华中区域中尺度业务模式水平风场预报能力的检验评估

利用经过质量控制的风廓线雷达组网资料(以下简称观测)对华中区域中尺度业务模式(WHMM)水平风场的预报能力进行检验评估,分别从总体、不同高度、不同风速以及单站等方面对全风速(wspd)、纬向风(u)、经向风(v)进行1个月(2013年5月)的统计分析。结果表明:(1) WHMM对风场具有较好的预报能力。其12 h和24 h的预报与观测的相关系数在0.6以上,通过α=0.01的显著性检验,12 h相关系数大于24 h的,预报风速整体存在负偏差,较观测偏小。随预报时效延长,风场的预报误差增大。u和wspd的预报能力好于v。(2)在垂直方向上,WHMM的wspd、u和v预报的均方根误差(RMSE)随高度先增加后减小,在1～2 km高度预报误差较大,4～5 km的预报误差较小。(3)按照风廓线雷达测风wspd间隔5 m·s~(-1)将模式预报分组,在30 m·s~(-1)以下不同速度分组中,WHMM 12 h预报的wspd、u和v与观测值的相关系数均大于24 h的,且通过α=0.01的显著性检验,12 h预报的RMSE大于24 h的,并随风速增加而增大。(4)从单站的风廓线来看,模式可以预报出站点上空风场随高度的变化趋势,广州站预报效果好于芜湖和秭归站。     

用地基GPS资料分析大气可降水汽总量

利用“中国地壳运动监测网络”和三峡监测网的地基GPS资料，通过Bernese软件以及根据Bevis等和Rocken等水汽解算原理编制的水汽解算软件。获得了武汉、巴东、兴山、泸州等长江流域测站大气可降水汽总量分布和时间间隔为2小时的GPS遥感大气可降水汽序列，并与站点雨量及区域面雨量进行对比分析，结果表明：地基GPS遥感水汽量变化与地面降水有很好的相关性。而且GPS遥感水汽变化序列峰值对应于强降水提前了8～22小时。有助于强降水特别是突发性强降水的预测；多个站点的GPS遥感水汽总量联合分析，对于区域水汽总量变化研究有一定意义。     

地基GPS反演大气可降水量方法的改进

利用地基GPS反演大气可降水量（PW,precipitable water）的方法中,GPS PW的准确度依赖于天顶静力延迟（ZHD,zenith hydrostatic delay）的计算模型和转换系数П。分析Saastamoinen模型、Hopfield模型、Black模型计算的ZHD误差发现,其计算的ZHD与探空ZHD相比具有模型偏差,这些模型偏差换算成对GPS PW的影响约为4～10 mm。通过回归建模,对Saastamoinen模型、Hopfield模型和Black模型中的系数进行修正后,可明显减小这些模型偏差,且不影响这些模型的精度。转换系数П是大气加权平均温度（Tm,atmospheric weighted mean temperature）的函数,Tm与地面温度（Ts）高度相关,根据这一特性,利用9个探空站数据通过回归建模得到的Tm本地化模型可很好地拟合Tm,其模型均方差为2.8 K,对应的相对误差为1.0%。对地基GPS反演PW的方法进行改进后,求得的GPS PW的系统偏差明显减小,其中,采用改进的Hopfield模型和Tm本地化模型求得的GPS PW,与探空廓线计算的PW相比,其偏差为-1.6 mm,而与微波辐射计廓线计算的PW相比,其偏差为-1.2 mm。     

风廓线雷达资料与探空资料的对比分析

对咸宁市黑山观测站风廓线雷达资料与加密探空资料进行了对比分析,定义两者风向偏差在20°以内或风速偏差在3 m/s范围的样本为有效样本,分别用EV和Ed表示风速有效样本比率（风速有效样本数/总样本数）和风向有效样本比率（风向有效样本数/总样本数）.结果发现:(1)比较时段内（比较开始半小时内）无降水产生时,Ev大于Ed,...     

湖北地基GPS大气可降水量变化特征分析及应用

利用探空资料、地基GPS/MET水汽监测资料,对恩施、宜昌、武汉三站地基GPS反演大气可降水量(GPS Precipitable Water Vapor,GPS/PWV)与探空进行了对比,表明GPS/PWV与探空RS/PWV具有良好的一致性。湖北省17站3 a GPS/PWV资料分析表明,GPS/PWV具有明显的月变化及日变化特征,分布具有从南往北逐渐递减,从西至东逐渐增加的特点。强降水个例分析表明GPS/PWV峰值略早于降水以及雷达回波峰值出现时间,高时空分辨率的GPS/PWV配合雷达对天气形势的分析以及降水的判断有一定的指导作用。     

利用LAPS系统同化地基GPS水汽资料的应用研究

介绍了武汉暴雨研究所引进的LAPS系统(Local Analysis and Prediction System)在水汽分析中应用GPS水汽资料的方法。设计三种试验方案与实况进行对比分析,并结合WRF模式模拟,研究GPS水汽资料在LAPS系统中的作用以及对预报的影响。结果表明,LAPS同化GPS水汽资料后,对湿度场产生较大调整;对比各方案LAPS输出的可降水量后发现,GPS水汽资料的作用比雷达资料大一个量级;从模式模拟试验结果比较看出,LAPS对GPS水汽的同化能改善GPS测站分布区域降水预报,并对下游暴雨的预报也有正效果,能提高暴雨量级的Ts降水评分。     

风廓线雷达资料在一次冰雹过程分析中的应用

使用湖北省咸宁市黑山观测站风廓线雷达资料,对该市2010年4月12日降雹过程的水平风和垂直速度进行了分析。结论如下:1)对本次降雹过程而言,风廓线雷达早于天气图获知冷空气入侵时间,并能清楚地分析出冷暖平流的分布形势;风向不连续线先随时间增高,然后稳定在一定高度层;风向不连续线附近风速较小,差值也较小。2)在这次降雹过程的两个阶段,垂直速度随高度的波动均较大,基本上能反映对流强弱。     

中尺度和云模式嵌套试验

利用嵌套Mesoscale Analysisand Process System（MAPS）模式提供离作业时间最近的湖北省77个县站大气层结状况，以弥补积云模式对于探空层结信息的需求；根据天气类型分析，获取湖北全省县站级一维积云模式初始扰动参数。20次嵌套试验统计表明：中尺度MAPS模式和积云模式的嵌套实现了多站点积云群的模拟，县站级降水预报和实际雨量偏差小于20％的站点数占到总数的58．2％；以2003年7月9日湖北省降水为例，利用嵌套模式对全省77个县站进行嵌套试验，结果表明：模式嵌套尤其有利于午后积云降水模拟，通过自然模拟计算和多站点积云群催化对比分析，能够较好地提供县站级增雨潜势量化预测。     

非线性风场的VAD分析初探

本文对非线性风场的 VAD技术 ,从理论上进行了比较详细的分析 ,并对非线性风场中的非线性判断、非线性模型建立以及提取测站上空风向风速做了讨论。分析表明 ,均方根误差 RMS可作为风场线性与否的判据 ,若用二阶及其以下谐波拟合 ,且拟合 RMS<1.5 m/ s,则认为该风场为线性 ,否则为非线性 ;而且RMS≤ 1.5 m/ s可以用来确定该非线性风场多项式描述的程度 ,这样从雷达距离较远的非线性风场得到的测站上空水平风风向风速与准确值有较好的一致性