傅立叶相位分析导风技术的适用范围和相位重叠分析

本文利用傅立叶相位分析法对示踪云进行频域波谱分析，通过谐波的相位变化计算波速，从而导出云迹风(Cloud Motion Wind—CMW)。本文研究表明，对于给定的导风云图序列，如果示踪云在给定时间间隔内的位移小于两个像距，适用傅立叶相位分析法计算云迹风；否则，在用傅立叶相位分析法计算波速时由于高次谐波出现相位重叠，从而使计算的波速小于实际风速，此时适用最大相关系数法。     

卫星导风的二维傅立叶相位分析技术初步研究

给出2—D傅立叶导风技术的理论推导，并运用数值模拟进行验证。介绍了示踪云的2—D频域波谱分析技术，由谐波的相位变化一次计算出波速的两个分量，期望能避免一维导风方法因一维平移假设所引起的误差。     

傅立叶相位技术在雷达回波移动矢量特征分析中的应用

应用傅立叶相位分析技术,建立了一种新的基于雷达体扫资料的回波移动矢量、移动路径计算和临近预报算法。其基本思路是：对两个相邻时刻的雷达体扫回波资料分别进行快速傅立叶变换,得到两个雷达回波的相位差,再计算出回波的移动方向及移动速度。利用X波段多普勒多偏振雷达在吉林省获得的雷达资料对本算法进行检验,结果表明,此方法可以给出雷达回波内更加精细的回波移动矢量结构,能够较准确地反映出不同类型回波的中小尺度系统移动特征,对雷达回波移动路径有较好的追踪和临近预报能力。对一次飑线过程的计算结果显示,飑线上的强回波区移速移向存在明显的不均匀性。     

基于傅立叶相位分析的卫星云图导风技术

导出云迹风(Cloud Motion Wind)的传统方法．是用最大相关系数法在间隔30min的卫星云图序列上计算示踪云的位移．以获得有关高度上风的估计值。但在用这种方法处理1min间隔云图时产生“亚像素尺度位移”问题。过去对傅立叶分析法的初步研究表明．对示踪云进行频域波谱分析,由谐波的相位变化计算波速。能够避免“亚像素尺度位移”问题。本文在此基础上,给出详细的理论推导和个例验证。     

天气雷达回波外推技术应用研究

利用天气雷达体扫基数据,对其强度数据做了回波外推运算.在成熟的COTREC(Continuity of Tracking Radar Echo by Correlation vectors)和质心跟踪技术的基础上,运用傅立叶相位分析技术计算"亚像元"速度,得到外推后的回波数据和图像,根据Z-R关系得到外推回波的雨强分布.通过将计算与不计算"亚像元"速度的外推回波与实况回波、外推所得雨强分布与PUP的1小时降水量(OHP)产品和自动雨量站记录分别做比较分析,结果表明,通常计算"亚像元"速度的外推要比不计算的准确度更高,并且外推所得1小时降水量比OHP的可信度更大.在各种降水类型的天气过程中,对该技术进行了多次检验,结果证明是适用的,能对TREC技术起到一定改进作用,且其外推所得雨强分布在短时临近降水预报中具有一定的参考价值.     

《气象科学》第24卷2004年总目次

第 1期论　　文珠江三角洲地区一次辐射雾的数值模拟研究樊　琦　王安宇　范绍佳　吴　兑　梁嘉静 (1)…………………………基于傅立叶相位分析的卫星云图导风技术　王振会　许建明　G .Kelly(9)………………………………………………中国地区沙尘气溶胶输送过程的数值模拟　周荣卫　刘红年　蒋维楣 (16 )………………………………………………江淮地区中尺度地形对一次梅雨锋暴雨的敏感性试验臧增亮　张　铭　沈洪卫　姚好海 (2 6 )…………………………复杂地形与锋面系统共同作用对台湾岛暴雨影响的数值分析　景　丽　陆汉城　朱　民 (3…     

