应用GMS5多通道云图估计降水技术的研究

对近两年来5～8月中国东部地区120多个测站雨量观测资料和对应4400多幅GMS-5四个通道云图的研究发现：红外亮温的时间、空间变率、红外和水汽通道亮温差等云图衍生资料对消除卷云，弥补夜间缺少可见光云图的不足起到明显作用。从而，应用双判据双重MOS多元回归法建立四通道云图因子、衍生因子与降水量之间的回归方程，进行6小时分级降水估计。为了进一步消除厚卷云和特殊地形的影响，提出使用逐日实时资料自动建立多元回归方程估计降水量，从而对双判据双重MOS多元回归法估计结果进行校正。上海中心气象台的业务使用表明，总体估计的准确率达70％左右。     

江苏一次锢囚状MCS和相关中涡旋MCV的观测分析

利用常规地面和高空气象观测资料,结合气象卫星云图和雷达回波,分析了2009年6月14日15—23时(北京时,下同),造成江苏强对流天气的一个中尺度对流系统(MCS)的锢囚状特征的形成过程及其垂直结构。地面中尺度分析表明,雷暴高压东侧在飑前倒槽北端发展的闭合低压环流的东南气流将暖湿空气输送到冷性雷暴高压的北侧形成东南一西北向的暖舌,从而形成锢囚状的结构。长三角探空网资料的垂直结构分析表明,在对流层下部地面到850 hPa为冷性的雷暴高压,在对流层中部700 hPa为冷性的α中尺度涡旋(MCV),而500 hPa已转变为暖性的MCV。静力学关系可以说明MCV仅仅存在于700~500 hPa的原因和MCS下冷上暖的热力结构密切相关。     

上海“0185”特大暴雨的中尺度强对流系统活动特征及其环流背景的分析研究

通过对常规观测资料、自动站资料、GMS-5卫星云图和多普勒雷达等气象资料分析发现, 2001年8月热带低压在福建北部登陆, 途经江苏无锡、常熟时, 其南侧西南气流与沪浙沿海的东南风形成切变线。受源源不断地水汽输送和切变线动力抬升作用, 热带低压南侧不断产生β-中尺度强对流回波带, 它们形成后随热带低压气旋性环流向东移动, 在上海城区附近辐合形成β-中尺度强对流回波群, 在卫星云图上呈现出以此为核心的中尺度对流辐合体 (MCC)。分析表明, 受水汽凝结、潜热释放这种正反馈机制作用, 在热带低压东南侧大尺度切变线中段北侧派生出一个独立、完整的近地面β-中尺度的气旋性环流, 它就是MCC的内核, 直接造成了上海“ 0185”特大暴雨的发生。     

RESEARCH ON AUTOMATIC FOG IDENTIFICATION TECHNOLOGY BY METEOROLOGICAL SATELLITE REMOTE SENSING

There is an urgent need for the development of a method that can undertake rapid, effective, and accurate monitoring and identification of fog by satellite remote sensing, since heavy fog can cause enormous disasters to China’s national economy and people's lives and property in the urban and coastal areas. In this paper, the correlative relationship between the reflectivity of land surface and clouds in different time phases is found, based on the analysis of the radiative and satellite-based spectral characteristics of fog. Through calculation and analyses of the relative variability of the reflectivity in the images, the threshold to identify quasi-fog areas is generated automatically. Furthermore, using the technique of quick image run-length encoding, and in combination with such practical methods as analyzing texture and shape fractures, smoothness, and template characteristics, the automatic identification of fog and fog-cloud separation using meteorological satellite remote sensing images are studied, with good results in application.     

一次双台风影响下暴雨过程的中尺度涡旋模拟分析

本文对上海地区一次双台风环境影响的暴雨过程进行数值模拟及分析,探讨了强降水过程中大气中低层的涡旋特征及发展机理。结果表明:(1)暴雨过程处于双台风、大陆高压的共同影响下,中低层伴随有较明显的中尺度低涡发展。(2)与涡旋相关的局地垂直涡度由低层开始发展,先期涡度发展集中于850 hPa以下,之后向大气中上层发展增强,涡旋尺度强度也随之发展,最终形成在对流层下半部具有闭合式气旋性环流的深厚涡旋。(3)影响局地涡度变化的水平平流项、垂直平流项、散度制造项和倾斜项对不同时间、不同高度的涡度作用各不相同,其中散度制造项是中低层涡度的主要来源,垂直平流项的输送作用对中上层的涡度发展有重要作用,倾斜项对涡旋发展移动也有部分贡献。(4)通过敏感性试验考察了对流潜热反馈的贡献,发现潜热释放过程通过加热改变大气温压场结构,从而维持并改变局地涡度倾向的中低层辐合及对流上升运动,对涡旋的发展和移动起了重要影响。     

