dBz,15dB回波宽度大于等于25km,回波最大高度大于等于5km;或者融化层明显,雷达观测融化层下挂回波明显倾斜或呈锯齿型排列。     

短时预报系统研究进展

根据“８５—０６”数字化雷达强对流、暴雨回波和长江上游暴雨、云雨概念模型研究课题的要求，使用１９８６—１９９５年成都“７１３”彩色雷达回波传输系统和成气院ＷＲＤＰＳ天气雷达数字处理系统收集的大量灾害天气回波资料，对盆地内强对流、暴雨天气雷达回波进行诊断分析，寻找强对流雷达回波识别判据及移动发展规律，综合卫星云图资料及天气模型制作短时短期预报，本工作还对长江上游成都、重庆雷达拼图进行了研究，实现了在４８６微机上使用中文Ｗｉｎｄｏｗｓ３．１操作系统，并完成了与成都区域气象中心ＤＥＣＮＥＴ的联网。１９９５年第四季度，针对成都气象学院数字化雷达收集的回波资料，研究了回波强度与降水强度的统计关系，并与原７１３雷达采集大量降水回波作了对比，以适应新型数字化雷达系统的应用．     

江西局地冰雹WebGIS雷达拼图回波特征分析

使用MICAPS系统平台、江西强天气监测平台、江西雷电监测平台、江西WebGIS雷达拼图平台等数据,采用形态分析方法,对2018年3月14日和4月5日井岗山、瑞昌、永修局地冰雹进行分析,结果表明:局地冰雹往往由超级单体回波所为,其影响范围较小,冰雹直径为5～10 mm,降雹时间约30 min。500 hPa、700 hPa和850 hPa有较强的暖湿西南急流,低层湿舌向东北伸展,地面有冷锋过境或存在辐合线,是强天气发展加强的重要天气系统。弓状回波带向前突出部分的前方有对流单体回波产生并且逐渐靠拢时,会使前方单体回波发展成为超级单体回波结构而产生冰雹等强天气。回波的合并是与回波的"传播"相联系的,回波的传播方式一方面加快了回波的移动速度,另一方面改变了回波的移动方向。局地冰雹回波产品特征:强度达到60～65 dBz、回波顶高ET达到9～12 km、液态含水量VIL达到40～60 kg·m~(-2)、垂直显示方式RHI上55～60 dBz强回波顶高达到5～6 km、有虚假回波伴随或有不特别明显的悬挂回波结构等特征。江西WebGIS雷达拼图上对冰雹等强天气的监测更为直观、明显,在识别冰雹回波上有较好的指示:短带回波中心强度从55～60 dBz发展为60～65 dBz时地面开始降雹;超级单体回波由55～60 dBz发展为60～65 dBz时预示着可能出现冰雹等强天气。冰雹的预报着眼点就是根据WebGIS雷达拼图上的以下特征来把握:1)60～65 dBz(粉红色)回波范围大于10×10 km,回波形状呈椭圆形;2)40 dBz(橘黄)回波界线与65 dBz回波界线梯度大;3)60～65 dBz回波中心有65～70 dBz(紫色)回波"核";4)强回波下风向有"前伸"回波结构。     

火箭人工增雨作业的个例分析

2005年6月27日甘肃永昌实施了火箭人工增雨作业,XDR数字化天气雷达对这次增雨过程进行了跟踪探测。通过分析这次人工增雨前后天气学背景和雷达回波演变情况,证明在有利的天气形势下,通过火箭人工增雨作业后,雷达回波强度增强、回波范围和地面降水频率增大,作业后24 h地面雨量的分布情况也佐证了这一结果。     

2017年江西汛期设区市城区暴雨回波特征分析

使用江西WebGIS雷达拼图和自动站雨量、雷电监测、强天气监测等数据,以及MICAPS常规天气图资料,对2017年3—7月江西汛期11个设区市26次城区暴雨过程的雷达回波特征进行分析。结果表明:2017年江西汛期共出现52日暴雨过程,其中江西11个设区市所在地城区出现26次暴雨。在这26次城区暴雨个例中,有23次伴随出现短时强降水,有3次降水比较均匀。暴雨维持时间长短不一,最长的有15 h,最短只有3 h,平均是10 h。有5次出现大风天气,21次没有大风出现。雷达回波特征主要有3种:块状(强单体、超级单体)、带状(飑线、回波带)、絮状(絮带、絮团)。这3种回波形态特征,出现率最高的是絮状回波,即比较宽、嵌有中等强度的对流单体絮带状回波带,强度40～55 dBz,出现16次,概率62%;其次是窄而长、紧密排列由强单体组成的飑线回波带,强度50～60 dBz,出现8次,概率30%;块状(强单体、超级单体)回波强度最强,中心强度达到60～70 dBz,出现2次,概率8%。     

