强雹暴的雷达三体散射统计与个例分析

利用我国各地11次强对流事件中23个产生S波段雷达三体散射的雹暴的新一代天气雷达数据,总计499个三体散射样本资料,综合并详细地讨论了我国S波段多普勒天气雷达三体散射的统计特征,也讨论了将这一现象应用于强冰雹辅助预警的可能性。同时对目前国内S波段雷达所观测到的最典型的三体散射个例从"三体散射回波"出现到消失的全过程进行了仔细分析,结果表明:(1)在最小反射率因子显示阈值为-5 dBz的情况下,产生S波段雷达三体散射的最小反射率因子在60 dBz左右,86%的三体散射长钉(TBSS)出现在反射率因子强度≥63 dBz时;(2)TBSS长度与强反射率因子核心区面积大小及反射率因子核最大强度呈密切的正相关,也就是说,反射率因子核心强度越大,高反射率因子的区域越大,TBSS的长度就越长;(3)TBSS出现的最大高度为12.5 km,最低高度是1.1 km;61%的TBSS出现在3~6 km高度之间,TBSS在4~5 km高度出现次数最多,然后向上、向下减少;TBSS长度≥10 km的出现次数同样以4~5 km高度最多,然后向上、向下迅速减少;(4)TBSS主要在雹暴位于雷达的西半边时出现;(5)雹暴云在不同性质的下垫面上空均能产生雷达TBSS;(6)TBSS的持续时间几乎都超过30 min,其中持续时间在30~60 min的情况居多,还有部分TBSS持续时间超过90 min;(7)在出现TBSS时,几乎所有雹暴都降了2 cm以上的强冰雹,同时80%左右的产生2 cm以上直径冰雹的强雹暴都产生了三体散射,因此TBSS可以作为强冰雹的一辅助预警指标,以有效降低强冰雹预警的虚警率;(8)在产生三体散射的23个强雹暴中,有一半以上是超级单体和准超级单体风暴,超级单体雹暴中的中气旋有利于大冰雹的形成。     

2011年6月23日沿淮强对流天气中尺度辐合特征模拟研究

利用常规地面、高空气象观测资料、安徽和江苏两省自动站观测资料、NCEP/NCAR再分析资料,对2011年6月23日江苏、安徽两省沿淮（简称沿淮）地区发生的一次强对流天气过程进行天气形势分析,并结合卫星、多普勒雷达资料进行综合分析,且运用中尺度数值模式WRF对本次过程进行数值模拟。结果表明:（1） 西南地区鞍型场中激发的对流单体东移使得强对流天气能够增强和维持;（2） 北方高空冷空气的下沉造成沿淮地区的雷雨大风;（3） 本次强对流天气过程中的对流单体来源路径有3条:一是西南地区鞍型场激发的对流单体沿高空西南气流向东北方向输送到沿淮地区,二是源于南海产生于副高边缘的对流单体沿偏南气流向北输送到沿淮地区,三是西北方向高空槽前产生的对流单体沿西北气流向沿淮地区集中;（4） 中低层切变线和地面辐合线对强对流系统起组织和加强作用。      

C波段偏振雷达几种系统误差标定方法对比分析

通过介绍几种标定C波段偏振雷达差分反射率因子ZDR和水平反射率因子ZH系统误差常用方法的原理,利用两部相同型号的可移式C波段双线偏振雷达(POLC)在云南、安徽等地的观测数据,对这些方法进行了检验和对比分析。结果表明,ZDR的标定方法中,太阳法由于偏振雷达水平与垂直方向两个接收机在较弱的信号下很难保持一致性,目前实际应用比较困难;垂直指向法要求雷达天线必须达到90°仰角,机械上有所制约;仰角法要求探测到非常均匀的雨区,在时间与空间上极难满足;地物引起的ZDR变化,在统计上无任何规律可循,因此,地物法也基本上可以排除应用于实际;干雪的ZDR并不完全等于0 dB,并且需要知道0℃层的高度,0℃层以上满足信噪比(signal to noise ratio,SNR)条件的数据较少,并且水凝物相态难以确定为干雪,因而干雪法有着一定的局限性;微雨滴法理论清晰、结论可信,不需要专门的扫描方式,能够从正常的体扫观测中得到大量的满足SNR、ZH等阈值条件的数据,提供较为准确的ZDR系统误差估计,因此,微雨滴法是一种利用气象目标进行ZDR系统误差估计较好的方法。进一步分析ZH标定的自约束法的结果表明,自约束法能够大致地验证偏振雷达ZH标定是否正确,但是,其用于ZH标定时,对偏振参量数据质量要求较高,并且约束关系的系数也有待进一步验证。     

基于模糊逻辑的分步式超折射地物回波识别方法的建立和效果分析

超折射地物是影响雷达定量探测降水和其他产品的重要因素,文中使用合肥、广州、温州、天津的SA多普勒雷达和上海的WSR-88D资料分析了混合性暴雨降水、对流性降水、地物回波的回波强度、径向速度、速度谱宽的取值范围、水平垂直变化及其地物回波与地形海拔高度的关系等特征,并确定了模糊逻辑识别超折射地物的隶属函数。在Kessinger方法基础上,考虑到雷达径向速度的距离模糊问题和地物回波与方位的关系,提出了基于模糊逻辑的分步式地物回波识别方法,通过调整已被严格标准识别为地物和非地物的邻近区域回波点的判据,来减小地物的漏判和降水回波的误判。利用降水回波、地物回波的个例资料分析了回波强度、径向速度和速度谱宽资料在识别地物回波中的贡献,分析了分步方法对地物回波识别效果的改善。结果表明:该方法能较好识别地物回波和降水回波,径向速度和速度谱宽资料在地物识别中作用明显,利用分步方法明显改善了在速度模糊区暴雨过程对流云团被误判为地物的概率。     

