“717“庐山强雷电天气过程技术分析

"717"强雷电是在十分有利对流的天气形势背景下产生的,在卫星云图、雷达回波上都有较明显的特征.通过这个例子的分析,发现高温高湿天气、层结异常不稳定、前倾槽结构、亮温区、强回波伸展高度、"逆风区"和"正速度快速增大区"等特征十分明显,是预报分析强雷电天气的着眼点.     

江西三次暴雪天气雷达回波特征分析

研究暴雪雷达回波特征是为了更好地开展暴雪短临预警预报与服务工作。使用常规天气资料和天气雷达、风廓线雷达等非常规资料,采用统计分析、中尺度分析、回波形态分析等方法,对江西2014年、2016年和2018年3次暴雪天气过程进行对比分析。结果表明:江西暴雪过程大多数发生在赣北、赣中地区,除高山站庐山外,九江、修水和南昌也是降雪中心,最大雪深12.6～20.0 cm,降雪区最南可到达吉安西部和赣州北部。暴雪天气的主要系统配置:500 hPa处高空槽前,850 hPa和700 hPa为切变线、西南急流。在降雪前,1000 hPa温度在0℃以上;降雪出现时,1000 hPa温度在0℃以下,大雪时可达-4℃;700 hPa与1000 hPa温度比较接近,并且700 hPa温度高于850 hPa,出现明显逆温层。雪回波一般在5～20 dBZ,暴雪回波强度在30 dBZ左右;降雨回波强度20 dBZ,为20～40 dBZ;雨夹雪回波中,最强雨回波可以发展到40 dBZ以上,呈团絮状回波结构。暴雪反射率因子垂直结构上回波伸展高度在5～7 km,2～3 km附近有20～30 dBZ的较强回波带。径向速度场上,零速度线在1.5～2 km,其以下为负速度区,以上为正速度区。在雷达拼图上可以同时观测到雪回波、雨夹雪回波和雨回波三种相态共存的回波特征。上饶风廓线上0.9～3.2 km存在偏东风与偏西风的风切变层。雪在TWP3和TWP8两种风廓线雷达上表现不同,信噪比SNR分别为:20～35 dB和35～50 dB;而垂直速度W为0～4 m·s~(-1)。     

多普勒雷达资料存储方案的探讨

列举了3种存储方式,并结合多普勒雷达资料的特点对其作了一些论述,指出数据压缩是关键,数据存储要用动态眼光去考虑选择合适的存储设备。     

改进的雷达回波顶高、垂直积分液态水含量及其密度算法

鉴于新一代天气雷达回波顶高和垂直积分液态水含量产品的若干缺陷,提出其改进算法,并增加垂直积分液态水含量密度算法。改进的回波顶高算法通过极坐标方式将该产品的空间分辨率从4 km×4 km提高为1°×1 km,且通过垂直线性内插处理得到更精确的回波顶高值。改进的垂直积分液态水含量算法通过扩大计算范围（460 km）满足监视来自上风方向对流的需求,通过去掉18 dBz阈值的限制、提高空间分辨率（1°×1 km）以及保存未分等级的数据,从而提高其产品的精细化分辨能力,以满足监视初生天气潜在发展的需求。通过对比分析算法改进前后的回波顶高和垂直积分液态水含量产品以描述改进产品的优点,结果表明：改进后的回波顶高产品已无原产品中的锯齿状振荡;回波顶高值大于等于改进前的;改进的垂直积分液态水含量产品纹理更加光滑、结构更加精细。相比垂直积分液态水含量,垂直积分液态水含量密度更适合作为冰雹判别指标。     

九江地区一次无降水致灾大风天气过程分析

使用常规地面观测、风能观测、卫星云图和多普勒天气雷达等资料,对2009年6月5日23时-6日01时,江西九江地区出现的一次无降水致灾大风天气过程进行分析。结果表明,500hPa冷涡槽后强大的西北气流、925hPa波动型辐合线和异常3h变压是造成这次无降水致灾大风天气的主要影响系统和动力条件;中尺度对流云团在消散过程中,强烈下沉气流冲击地面形成阵风锋,即使对流云团消散后,这股下沉气流仍惯性移动,并继续影响下游长达百余千米范围;阵风锋前沿边界会造成大气折射率的改变,雷达可以从反射率和速度场上探测到这种不连续面的窄带回波。窄带回波移动速度可以定性判断地面大风级别,移速大风力大,移速小风力小。     