2017年江西汛期设区市城区暴雨回波特征分析

使用江西WebGIS雷达拼图和自动站雨量、雷电监测、强天气监测等数据,以及MICAPS常规天气图资料,对2017年3—7月江西汛期11个设区市26次城区暴雨过程的雷达回波特征进行分析。结果表明:2017年江西汛期共出现52日暴雨过程,其中江西11个设区市所在地城区出现26次暴雨。在这26次城区暴雨个例中,有23次伴随出现短时强降水,有3次降水比较均匀。暴雨维持时间长短不一,最长的有15 h,最短只有3 h,平均是10 h。有5次出现大风天气,21次没有大风出现。雷达回波特征主要有3种:块状(强单体、超级单体)、带状(飑线、回波带)、絮状(絮带、絮团)。这3种回波形态特征,出现率最高的是絮状回波,即比较宽、嵌有中等强度的对流单体絮带状回波带,强度40～55 dBz,出现16次,概率62%;其次是窄而长、紧密排列由强单体组成的飑线回波带,强度50～60 dBz,出现8次,概率30%;块状(强单体、超级单体)回波强度最强,中心强度达到60～70 dBz,出现2次,概率8%。     

天气雷达回波人工数字化拼图技术

本文介绍了拼图网格的设计、雷达观测报码的编制方法以及雷达回波拼图的计算机处理等。指出应用这种拼图技术制作雷达回波综合图,可充分地利用713型雷达定量探测的降水回波信息,是气象、航空、水利等部门警戒和预报强对流天气和暴雨的有力工具。     

雷达定量降水估计技术及效果评估

为提高雷达定量估测降水的精度,利用广东省6部新一代多普勒天气雷达(CINRAD/SA)回波资料和雨量计降水量观测资料,采用概率配对法(PFT,Probability-fitting technique)建立Z-I关系进行单部雷达降水估测,并采用最优插值法(OI,Optimum Interpolation)对降水估计进行订正;为扩大降水估测的范围,对多部雷达的降水估计进行拼接,采取重叠区域以各部雷达的均方根误差平方的倒数作为权重系数(iω==1/RMSE(K)2/n∑i-1/RMSE(i)2)进行加权平均,并分别分析比较上述方法得到的降水估计与单纯OI雨量计及与雷达拼图回波强度得到的降水估计的优劣。以上各环节误差分析表明,对于单部雷达,雨量计降水强度与其上空9点平均的雷达回波强度关系最为密切;6部相同型号的雷达估测降水精度各异。交叉检验表明,OI雷达法对单部和多部雷达估测降水均可取得较好的校准效果;对于多部雷达的降水估测,单部雷达先分别进行OI订正后拼接,然后对重叠区再次OI订正的结果比直接对未订正的单部雷达降水估计拼接后统一做一次OI订正的效果好。多部雷达降水估计拼接时,前期对于单部雷达降水估计的订正尤为重要;多部雷达降水估计的拼接值精度要明显高于OI雨量计,而相比由雷达拼图回波强度得到的降水估计而言,前者也优于后者。因此,多部雷达降水估计的拼接方法,对雷达资料的应用有较好的参考价值,在业务上也有一定的应用前景。     

变分回波跟踪算法及其在对流临近预报中的应用试验

目前业务上0—1 h对流天气临近预报仍旧以客观外推为主,采用不同外推算法,得到雷达回波以及降水的外推临近预报。以业务应用为目标,开展了变分回波跟踪算法在强对流天气临近预报中的应用研究。利用京津冀地区的8部新一代多普勒天气雷达逐6 min雷达组网拼图资料,选取2016—2018年夏季发生在京津冀地区的18个典型对流个例,开展变分回波跟踪算法和交叉相关法的0—1 h临近预报对比试验及检验评估。与传统的交叉相关法相比,变分回波跟踪算法采用变分技术求解雷达回波运动矢量场,在计算中使用两个严格的约束条件,运用迭代法进行求解,其得到的运动矢量场更为准确。结果表明,变分回波跟踪算法优于传统的交叉相关法,得到的30、60 min内雷达回波的形状、位置及强度的外推预报和实况更接近,定量检验评分更高:（1）京津冀地区4次典型对流天气过程临近预报对比试验表明,和交叉相关法相比,变分回波跟踪算法可以更好地预报出未来1 h内雷达回波的位置、形态和强度。（2）通过对18个典型对流个例定量检验,发现当雷达回波强度阈值为35和45 dBz时,无论是30或是60 min外推预报,变分回波跟踪算法的命中率（POD）和临界成功指数（CSI）都明显高于交叉相关法,且虚警率（FAR）更低;分天气类型定量检验发现,绝大多数天气类型,变分回波跟踪算法外推预报效果优于交叉相关法。      

