一次爆炸事件的天气雷达散射机理和回波特征分析

天气雷达主要用于探测降水的演变过程,但它也可监测爆炸事件的回波.为研究多普勒天气雷达探测爆炸燃烧事件的回波特征和散射机理,利用位于天津滨海新区西南部的沧州多普勒天气雷达,对2015年8月12日23:30左右天津塘沽发生的重大爆炸事故进行分析研究.结果发现:在爆炸前期和后期,回波的形成机理分别为粒子散射和湍流衍射;爆炸具...     

2003年6月19～20日河南省强风暴天气分析

从大尺度天气形势、省区域小天气图、物理量场、层结稳定度等方面,分析了2003年6月19～20日河南区域强风暴天气过程的成因,并从反射率因子和平均径向速度场上分析了雷达回波的演变和典型特征,特别是超级单体回波典型特征及移动特征、外流边界(弧状云线)回波特征等,找出了两次过程的异同点.     

2003年6月19～20日河南省强风暴天气分析

从大尺度天气形势、省区域小天气图、物理量场、层结稳定度等方面，分析了2003年6月19～20日河南区域强风暴天气过程的成因，并从反射率因子和平均径向速度场上分析了雷达回波的演变和典型特征，特别是超级单体回波典型特征及移动特征、外流边界(弧状云线)回波特征等，找出了两次过程的异同点。     

德令哈两次大雨天气的雷达应用对比分析

利用德令哈X波段雷达站多普勒天气雷达资料、卫星云图、自动站及常规资料,对2012年6月5日德令哈市区和6月6日德令哈可鲁克湖的强降水天气过程的雷达回波特征及中小尺度系统进行了初步分析。分析表明:6月5日降水回波主要是暖平流下的积云层状云混合降水回波,此次强降水与对流单体不断生成并东移产生"列车效应"有直接关系。而6月6日降水回波主要是冷平流下的积云降水回波,并产生了"风暴"、"中气旋"、"雹云"等危险天气报警,具备中等到强垂直风切变环境中的多单体强风暴的特征。     

武汉一次强冰雹天气过程分析

利用多种资料对2006年8月3日武汉出现的罕见冰雹天气过程进行分析。结果表明:武汉处于不稳定大气层结中,干冷空气的侵入和"派比安"台风外围暖湿气流强烈辐合是冰雹天气的触发机制。中-β系统直接导致了冰雹天气过程,多普勒雷达回波上具有典型的后右侧V型槽口回波、弱回波区(WER)、弓形回波和悬挂回波等特征,并且强回波区与多普勒雷达速度场上的逆风区、大风区相关。     

重庆市森林火险变化特征及气象条件分析

利用重庆市34个气象站1961-2007年逐日气象观测资料以及同期NECP/NCAR逐月再分析数据,根据森林火险环境气象指数的定义,研究了重庆市森林火灾变化特征,并对春季和盛夏高森林火险等级下的典型年份的大气环流特征进行了分析。结果表明：重庆林火次数具有明显的年、季、月、日变化特征,盛夏（7-9月）和春季（2-4月）为2个高峰期,其林火次数占全年林火总数的78%,其中8月最多（占全年林火总数的18%）,午后是森林火灾多发时段;春季重庆市高森林火险的大气环流特征表现为：乌拉尔山、贝加尔湖和鄂霍茨克海地区500 hPa位势高度偏低,四川盆地高度场偏高,冷空气在中高纬地区堆积,天气活动主锋区偏北;盛夏重庆市高森林火险的环流特征为：巴尔喀什湖和鄂霍茨克海地区500 hPa位势高度显著偏低,朝鲜半岛位势高度显著偏高,西太平洋副热带高压位置偏北。     

基于多普勒天气雷达的火情自动识别系统

新一代多普勒天气雷达(CINRAD-SA)具有探测森林火灾的能力,由于火灾雷达回波的空间尺度仅为降水回波的几分之一甚至小几个量级,且混合在杂波中,因此难以被及早发现.为了使雷达自动识别火情(火灾)成为可能,文章提出并详细讨论了自动识别火灾回波的“火灾杂波过滤法”,以及利用非零速度距离库数和反射率距离库数来过滤降水回波的“降水回波过滤法”,并在此基础上研制了基于多普勒天气雷达的火情自动识别系统.在长达一年半时间的试运行中,系统监测到温州辖区内近百起火情,它对火情预警的命中率(POD)、误警率(FAR)和临界成功指数(CSI)分别为79％、4％和76％.在有效监测范围(距离雷达站半径约110 km)内,该系统能对森林(草原)火情进行自动识别、定位和报警,并提供每6 min一次的连续跟踪监测.这种新的火情自动识别和监测方法可为森林消防指挥部门提供更为及时、准确的火情动态信息,也为多普勒天气雷达拓展了新的应用领域.     

江苏一次夏季强雷暴天气过程的综合分析

本文对2002年8月24日江苏的一次强雷暴天气进行了热力参数和动力学诊断分析,并结合多普勒雷达回波和红外卫星云图进行综合分析,结果表明,这次强雷暴处于地面高能量场中,而在垂直方向上与锋生函数、假相当位温、涡度散度的某些分布特征有较好的对应关系;在多普勒雷达回波图上表现强回波带的相互合并加强并形成较为典型的弓形回波;在卫星云图上MCS云团相互合并成典型的圆形,尺度较大,亮温较低,导致了强雷暴天气的发生。     

黔东南山区两次雷暴大风过程对比分析

对2013年4月17日和2015年5月10日贵州省黔东南地区两次雷暴大风天气过程的物理环境场和多普勒雷达回波特征进行对比分析,表明雷暴大风的发生需要一定的环境条件,抬升指数LI、下沉对流有效位能DCAPE、总指数TT、深对流指数DCI等对黔东南雷暴大风有较好的指示意义。通过对多普勒雷达回波产品的分析,表明这两次雷暴大风均为典型的下击暴流,雷暴单体反射率因子核的突然升高和持续下降可用于短时临近预报。     

"2005-05-31"暴雨天气过程多普勒雷达回波分析

通过对2005年5月31日贵州省一次强降水的雷达回波强度、速度的分析,发现此次暴雨过程具有较为典型的冷锋过境的雷达回波特征,暴雨落区与雷达回波强度、移速有关,暴雨出现在逆风区附近.     

