兰州新一代天气雷达降水估计的误差来源

兰州新一代天气雷达(C波段)，采用了目前世界上先进的雷达、多普勒、计算机，微电子技术等科技成果，具备了全天候的探测能力和丰富的雷达产品．增强了对兰州及其周边地区中小尺度天气系统的探测及预报能力^I[l]。文中介绍了雷达估计降水原理，并从雷达估计降水原理和外界物理条件方面分析兰州新一代天气雷达对兰州及周边地区降水估计的误差来源。     

客户端联网故障分析与解决

我国新一代天气雷达网建设即将成功,天气雷达在估测降水、人工影响天气方面会起到越来越重要的作用。本文介绍了天气雷达测量降水的基本原理并对其误差来源进行了分析,讨论了雷达估计降水的研究现状以及雷达测雨在水文中应用的前景及发展方向。     

河南省新一代天气雷达业务质量考核管理系统的设计与实施

雷达业务质量的考核对于提升新一代天气雷达的业务运行质量起着重要作用,业务质量的好坏直接影响雷达灾害性天气的监测和预警。根据中国气象局雷达业务质量考核的规定,以C#语言为基础进行开发,采用BS架构,结合SQL数据库设计并实施了河南省新一代天气雷达业务质量考核管理系统,实现了对新一代天气雷达业务运行状况的自动采集和质量的自动化考核。能及时、客观反映雷达业务质量状况,及时发现雷达业务运行中存在的问题,为管理部门解决问题提供依据,以利于雷达的业务管理科学化、自动化、集约化,节约了人力、物力和财力。     

新一代天气雷达定量降水估测集成系统

降水的定量测量是天气雷达的重要应用之一,新一代天气雷达定量降水估测集成系统(QPEGS)是一套基于新一代天气雷达的雷达雨量计联合估测降水软件,利用多种雨量计校准雷达降水的方法,生成1小时降水分布。其产品的时间分辨率达10分钟,空间分辨率1 km×1 km,适合省市级业务台站使用。过去3年的数据评估表明:校准雨量计数量和估测精度有明显正相关,校准雨量计数越多,降水估测精度越高,2003年的小时降水估测误差约40%,过程降水量的估测误差小于20%;雨量计密度保持不变的情况下,降水时段越长,降水区域越大,降水估测的精度也越高。     

基于动态Z-I关系雷达回波定量估测降水方法研究

选取石家庄市新一代天气雷达2009-2012年29个降水过程雷达二次产品数据（低层5个仰角及组合反射率因子）和加密自动站逐分钟降水资料,依据与雷达回波强度最相近及与自动站位置距离最近的原则,建立随时空变化的动态Z-I关系,来定量估测无自动站观测格点的降水量,从而实时获取高分辨率雷达估测降水资料;对雷达定量估测降水与自动站观测降水的空间分布进行了对比,利用交叉检验方法分析了雷达定量估测降水的误差,结果表明:该方法反演降水的平均误差较小,为—0.6mm·h^-1,能较好地表现出降水的时空分布特征,显示出不同等级降水的面积和演变,具有反演40 mm·h^-1以上的强降水中心的能力,表明该方法具有业务应用价值,对强降雨灾害的评估具有指导作用。     

基于SMS的新一代天气雷达监控软件的设计与实现

介绍了基于SMS的新一代天气雷达监控软件的设计思路和实现方法,通过对雷达运行状态及数据产品的生成与传输信息的实时采集、处理及监视,实现了雷达报警信息自动发送及手机短信实时查询雷达运行状态等功能。     

影响浙江地区降水估测几个因素的分析

如何从新一代天气雷达三维拼图数据中提取用于降水估测的回波强度是提高雷达降水估测的关键,为了分析利用三维拼图数据提取出的混合扫描回波强度的质量以及对降水估测的影响,文章利用浙江省雷达和全国自动站数据,通过研究回波强度与地面雨量的关系,分析了影响基于雷达三维拼图的降水估测精度的几个要素。通过累积整个过程雷达回波强度估测的雨量和自动站采集雨量得到浙江及周边地区的比率分布,找到了两者关系的异常区:区域性回波强度比较高的区域;区域性回波强度的低估区;区域性回波强度随地形变化的区域;区域性回波强度估测较为合理的区域;随纬度增加回波强度逐渐高估的区域。通过分析发现:0℃层亮带、残余的地物回波、异常的回波强度垂直廓线、自动站的数据质量等是造成回波强度与地面雨量关系异常的原因。最后,利用部分自动站对雷达估测的降水进行订正,结果表明:自动站订正能一定程度缓解上述区域高估或低估程度。     