雷达回波综合分析图的应用

去年3月20日—7月10日,华东区域中心试播了雷达回波综合分析图(有的称为区域雷达拼图)。每天播发上海、南京、盐城、阜阳、南昌、金华,建阳、郑州等8个雷达站的4:00、9:30和15:30的雷达回波实况。我们约在实况出现1.5小时后收到雷达综合图,这比从其它方面获得的“面”的资料要迅速得多。由于它提供了回波区的移动方向、速度、强度、发展趋势、影响范围、覆盖面积、降水性质、回波顶高等较精确的信息,因而为提高短时预报的服务效果创造了条件。下面介绍我们应用雷达回波图的体会。     

浅析用VB调用Grads绘图软件的技巧——雷达回波拼图的报警系统

该文通过对雷达回波拼图报警系统的说明,简单分析了VB调用Grads的一些技巧。雷达回波拼图的报警系统是利用VB调用Fortran和Grads来实现雷达回波拼图资料的绘图显示和报警,并开发成Windows应用程序。从而为广大基层台站调用Grads绘图软件提供参考。     

玉山雷暴大风雷达回波特征分析北大核心

利用气象信息综合分析处理系统、江西WebGIS雷达拼图、江西自动气象站、上饶SA雷达等资料,综合分析了2004—2020年玉山县15次雷暴大风过程特征。结果表明:玉山雷暴大风集中出现在5—9月,其中7月最多;雷暴大风有明显日变化特征,午后增温是高发期,导致玉山雷暴大风天气主要有三类中尺度系统,分别为冷锋倒槽类、副高控制类、热带系统类;按雷达拼图回波特征分为飑线回波带上超级单体、飑线(弓状)回波带上强单体、副高边缘强回波短带和局地热雷雨强回波三类。飑线回波带上超级单体中心回波强度超过60 dBZ,回波带有明显的“弓”状结构,移动速度可达80~100 km·h^(-1);副高边缘的雷暴大风天气发生在局地热雷雨强回波发展合并时,局地性强,移动缓慢,移速仅30 km·h^(-1)左右。雷达PUP产品上超级单体冰雹和雷暴大风主要区别为:组合反射率CR产品60 dBZ强回波面积冰雹较大,雷暴大风较小;垂直累积液态水(Vertically Integrated Liquid,VIL)冰雹可达到60 kg·m^(-2),雷暴大风VIL≤35 kg·m^(-2);反射率因子垂直剖面(Reflectivity Cross Section,RCS)冰雹有超过65 dBZ强回波核,雷暴大风则没有;径向速度垂直剖面(Velocity Cross Section,VCS)冰雹出现中气旋结构,雷暴大风则出现“逆风区”或弱切变结构。     

陇县防雹作业前后雷达回波变化分析

为了科学实施人工防雹作业,减轻冰雹灾害损失,采用对比方法,分析了2003-2007年5a人工高炮防雹作业前后711雷达回波的高度变化、45dBz回波高度变化、雷达回波强度变化,结果显示防雹作业后雷达高度显示上云顶高度平均降低1．26km、45dBz平均高度降低1．85km、雷达回波最大强度平均降低了6．0dBz,表明高炮人工防雹作业有一定的效果。     

华北区域四部雷达探测强度与定位一致性分析

由中国气象科学研究院国家灾害天气重点实验室开发的新一代天气雷达3D组网拼图产品,目前已经在北京、河北、广东等地投入业务试运行,相对于单部雷达的体扫产品其覆盖范围更大,使用更为方便,它为新一代天气雷达资料的深度和广度应用以及与其他观测资料的融合提供了强有力的平台.但是在组网过程中,参与组网的雷达在探测强度和定位上的差异将在很大程度上影响三维组网的效果.本文以北京、天津、张北、石家庄四部雷达为例,对各个雷达在定位、回波强度上的一致性情况进行了分析.结果表明:北京、石家庄、天津、张北雷达探测的回波位置非常一致,在回波强度上相对于其他三部雷达,张北雷达有明显的衰减.雷达定位与探测强度一致性分析为进一步提高华北区域三维组网的准确性和一致性提供了良好的支持.     

人工增雨催化区跟踪方法与效果评估指标研究

如何利用新一代天气雷达作业前后回波的变化分析人工增雨效果,对提高人工影响天气的科学性有非常重要的意义。文章基于新一代天气雷达三维拼图和最大相关系数的雷达回波跟踪方法（TREC）,在考虑多个作业影响时间和催化剂扩散背景下,实现对高炮和飞机播云作业中催化区的连续跟踪,并计算区域内的最大反射率、垂直积分液态含水量等回波参数。利用2个降水过程,选择多个跟踪区域进行连续跟踪,详细分析了回波跟踪的合理性。选择北京的一次高炮增雨作业与一次模拟飞机作业,对其催化区进行跟踪。结果表明：利用TREC算法,能够合理跟踪回波在空间的垂直位置与水平位置,较好地跟踪单点、多点作业时催化区域移动,实时跟踪飞机播云催化区的回波变化,从而为人工增雨的效果评估提供了一个有意义的参考。