基于多普勒天气雷达的垂直散度和温度平流廓线反演

垂直散度廓线可用于推断大气垂直运动情况,垂直温度平流廓线可用于推断大气层结是否稳定,有助于预报员推断本站降水演变趋势。鉴于我国多普勒天气雷达中还没有垂直散度和温度平流廓线产品,提出了这两种产品的反演方法。首先使用分层VVP方法从雷达体扫径向速度资料中反演出雷达站上空的垂直风廓线和垂直散度廓线,然后在假设大气处于地转平衡条件下,基于温度平流与地转风随高度的变化关系,从垂直风廓线中反演出垂直温度平流廓线。以两次大范围暴雨天气过程为例,反演了雷达站上空的垂直风廓线、散度廓线和温度平流廓线,并对反演结果进行了分析。结果表明:在雷达周围有大范围降水回波的情况下,使用分层VVP方法能合理地反演出雷达站上空的垂直风廓线和散度廓线;在这种情况下,反演的垂直风廓线代表各个高度雷达有效探测范围内的平均水平风,可近似满足地转平衡条件,因此,使用热成风方程能较为合理地从垂直风廓线中反演出垂直温度平流廓线;三个反演产品的合理性可用天气学理论和天气实况来解释。     

多尺度合成的降水临近预报技术

基于我国新一代多普勒天气雷达观测资料,以梅雨锋等大范围降水为主要研究对象,研究了降水临近预报方法.根据暴雨回波的多尺度特征等,研究暴雨回波的尺度滤波,分割、匹配等处理技术;根据不同尺度回波生命史来约束其预报时效,得到分尺度下的降水预报场,实现暴雨回波多尺度的合成降水量临近预报;将分尺度与不分尺度降水预报结果进行了比较.结果表明,针对大范围强降水多尺度合成的降水量临近预报方法,因不同尺度的回波外推考虑了各自运动的特性及其生命史的差异,预报精度有所提高.     

现代探测系统在公益气象服务中的作用

湖北省乃至整个长江中游是各种自然灾害频繁发生区域.在夏季,主要有暴雨、冰雹、雷雨大风等强对流天气,其特点是来势突然、局地性强、灾害性大;在冬季,因气象条件引发的森林火灾也时有发生.这些自然灾害往往给国民经济和人民生命财产造成巨大损失.因而,人们迫切需要对以上自然灾害现象进行十分有效的观测和预报.     

用雷达反射率作对流性降水和层状云降水自动分类

为提高雷达定量测量降水的精度,利用武汉CINRAD/SA雷达反射率数据,研究提出了对流性降水和层状云降水自动分类算法(ACSS)。该算法在二维反射率结构场初步分类降水的基础上,识别亮带并从体扫描数据中提取降水的三维结构特征,然后对初步分类结果进行订正。试验表明,ACSS能较准确地实现对流性降水和层状云降水的自动分类,相对于只根据二维结构分类降水性能上有较大提高,主要表现在能正确识别出亮带特征明显的强层状云和对流核外沿的对流弱回波区。     

武汉CINRAD/SA雷达的基本结构及性能

简单回顾了湖北省天气雷达的发展进程，重点结合实际扼要介绍了武汉、宜昌所建多普勒天气雷达CINRAD/SA的基本结构、探测方式及工作性能。     

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。     

雷达与雨量计同步结合区域型估算降水方程的误差分析

在明确提出云雨转换的概念和建立4个区域型雷达降水估算方程的基础上,重点研究了A_BS区域型降水估算方程误差估算的表示方法和评估判据,并分析了误差产生的原因,由此建立一种可通过设定μ_i合理区间来判别雷达和雨量计错误数据对的质量控制新方法。单站云雨转换系数A_Bi是时-空的函数,带有强烈的天气系统和地理属性。A_Bi与区域云雨转换公共系数A_BS以b_f^-1为指数幂值的相对离差就等于单站降水误差估算因子μ_i,从而揭示了引起降水估算误差的根本原因。在μ_i的基础上扩展衍生出表示区域降水估算误差的4个量值,即区域平均绝对误差估算因子μ_A、区域降水误差估算率μ_S、区域降水绝对误差估算率μ_|S|及区域平均绝对误差估算量E_N,指明了各自的物理意义并分析其间的相互关系。理论和实践表明,在"基于准同雨团样本概念雷达和雨量计的实时同步结合方法"（RASIM）中,A_BS型区域降水估算方程对于区域各站降水总量的估算具有μ_S=0的特点。μ_A是区域内各单站|μ_i|的平均值,可诠释为多个单站的A_Bi相对于A_BS的聚合与离散程度的整体表示,与天气系统的结构及演变过程特征的复杂性密切相关,但μ_A与雨量大小无关,无力判定降水估算的误差量。而μ_|S|和E_N既联系着μ_A,又与雨量有关,是较为合理而实用的降水估算误差判据。经过武汉雷达探测4次降水过程的试验评估,总体绝对误差率μ_T|S|小于30%,比未经过质量控制的误差减少7%。     

改进的C波段天气雷达定量降水估计算法研究

针对我国新一代C波段天气雷达,提出了综合考虑雷达波束阻挡、信号衰减以及雷达波束随距离增加而抬高和展宽等因素影响的定量降水估计算法。该算法基于高分辨率地形高度数据计算极坐标中每个方位-斜距库上不受地形阻挡的最低观测仰角,依此从雷达体扫数据中提取用于降水估计的混合反射率因子;结合雷达和雨量计资料对雷达系统标定偏差进行估计后...     

基于准同雨团样本概念雷达和雨量计的实时同步结合方法

文中提出一种基于准同雨团样本概念雷达与雨量计(R&G)的实时同步结合技术.由于存在探测时空和分辨率的两种差异,雷达与雨量计(R&G)的同样本对应历来被视为一道难题.但观测表明,雨量计与其垂直上空雷达的小时累积量(ZOH,QG)存在符合幂律的相关性.以此为基础,提出旨在基本消除时空差异的准同雨团样本概念和5个R&G直接对应关系,着重研究一种简便实用的"时间积分垂直同步采样"TIVS,以及具有幂律形式的ZOH-QG关系.有意义的是在固定指数条件下系数AB或AM,具有Z-R转换和雨量计调整(订正)同步结合于一式的功能,两种设备在探测分辨率上巨大差异而引起的降水估算误差由此得到明显缓解.这种利用ZOH-QG关系估算地面小时降水累积量的方法称为RASIM.经过两个降水个例的试验初步表明,雷达估算半径为230 km内地面区域小时累积降水量的正确率在90%以上,而全过程以站为计的点评估相对误差率平均为20%左右.本文还对时间积分垂直同步采样在具有风漂移效应各种环境风场中的可利用性作了详细分析,揭示了时间积分垂直同步采样方法的物理本质,明确指出这是一种近似的准同雨团样本采样;同时通过分析R&G数据对的分布规律,研究提出了有效的质量控制方法,明显改善了ZOH-QG关系的稳定性和合理性.     

闪电定位系统布网方案设计的技术探讨

以闪电定位系统的定位原理和误差分析方法的基础，利用系统布设客观分析软件的自动选站和误差计算功能，比较了以不同方式组成的闪电监测网在一定范围内的定位误差。结果显示，除了系统本身存在的方位和时间误差外，布设子站的数目、几何形状、站距的大小对定位精度的影响均非常明显，与系统采取的定位算法也有很大关系。同时，提出并采取“一子多主，多叉组合”的技术策略，以湖北省为例，对闪电定位系统布网方案设计进行技术探讨。