新一代天气雷达数据传输与短信值机系统

介绍了新一代天气雷达数据传输与短信值机系统,解决了目前新一代天气雷达运行观测业务中存在的一些问题。开发的数据传输子系统,整合了3类雷达数据的传输与监控,解决了目前数据传输业务中存在的问题。数据传输系统的时效性、稳定性、可靠性、安全性均进一步提高。对新一代天气雷达短信自动值机进行研究,根据其部分软故障排除经验特点设计了与其相适应的值机子系统,能够实时发送新一代天气雷达故障的监控报警,并接收短信指令按照预定义的操作步骤自动完成部分软故障排除任务,尽早恢复新一代天气雷达正常运行,提高了这些故障排除的时效性。上述系统在海口雷达站应用结果表明效果良好,能够满足目前新一代天气雷达运行观测业务需求,可以推广应用。     

多部X波段天气雷达测量偏差分布及组网拼图结果分析北大核心CSCD

在与附近新一代天气雷达对比的基础上,利用自2013年6月起中国科学院大气物理研究所的三部X波段天气雷达在江苏开展了组网观测试验的观测资料,初步对雷达的探测能力和雨区衰减做了分析和订正,同时使用了中国气象科学研究院三维组网系统,将X波段天气雷达与业务雷达资料组网,探索了X波段天气雷达的对业务雷达的补充效果。结果表明:(1)X波段天气雷达的观测数据分别受到了地物回波、遮挡及雨区衰减的影响,已对基数据做了初步的质量控制;(2)通过回波结构和廓线图的对比,经地物抑制、衰减汀正等方法质控后的数据存一定范围内具有较高的可靠性,同时三部X波段天气雷达能够有效探测到60 km内的降水结构,其回波分布较为合理,准确的反映了降水区域的特征;(3)将三部X波段天气雷达观测资料与业务中的新一代天气雷达组网后,得到了结构连续、分布更广、平滑作用更低的资料,补充了新一代天气雷达的低空盲区。     

多部X波段天气雷达测量偏差分布及组网拼图结果分析

在与附近新一代天气雷达对比的基础上,利用自2013年6月起中国科学院大气物理研究所的三部X波段天气雷达在江苏开展了组网观测试验的观测资料,初步对雷达的探测能力和雨区衰减做了分析和订正,同时使用了中国气象科学研究院三维组网系统,将X波段天气雷达与业务雷达资料组网,探索了X波段天气雷达的对业务雷达的补充效果。结果表明:(1)X波段天气雷达的观测数据分别受到了地物回波、遮挡及雨区衰减的影响,已对基数据做了初步的质量控制;(2)通过回波结构和廓线图的对比,经地物抑制、衰减汀正等方法质控后的数据存一定范围内具有较高的可靠性,同时三部X波段天气雷达能够有效探测到60 km内的降水结构,其回波分布较为合理,准确的反映了降水区域的特征;(3)将三部X波段天气雷达观测资料与业务中的新一代天气雷达组网后,得到了结构连续、分布更广、平滑作用更低的资料,补充了新一代天气雷达的低空盲区。     

应用雷达拼图数据估测降水试验

利用2008年6月5～7日广东省新一代天气雷达网(广州、梅州、韶关、阳江、深圳及汕头6部雷达)的雷达原始体扫资料及自动雨量站资料,对广东省3 km高度上的雷达网系统观测值差异进行了分析,发现广州雷达的观测值比周围雷达偏高1～3 dBz,梅州雷达比其周围雷达的观测值偏低1～2 dBz。用Z-R关系和最优插值校准法分别进行6 min和1 h估测降水,并用面雨量偏差和均方根误差对该次降水估测试验做了简单评估。结果显示:6 min定量估测降水,两种方法都会低估,面雨量越大,估测效果越好;对于1 h定量估测降水,各种估测方法都有偏高或偏低情况,但普遍偏高,其中用先累加再用最优插值校准法校准的雷达-雨量计联合估测方法效果最好;短时降水估测可以很好地反映降水过程变化,而长时间降水估测可以较准确估测降水大小。     

新一代天气雷达回波强度自动标校技术

回波强度标定技术直接关系到定量测量的准确度,是新一代天气雷达组网定量测量的基础,是提高天气雷达探测精度的重要手段。简要介绍了新一代天气雷达系统的回波强度自动标校技术,并以CINRAD/CC雷达为例,对新一代多普勒天气雷达(CINRAD/CC)自动标校的技术原理作了详细分析,对其在自动标校中采用的DDS(Direct Digital Synthesis)技术以及标校技术的实施方法作了具体的介绍,对其回波强度自动标校的准确度进行了测量,给出了系统自动标校的实际检验结果。结果表明该系统发射参数、接收参数在出现较大变化时,能保证回波强度的测量准确度在1 dB以内。还对影响自动标校准确度的因素作了分析。     