利用随机相位编码法恢复多普勒天气雷达二次回波

多普勒速度对分析和预报强对流天气,特别是中尺度气旋、龙卷等过程至关重要,但受多普勒基本原理的限制,天气雷达在提高最大不模糊速度的同时,必然导致速度探测范围减小,进而带来二次甚至多次回波的干扰。为缓解多普勒两难问题,本文基于CINRAD/SA天气雷达体扫模式利用随机相位编码方法恢复二次回波,拓展速度有效探测范围。实例证明随机相位编码方法能够恢复最强的两次回波,滤除其他次弱回波,大大提高了低仰角速度场有效数据的获取率,缓解固定相位下二次回波解模糊算法的局限性造成的距离模糊紫区问题。     

热带气候风场的傅立叶分析方案及试验

给出了热带气候风场V-的一个傅立叶分析方案。对热带（30°S～30°N）区域1月850hPa气候风场V-的试分析结果表明：V-具有低维、低阶特征,｜m｜=0,4的9个低波数分量共拟合了V-模方的92.4%。0波分量V-0最重要,拟合了V-模方的56.4%,它主要给出了纬向平均信风带结构特征。定常波（V-＊）拟合了V-模方的43.6%,也具有低维、低阶特征,｜m｜=1,4的8个低波数分量拟合了V-＊模方的82.6%,由它们构成的定常波合成风场V-4＊与V-＊的相似系数高达0.909,它给出了V-＊的主要环流系统。因此,傅立叶分析方法是分析热带气候风场的一种有效方法。     

标准雷电波形的频谱分析及其应用

标准雷电波频谱分析可以获悉其电压、电流在不同频段的振幅、能量等分布，为防雷器件和电子设备的标准波形7中击试验以及基层雷电防护工作提供技术参考。选取常用的8／20（μs）、10／350（μs）波形、后续雷击0．25／100（μs）波形和国家标准推荐雷电试验波形（10／200、4／300、1．2／50、10／700（μs）），通过连续傅立叶变换计算了不同波形的振幅、能量的频谱变化，并与自然闪电辐射场的频谱进行了比较。结果表明雷电电流波形的振幅和能量主要集中在低频部分，振幅频谱主要集中在1MHz以下，能量主要集中在几kHz到几百kHz；半峰值时间t2是雷电波振幅和能量频谱分布的主要因素，t2的大小决定了低频部分的谐波丰富程度。这些结论在雷电防护设计和应用中起到一定的参考作用。     

华北产生雷暴大风的动力热力综合指标分析及应用

应用MICAPS重要天气报告数据,筛选出2005-2010年夏季华北地区26次典型雷暴大风过程。选取K指数、对流有效位能、大气可降水量、大风指数、中低层垂直速度、垂直螺旋度、垂直能量螺旋度等7个动力或热力指标,利用NCEP 1°×1°再分析资料计算和统计了槽前型和西北气流型雷暴大风发生时的指标阈值。基于统计结果,进一步设计了指标叠套技术,将其应用于2011年6月华北地区两次不同类型雷暴大风的潜势预报中。结果表明,雷暴大风实际发生区域与指标叠套区域一致性较好,验证了该方法对华北雷暴大风预报的有效性。     

A PRELIMINARY STUDY OF FOURIER SERIES ANALYSIS ON CLOUD TRACKING WITH GOES HIGH TEMPORAL RESOLUTION IMAGES

Fourier series analysis is proposed as a new technique to address the problem of“sub-pixelmotion”in deriving cloud motion winds(CMW)from high temporal resolution images.Based on aconcept different from that of maximum correlation matching technique,the Fourier techniquecomputes phase speed as an estimate of cloud motion.It is very effective for tracking small cellularclouds in 1-min interval images and more efficient for computation than the maximum correlationtechnique because only two templates in same size are involved in primary tracking procedure.Moreover it obtains not only CMW vectors but potentially also velocity spectrum and variance.Apractical example is given to show the cloud motion winds from 1-min interval images with theFourier method versus those from traditional 30-min interval images with maximum correlationtechnique.Problems that require further investigation before the Fourier technique can be regardedas a viable technique,especially for cloud tracking with high temporal resolution images,are alsorevealed.     