多普勒天气雷达速度PPI图散度分布信息提取

根据大面积降水回波径向速度PPI图像产品辐合辐散特征,提出采用中值滤波法来剔除噪声污染和用逐点数据对称法来削弱回波缺失和距离折叠引起的误差。在考虑了降水粒子下落速度的情况下,采用模糊定位法来提取速度图中风速性散度特征,用直方图形式表征风向性散度特征。最后通过比较分析,说明了提取方法可较好的表征PPI速度图中的散度信息,计算散度所表征的动力学特征与大面积降水过程有较好的对应关系。     

抗旱型火箭人工增雨效果检验方法初步研究

为了在人工增雨作业中及时进行效果评估，利用2005年江淮地区人工增雨试验基地的资料，采用区域雨量对比分析、地面增雨效果的回归分析和增雨效果的物理检验方法，对2005年6月9日、8月3日两次人工增雨的效果进行了分析。结果表明：两次增雨作业都取得了较好的正效果；相对增雨在120％～140％。     

磁流变阻尼器的构造设计及其阻尼力性能的试验研究

本文根据磁流变液的材料特点和磁路设计原则，设计并制作了一个双出 杆的剪切阀式磁流阻尼器，在伺服试验机上对所设计制作的磁流变阻尼器的阻尼力性能进行了试验研究，并分析了影响阻尼力的各种因素。结果表明：所设计制作的磁流变阻尼器具有一定的剩磁，但剩磁对阻尼力可调系数的影响很小；所设计制作的磁流变阻尼器能够达到的最大阻尼力和阻尼力可调系数都很理想。由此得出结论，本文所设计制作的磁流变阻尼器具有卓越的阻尼性能，可在土木工程结构的半主动振动控制设计中加以推广和应用。     

冀东地区冰雹云多普勒雷达参数特征分析

利用2008—2015年冀东地区发生的36个冰雹个例,通过秦皇岛多普勒天气雷达资料反演出冰雹发生时雷达的各种参数,提取各种参数与冰雹发生时的关系。研究结果表明冰雹发生时,基于风暴的最大基本反射率因子、风暴顶高、垂直累积液态水含量平均值分别为62 dBz,9. 9 km,51. 6 kg·m~(-2),0℃层以上平均风暴厚度为5. 8 km,0℃层和-20℃层之间厚度平均值为3. 1 km,风暴最大基本反射率因子所在高度为4. 6 km,风暴平均移动速度为9 m·s~(-1)。不同尺寸的冰雹雷达参数变化不大。在冰雹发生过程中,两个体扫间风暴的最大基本反射率因子平均最大跃变为7 dBz,风暴顶高平均最大跃变为6. 7 km,垂直累积液态水含量平均最大跃变为17 kg·m~(-2),这种跃变的出现比冰雹发生时刻平均提前39、30和25 min,可以作为冰雹发生前的重要判断依据。此外还对WSR-88D冰雹算法进行了评估,结果表明,该算法的命中率较高,虚警率也较高,算法对冰雹的预报提前量平均为43 min左右,冰雹尺寸的预报结果偏大。     

利用雷达回波垂直廓线估测地物阻挡区域层状云降水的技术研究

将雷达50 km探测半径的可视范围分为4个区域,分别获取平均反射率因子垂直廓线,确定与对应区域的雨量计匹配最佳的平均反射率因子廓线上的Z值;同时获取雷达波束被阻挡地区各雨量计高空平均反射率因子垂直廓线,并寻找该廓线与可视区域内的平均反射率因子垂直廓线相关性最好的廓线,以及被阻挡区域的Z值对应的最佳匹配高度上的Z值,对其进行降水估计。采用安徽合肥雷达站和雨量计站点资料进行试验,并进行误差分析,结果表明：利用最佳匹配方法得出的平均反射率因子垂直廓线上的Z值对雷达波束被阻挡区域的降水估计效果有一定改进。     

天气雷达间一致性评估算法影响因子分析及改进

基于基数据的雷达间一致性评估的基本方法,分析了雷达高差、地形遮挡、噪声、充塞、时空重叠率、衰减等对一致性评估算法的结果质量的影响,并采取了相应的改进措施：使用雷达的波束遮挡比例数据进行遮挡订正或直接剔除存在遮挡的重叠点;对信噪比较低、充塞不充分及存在异常的重叠点予以剔除;增加了时间、空间重叠率因子,分析了不同阈值时间、空间重叠率对评估结果的影响。改进措施对一致性评估结果中的偏差均值、标准偏差的质量均有了一定的提高。使用改进后的算法对岳阳站雷达系统偏差和苏皖地区雷达回波一致性做了评估。结果表明：岳阳站在维护前后与周边雷达的偏差值有明显的降低,并回到正常水平,标准偏差值也略有降低;苏皖地区雷达间偏差均值大部分在2 dB以内,雷达间偏差均值所组成的矢量三角形闭合度较好,标准偏差在2.9~3.3 dB,相关系数在0.40~0.55。