临沂中尺度数值预报系统及应用

介绍了临沂中尺度数值预报系统及预报产品的释用和模式系统应用雷达资料情况,并对2005年6~10月的业务运行结果进行了检验,对小雨和中雨预报效果较好,TS评分较高,对夜间温度预报平均值绝对误差在1.52~2.52℃之间,平均均方根误差在2.01~2.93℃之间。该系统降水预报质量较高,气温预报误差小,准确率高,对定时、定点、定量的精细化预报具有较高的参考价值。应用自主开发的SDAF软件包,对系统的预报产品进行释用,研制了暴雨、空气质量、极端气温、干热风等预报方法。将多普勒雷达回波强度加入模式,改变模式水汽场,明显改进了预报。对径向速度反演降水系统内部风场进入中尺度模式进行了初步试验,得出了一些有益结论。     

CINRAD/SC天气雷达伺服系统故障分析

分析了临沂新一代天气雷达伺服系统的工作原理,在此基础上对近几年伺服系统出现的故障进行分析,并结合故障实例给出伺服系统的故障排除方法。特别是对2009年全运会期间一次伺服系统故障进行了详细分析并介绍了排除过程,为今后新一代天气雷达的维护维修提供参考。     

一次台风大暴雨成因及落区分析

对2007年9月19日到20日一次台风暴雨过程进行了数值模拟,利用模式输出资料具体分析了本次台风登陆减弱后的低压结构特征和大暴雨落区。结果表明:流场上高空辐散低空辐合特征明显,台风右侧来自海洋的低空潮湿偏南气流向中纬度槽前和台风倒槽前部输送的大量水汽在鲁东南东部和山东半岛南部辐合,形成强降水区;台风中心风速较小,和东部海上强风速中心形成明显"风速偶",降水区主要发生在中、低层"风速偶"之间的强风速梯度中。由于下垫面分为海上和陆上两部分,台风低压物理量场结构存在东西不对称性质,上升运动更加强烈,降水强度更大。降水的增幅与高空东南急流及高空正涡度中心和负散度中心的明显脉动下传有关系。     

冷式和暖式切变线暴雨多普勒雷达资料对比分析

利用临沂新一代天气雷达(CINRAD/SC)观测资料和 MM5 模式产品及 Micaps 常规资料,具体分析了2005年9月20日和2006年7月3日发生在临沂市的冷式和暖式切变线暴雨到大暴雨过程的异同.分析表明两种切变线暴雨雷达回波都表现为和切变线走向一致的积层混合云降水云系,有较大范围,长度远大于宽度,对应于切变线成带絮状回波,最大回波强度相同,移速慢等特点.由于冷、暖式切变线结构上存在差异,冷式切变线暴雨低层有明显的东北气流冷垫,物理量场由低到高向北倾斜,加强了其动力上升运动;水汽输送依赖于对流层中层的西南急流,雨强的增大和高空急流的向下发展有关系.暖式切变线物理量场呈垂直分布,高低空配置利于上升运动维持,暴雨的水汽输送不仅依赖于对流层中层的西南急流,还依赖于低空西南急流,雨强的增大和中高空急流风速辐合中心的建立有关.结构的不同表现在雷达回波上不同特点为冷式切变线强回波单体或短带位于切变线南侧,而暖式切变线强回波单体或短带基本位于切变线雨带的中间.     

多普勒雷达资料在MM5模式中的应用

将多普勒天气雷达探测到的降水粒子的回波强度数据转化为相对湿度值,对同一时刻MM5模式初始场中的相对湿度值进行订正.多次模拟试验结果表明:通过修正模式初始场在雷达回波区域的水汽条件,使该区域初始场底层能量升高、对流不稳定性加强.从而对回波下游区域降水中心位置和降水量级的预报有所改进.本文以山东临沂2004年7月16日暴雨过程和2005年6月14日冰雹过程为例,阐述试验过程及试验结果.     