一次强飑线及飑前中小尺度系统特征分析

使用常规天气、灾情、自动站、卫星云图、雷达回波和风廓线雷达等资料,采用统计对比分析和特征提取等方法,对2012年4月10日强飑线天气系统进行分析和研究,结果表明:(1)此次强飑线是由若干个倾斜深厚对流单体所组成,具有紧密排列的回波带结构。(2)云图上表现为中尺度对流系统(MCS)结构特征,随着MCS东移降水冷却、西南气流输送暖湿空气和午后地面温度不断升高,地面开始形成温度梯度较大的温度锋区。(3)飑线形成前期,MCS南侧出现多条平行短带"梳状"回波特征,并在其南端不断产生对流单体回波,最后发展成飑线回波带。(4)飑线移动前方不断产生具有"前伸"、TBSS和假象回波结构的局地雹云超级单体回波群,这些飑前中小尺度系统是产生此次冰雹灾害的主要回波系统。(5)5 min风廓线雷达资料在前期阶段,能够观测到西南急流的演变情况,包括急流中的大风区。(6)当飑线系统临近时,受飑线中尺度环流的影响,飑线移动前方具有较强的上升运动,且伸展高度可以达到6000 m,但垂直速度、Cn~2和SNR都较小;当飑线系统过境时,具有很强的水平风切变,受到强降水的下曳作用,垂直速度、Cn~2和SNR都明显加大;飑线系统过境后,恢复到前期阶段。     

CINRAD雷达数据质量控制方法初探

多普勒天气雷达数据质量控制是以提高短临预报产品质量和满足短临预报需要为目的。通过参考国内外雷达数据质量控制的研究成果,分析雷达数据杂波来源,对雷达数据质量控制处理方法进行了试验和探讨,结果表明:在雷达数据质量控制过程中,使用非雷达资料(云图、自记雨量和闪电数据)排除地物杂波,尤其是排除超折射杂波具有一定的优势和局限性。晴空区里使用云图特征来排除大范围超折射杂波效果较好;但有降水存在时,这种方法就受到限制或不适宜使用。较远距离孤立和离散噪声杂波采用统计"突变率"、两层仰角叠加分析和改进型中值滤波算法综合处理,逐步去除数据杂波;较近距离则采用多仰角变换方法(分段混扫)来去除数据杂波。通过分析,得出了地物回波与降水回波的识别特征,引进了包含利用"雷达对"资料、雷达相关产品资料和云图、自动雨量站等非雷达资料的数据互补理念。     

GPS-Net授时系统在气象业务中的应用

随着气象事业的发展和制作精细化预报的需求,气象业务系统对时间的要求及时间概念的重要性愈来愈被认识。统一气象业务系统的时间,对提高观测数据质量起到十分重要的作用。GPS-Net授时系统是采用GPS时间源及系统接收软件技术,对计算机进行授时服务。通过Network网络授时发布软件和Network用户终端接收软件技术,将标准的时间经过网络传递给若干用户,同时还要充分考虑GPS系统安全和网络安全。结果表明:GPS-Net授时系统能准确地获取GPS时间源信息,并通过网络技术发布到用户终端上,使气象业务系统获得标准的时间误差小于1秒。由于采用网络发布式和气象内网限制方式,有效地减少了服务器和用户终端的负担,防止了外网病毒与黑客的侵入。GPS-Net授时系统为气象装备和气象业务系统,提供了快捷、准确、自动的授时解决方案。     

庐山2002—2010年夏季强降水特征分析

利用气象观测资料,对庐山2002—2010年夏季(7—9月)强降水(日降水量≥50 mm)进行了统计分析和天气系统分型,并对降水期间的气象要素变化、卫星云图及雷达回波特征进行了归纳分析。结果表明,(1)庐山夏季强降水日数平均每年为2.8 d,少约1 d,多达5 d。四类天气系统中台风占44%,西风带占32%,副热带高压边缘占16%,东风波占8%。(2)强降水过境时的要素变化,不同系统有不同的表现形式,台风影响时会出现降压、降温、增湿、风向旋转、风速增大以及较山下大几倍至几十倍的降水等要素变化;西风带系统影响时,会出现气温明显下降、气压前降后升的过程;副热带高压边缘影响时,前期高温、气压无明显波动,降水以午后到傍晚雷阵雨为主,常伴有短时强降水和强雷电;东风波系统影响时,要素反应弱,降水既有副热带高压边缘的强降水,又有台风性质的大降水。(3)台风系统云图主要表现为螺旋状结构和中尺度对流云团结构,雷达回波表现为混合型降水;西风带系统则呈东北—西南带状云系和带状回波分布;副热带高压边缘在午后到傍晚有一些分散的对流云团不断生消,较少移动,雷达图上午后到傍晚有分散的对流性回波发展;东风波自东向西移动,有带状云系相配合,带来明显的强降水,利用雷达也可以监测到南北向回波带自东向西移动。     

多普勒雷达回波资料网格化设计

对多普勒雷达回波资料转换为网格点资料的方法进行了初步设计,供MICAPS、SURFER等应用系统调用,为后续开展数值模拟工作创造条件。所使用的网格点精度有1×1、5×5、10×10、20×20km,范围可单部或多部雷达,时间为每6min1次,产品有原始网格点文本、MICAPS数据格式、等值线图、向量图和网状结构三维图等,网上传输压缩比为90%。