河南省春季一次人工增雨作业效果分析

利用河南省自动雨量站逐时降水资料、天气图资料及郑州新一代天气雷达产品,分析了2007年3月23日河南省飞机、高炮、火箭人工增雨作业效果,结果表明:飞机和高炮、火箭影响区1 h雨量增加0~4 mm,且作业时段内影响区维持较大降水。春季低槽、切变线天气过程,K指数在24℃左右、850 hPasθe在40℃左右时,850 hPa水汽通量散度在0~-16 g.s-1.cm-2.hPa-1之间的区域为最佳作业区;雷达反射率因子在30 dB z左右的降水发展阶段,作业效果明显。     

一次暴雨天气过程的多普勒雷达特征分析

利用新一代多普勒天气雷达资料和常规天气资料,详细分析了2008年7月30—31日鄂尔多斯市北部地区出现暴雨的天气过程。结果表明:从雷达资料中可以清楚地看出降水的性质,及降水性质转变的具体时间(从暖区降水转为冷锋后降水)、冷锋的位置、降水云系的强弱、降水天气开始和结束的时段,降水云团何时加强、何时减弱等特征。     

新一代天气雷达灾害性天气警报和短时预报系统

由中国气象科学研究院主持，北京、湖北、广东、安徽和厦门等省市气象局科研人员参与的以多普勒天气雷达实时观测资料为基础的新一代天气雷达灾害性天气警报和短时预报系统于2006年底完成，建立了一整套回波特征参数定量提取技术、风场反演技术、灾害性天气自动识别技术以及自动和人机交互的0～2h暴雨、大风、冰雹的预报和0～2h降水预报技术。     

中尺度模式和新一代天气雷达产品识别云降水方法

介绍一种结合中尺度模式产品和新一代天气雷达产品的云降水识别方法。首先利用中尺度模式(MM5)产品计算得到降水潜力区识别因子,分析降水潜力区。进一步结合新一代天气雷达产品,分析潜力区内云团的降水参数,确定有利于降水的云团。分析结果表明,潜力综合指标对未来可能出现的具有大量水资源的对流性系统具有指示意义,可以用于分析对流性系统的降水潜力;另一方面雷达降水等级是对实际对流云团水资源等级的划分。综合这两者进行降水潜力的分析判别,可以增强降水云的识别能力。     

河南省春季一次人工增雨作业效果分析

利用河南省自动雨量站逐时降水资料、天气图资料及郑州新一代天气雷达产品,分析了2007年3月23日河南省飞机、高炮、火箭人工增雨作业效果,结果表明:飞机和高炮、火箭影响区1 h雨量增加0～4 mm,且作业时段内影响区维持较大降水.春季低槽、切变线天气过程,K指数在24 ℃左右、850 hPa θse在40 ℃左右时,850 hPa水汽通量散度在0～-16 g·s-1·cm-2·hPa-1之间的区域为最佳作业区;雷达反射率因子在30 dBz左右的降水发展阶段,作业效果明显.     

高山上新一代天气雷达的探测分析与效能发挥

以泰山新一代天气雷达CINRAD/CD为例,结合泰山原713天气雷达多年的使用经验,计算并分析了天气雷达的最佳探测仰角和最低探测高度,根据泰山新一代天气雷达(简称泰山CD雷达)与济南新一代天气雷达(简称济南SA雷达)回波的DBZM、C-VIL对比分析,揭示不同海拔高度雷达在相同仰角下观测的回波的差异,指出泰山CD雷达由于使用了与平原雷达统一的0.5°以上仰角的观测模式,造成了对降水回波的探测能力不足,并指出泰山CD雷达要发挥最大效能应如何改进的建议。     

灾害性天气研究进展

1．雷达定量遥感2009年利用多普勒谱方法和实验室的毫米波雷达资料,分析了毫米波测云雷达反演云水／云冰含量方法,并与其它方法进行了对比;研究了双线偏振雷达资料质量控制和降水观测方法,与新一代天气雷达测雨效果进行了对比分析,形成了一套较为成熟的算法,研发了双线偏振雷达资料处理和产品生成软件系统;在新一代天气雷达台风监测方面,     

利用反射率因子垂直廓线填补雷达波束遮挡区的方法研究

新一代天气雷达很多位于地形复杂的山区,地形遮挡形成观测盲区,严重影响了新一代天气雷达数据的应用效果。利用基于高分辨率地形数据计算的波束遮挡信息,依据反射率因子垂直廓线,由高仰角无遮挡的反射率因子观测数据得到低仰角完全遮挡区的数据。以杭州雷达为例,通过直接对比反射率因子值和对比填补前后雷达估算降水效果两种途径检验了填补效果,结果表明：填补与观测“真值”有很好的一致性,填补后降水估算效果优于填补前。本文提出一种填补低仰角完全遮挡区的方法,适用于均匀性降水系统。