利用静止卫星云图进行二维傅里叶相位导风试验

根据二维傅里叶相位分析原理,对1 min间隔的IR云图进行由云推导风的反演。利用模块高度频数直方图把云分为高、中、低云。对连续三幅IR云图进行二维傅里叶相位导风计算,得到两个反演风场,对两个风场相同位置上的风矢进行逐点比较,剔除风向或风速差别较大的风矢,再对处理后的风场进行高度调整法的质量控制,把不合理的风矢剔除或调整到合理的高度层,得到连续性较好的风场。     

华南暴雨试验过程的环境场和云团特征的初步分析

用诊断方法对 1 998年华南暴雨试验 5月 2 3～ 2 4日强化观测期暴雨的大尺度环境条件和云团的中尺度特征进行了初步分析。指出了中尺度云团具有次第发展的现象 ,并提出了一种可能的机制     

两种导风方法在台风路径分析中的 应用比较研究

基于云导风使用的最大相关法（已经广泛应用）和TCFM法（傅立叶相位分析法和最大相关法相结合）两方法的原理,开发了利用FY-2C静止气象卫星30min间隔卫星云图资料获得云迹风的可视化导风实验系统。利用该系统处理2005年夏季麦莎、卡努、龙王等3个台风期间的卫星云图,对得到的云迹风进行台风路径反演分析。结果表明,TCFM导风方法得到的结果优于最大相关法。     

利用全天空数字图像对北京上空云况分布特征的试验分析

利用最新获取的近两年北京上空全天空数字图像资料对云况分布做统计分析,以获得云的分布特征。工作中将图像分为9个扇区和16个环区分别进行分析,从结果看,无云(云量<1)与全天空有云天气(云量>9)情况明显占优,平均各占总量的36%,46%。除去系统误差及计算所带来的误差发现,两年中北京上空多以晴好天气(包含薄卷云)和阴天为主。上空西北部云的分布略显偏多,头顶上空云的出现概率较其他位置低,并有随天顶角增大概率增大的趋势。     

不同天气现象下毕节高温特征及预报回归检验分析

利用毕节2010—2019年观测资料,分析不同天气现象下日最高气温特征,建立高温模型,并对近5 a 24 h高温进行检验,得出如下结论：(1)毕节高温日变化在夏季最稳定,春季波动最大。气温日较差晴天最大,阴天最小,多云时略大于阴间多云。(2)毕节8～10成云出现频率高达65.7%,夏季晴天频率波动大,春、夏季多云频率较高,且按天气现象分类统计月平均高温时,其峰值均出现在7月。(3) 24 h高温预报准确率月、季变化特征明显,夏季准确率最高,较最低的冬季高出21.4%,在区别天气现象的情况下,阴雨天时预报准确率最高,多云时最低,其中12月多云时最低为25%。(4)回归模型分析发现不同季节同种天气现象24 h高温预报影响因子权重差异明显,日照时数和平均本站气压对模型影响程度较高。不同季节晴天影响因子差异最大,拟合效果最好时段在夏季,平均估计误差为1.2℃,估计误差最大在冬季,平均估计误差为1.7℃。     

用静止气象卫星云图对西太平洋副热带高压进退的个例研究

本文利用静止气象卫星GMS-5的红外卫星云图的云系特征结合天气形势分析了1997年7月副高的一次进退过程,并以9711号台风的红外云图对副高进退过程进行分析,结果表明,副高西侧积雨云、西北侧云系边缘的反气旋性云系、副高内部一些小的积云块以及台风对副高的南北进退具有指示意义,通过对云系影响副高进退的成因的详细分析,提出利用卫星云图云系特征对副高进退进行预报的方法,为气象卫星资料应用于副高进退预报的研究提供新的依据。