一次飑线大风的多种资料分析和临近预报

利用临沂新一代天气雷达(CINRAD/SC)观测资料,结合MICAPS资料、加密自动气象站观测资料、MM5模式数值预报产品,对2006年4月28日发生在临沂的一次以灾害性大风为主、有弱降水相伴随、局部还有冰雹发生的飑线天气过程进行了分析.文中利用多种资料重点探讨了弓形回波带来的灾害性大风的形成机制.模式产品分析表明:灾害性大风发生区处在高空急流左侧,此处是正涡度平流和辐散区,强的垂直风切变导致了重力波的产生,300～500 hPa高度上产生的中尺度重力波(MGW)是本次大风过程的启动机制.造成地面大风的强下沉气流是来自于对流层中上层的干冷空气.雷达观测表明:本次过程中,大风区雷达径向速度出现模糊,强回波区对应径向风速辐合,具有较小的VIL值、有界弱回波区和中层径向辐合等特征.雷达径向速度图上高层负径向速度中心值的迅速减小和低层负径向速度中心值迅速增大是高空下沉气流迅速下沉的结果,是产生地面灾害性大风的直观表现.     

一次强对流天气中尺度涡旋结构和冰雹落区分析

利用临沂新一代天气雷达资料和中尺度数值模式MM5,模拟分析了2005年6月18日临沂市一次强对流天气过程.分析表明:强对流天气过程丰要发生在高空干冷气流、低空暖湿气流的不稳定大气层结下,影响系统为中层700 hPa的中尺度涡旋.涡旋的生成机制为:在西南风的背景场上,两北气流和东南气流分别从高空和低空向其嵌入,形成了巾尺度气旋性涡旋.该涡旋风场和温湿场结构东西不对称,冰雹落区主要位于涡旋中心东南侧;雷达回波的演变分析表明,强回波区回波强度中心由低到高几乎呈垂直分布;降雹过程中,回波强度增强,回波顶下降,VIL值迅速减小.     

一次江淮切变线系统结构和暴雨分析

基于气象观测资料和数值模式产品,分析了2006年7月2—3日一次江淮暖切变线影响下的大暴雨过程。分析表明：稳定的大尺度环流背景下,北抬的江淮暖切变线是暴雨的主要影响系统,该系统表现为结构竖立的相当正压的浅薄系统,相应的物理量场成垂直分布特征,切变线上风场的风速辐合中心对应中小尺度气旋性系统。强蛊的中低空西南急流不仅为大降水的产生提供充沛的水汽,还利于该中小尺度系统的形成,该系统散度、涡度结构上呈柱状垂直分布,对流层中下层负涡度中心增大和抬高以及负散度区中心增大和跃升造成降水的脉动加强,而且上述物理量场的高低空配置特征利于上升运动加强和维持。由于切变线南侧西南气流中的风速辐合和上升运动远较切变线北侧的风向辐合更为突出和完整,对流不稳定更强,最大上升运动及其相应的暴雨区主要集中在切变线中间偏南的位置。     

大暴雨过程中短时强降水机制分析

利用雷达径向速度、风暴相对径向速度和风廓线产品以及数值预报产品和雨量资料,分析了临沂2008年汛期中最大也是最后一场大暴雨过程中短时强降水发生机制。结果发现:在有利的大尺度环流背景形势下,中小尺度系统的生成是短时强降水产生的原因。分析还表明:低空西南气流的稳定维持利于降水过程持续,而高空气流的短波波动则造成降水强度的强弱波动变化;当高空气流由偏西风转为西南风,中低空西南气流和中高空西南气流同向叠加时,对流层中层西南急流建立并且向超低空传递,高空冷空气的加入和低层西南气流加强促使中小尺度系统生成,导致短时强降水。     

基于数值预报产品的地面气温BP-MOS预报方法

在山东省临沂市气象局开发的"中尺度数值预报业务系统"的基础上,利用高分辨率的数值预报产品和地面气温观测资料,建立了地面气温的BP神经网络方法预报模型。检验结果表明BP神经网络模型的气温预报准确率高于逐步回归模型和MM5模式输出的气温预报准确率,可应用于实际预报业务中来制作气温的精细化预报。