WSR-88D多普勒天气雷达冰雹探测算法及评价

详细介绍了ＷＳＲ－８８Ｄ多普勒天气雷达冰雹探测算法的设计,使用,并进一步分析该算法存在的优点和不中,最后,指出业务运行中改进的使用步骤和方法,有效地提高了ＷＳＲ－８８Ｄ多普勒天气雷达探测,预报冰雹的能力。     

一种新的梅雨锋上中尺度涡旋识别方法

中尺度涡旋的发生、发展对梅雨锋暴雨常具有直接作用,客观准确地识别中尺度涡旋有助于提高暴雨预报的准确性。本研究提出一种从格点风场中自动识别中尺度涡旋中心的客观方法。利用美国国家环境预报中心(NCEP)提供的全球模式分析资料,选取2013—2014年梅雨期间两次暴雨个例,考察新方法识别中尺度涡旋的能力,并与现有的两种识别方法(分别基于相对涡度场与基于高度场)进行比较分析。结果表明,由于较小尺度的系统不遵守地转风规则,梅雨锋上许多涡旋的风场环流中心、涡度中心与低压中心位置不重合,影响通过涡度识别或气压识别方法的准确性。新方法从风场出发,可准确识别出大多数涡旋中心,误判率低,定位精度高于无人工辅助下的另外两种方法。接着利用新方法分析了两次暴雨个例中不同中尺度涡旋的垂直结构与时间演变。分析表明,新方法无需人工辅助,无特定层高和时间限制,可在短时间内识别出区域内所有中尺度涡旋的位置、三维结构与时间演变,可用于梅雨期间静止锋上中尺度涡旋的识别和路径的追踪,有助于预报员实时分析与预报暴雨。     

利用ArcGIS Engine开发台风遥感监测分析系统

采用.NET和ARCGIS Engine开发完成的台风遥感监测分析系统,通过对FY2C、NOAA、FY3A等不同卫星遥感数据,以及雷达数据、空间地理数据和各种专题数据进行读取处理,能够实现台风定位、定强、结构诊断、路径分析、降水估计等专项分析功能以及图像处理、地理导航、专题制图、数值预报等辅助分析功能,为台风的监测和预报提供了一体化的信息支撑,是国内率先实现台风遥感监测分析数据综合和功能综合的平台系统。本文重点介绍了系统开发中所采用的基于面向对象的台风遥感综合应用系统框架分析设计、数据库设计与组织、模型集成等系统实现关键技术。     

太阳光度计反演气溶胶参数的方法比较

气溶胶光学厚度(AOD)、一次散射反射比(ω_0)、粒子谱分布和散射相函数是表征气溶胶光学微物理特征的重要参数。利用CE318太阳光度计的直接测量数据与平纬圈测量数据基于Skyrad.pack算法可以用于反演这些气溶胶参数。结合光度计标定结果以及针对观测数据的严格去云方案和质量控制措施,利用该算法对几种不同的大气混浊度状况计算了上述气溶胶参数。计算结果与基于Dubovik算法的AERONET业务产品进行了比较,发现两种方法得到的结果大部分比较一致。虽然在大气混浊度较小的情况,Skyrad反演的ω_0和谱分布中的小粒子体积浓度与Dubovik结果相比有很大差异,同时Skyrad的计算误差较大,说明在实际AOD较小时,Skyrad算法的稳定性较低,但其反演结果依然能够在一定程度上表征气溶胶的光学特征。基本分析表明,基于Skyrad.pack算法的等天顶角观测反演结果在一定的大气混浊度和合适的太阳天顶角条件下是合理的,能够用于未纳入AERONET体系的光度计观测的气溶胶光学微物理参数研究。     

长江下游梅雨期低涡统计分析

应用1998—2005年长江下游地区常规观测资料,结合卫星云图和中尺度数值模拟结果,对该时段发生在长江下游的局地生成中尺度低涡活动进行统计,并对低涡生成大尺度环境场及物理量参数进行合成诊断分析,为长江中下游地区梅雨期暴雨预报提供实际参考。结果表明:长江下游地区中尺度低涡主要形成于大别山山脉及山脉两侧的高能高湿的环境条件中,槽前的正涡度平流输送是低涡形成的必要条件之一。长江下游地区中尺度低涡一般存在于700 hPa以下的对流层低层,水平尺度普遍在400 km之内,形成后沿东北方向移动,在山东北部沿海入海,或沿东南方向移动在江苏南部到浙江北部沿海入海,在陆地上的生命期一般小于48 h,但70%以上的低涡都在长江下游地区触发中尺度对流系统发展而产生暴雨。暴雨区主要发生在低涡的南侧或东南侧,高低层急流配置、低层水汽输送和地形条件对低涡暴雨的触发具有重要作用。