C波段高山天气雷达对森林火灾的探测能力初析

借鉴前人在S波段新一代天气雷达上探测森林火灾和城市大火烟尘的方法和研究成果,利用收集到的云南十部C波段新一代天气雷达的34次森林火灾个例资料,立足云南C波段高原高山雷达的一些特点,采用分类对比进行分析研究,得出C波段高山雷达森林火灾回波的一些特有指标。提出按雷达海拔高度分别设置森林火灾判别阈值、引入速度场特征、降水回波过滤等一些新指标和方法,进行这类地区的雷达森林火灾探测。随后开展了业务实践,经检验和实地踏勘,取得了一定效果。证明C波段雷达同样具有一定的探测森林火灾回波的能力,主要技术指标有:高山雷达由于海拔高差的影响,应分别针对不同雷达设置相应的阈值参数;根据森林火灾回波的上升和飘散特性,雷达回波速度场与周围回波有时呈现出一定差别;采用过滤晴空回波、过滤杂波、过滤地物回波、过滤二次回波、过滤降水回波、识别速度场特殊回波等办法,可得到滤出的火灾烟尘疑似回波。这些指标和方法对西部高山雷达探测应有一些参考作用。     

四川盆地南部边缘一次局地风雹天气的中尺度及雷达观测分析

利用中尺度天气图分析方法和雷达资料分析了2015年5月7日盆地南部边缘一次强风雹天气过程。结果表明:1)在有利的天气尺度系统影响下,高低空冷暖平流叠加区域和中低层干线和湿舌交汇区域是强对流天气发生的落区;2)雷达回波显示,强对流风暴具有弓形回波、穹窿、弱回波区等冰雹回波特征,中层径向辐合和反射率因子核心的反复上升下降对形成地面大风和冰雹具有重要的指示意义,降雹前后VIL的突变对冰雹的预警也有重要的预警作用;3)地面大风与地形的关系密切,地形对大风的形成有很好的促进作用。      

基于生成对抗网络GAN的人工智能临近预报方法研究

研究设计了基于生成对抗网络(Generative Adversarial Networks,GAN)的人工智能临近预报方法,并进行了业务试验。该方法利用广东12部S波段天气雷达2015—2017年海量雷达拼图资料进行人工智能学习来做临近预报。GAN方法从一系列雷达观测资料中,运用卷积法提取回波图像信息建立预报模型,并通过损失函数训练模型,得到基于人工智能技术的临近预报。对2018年发生在广东地区的4个天气过程的外推预报试验表明,GAN方法对对流天气过程的回波位置、形状及强度的临近预报多数情况下与实况基本一致,具有较好的预报效果。但是该方法预报的回波范围偏大,对层状云降水的预报效果较差。对西风带系统引起的降水,西南季风降水,东风系统引起的降水以及台风降水的18个个例1 h预报的3个级别的回波强度检验发现,GAN方法对中等强度回波的预报较好,但对强回波的预报效果仍有待提高。     

多普勒雷达回波在辽宁一次暴雨过程中的应用分析

选取2004年8月27～29日发生在辽宁的一次区域性暴雨过程个例,应用常规天气图资料并结合多普勒雷达回波资料进行诊断分析,确立了辽宁区域性暴雨模式,并揭示了多普勒雷达的基本反射率、基本径向速度等产品在短时强对流性天气预报中的指导意义。     

基于雷达回波强度面积谱识别降水云类型

基于谱分析原理提出了雷达回波强度面积谱的概念及算法,利用宁夏银川多普勒天气雷达回波资料,分析了不同性质降水云的雷达回波强度面积谱,并根据不同性质降水云雷达回波强度面积谱特征,提出了基于雷达回波强度面积谱识别降水云类型的方法,利用强回波面积（回波强度不小于40 dBZ的回波面积）占总回波面积百分比和基本降水回波面积（回波强度不小于20 dBZ的回波面积）占总回波面积百分比作为降水云类型判别的主要因子,提炼出基于雷达回波强度面积谱特征参数的层状云、积层混合云、对流云等不同类型降水云的判别指标,建立了基于雷达回波的降水云类型自动判识模型。利用该模型对2016-2017年6次强降水过程进行了降水云类型判别试验,模型准确判别出6次强降水过程中2次为对流云降水、4次为混合云降水,判别结果较好地反映了降水云类型,验证了判识方法的可行性。     

多普勒雷达特征参数在人工防雹决策中的应用

对大连地区2003—2008年多普勒雷达观测到的37个冰雹和强雷雨个例雷达体扫资料进行PUP软件计算和处理,得到了每个个例雷达回波强度、回波顶高、30 dBz强回波中心高度、强回波顶高和垂直积分液态水含量几个主要雷达参数值、以及各参数随时间的变化特征,总结了冰雹云识别的雷达技术指标模型;根据大连地区降雹特点,将冰雹云分为强(超级单体)雹云、多单体雹云和单体雹云三类,总结了冰雹云类型判别的雷达指标(即防雹作业决策指标)。     

湖南一次重大森林火灾人工增雨作业条件与效果分析

人工增雨作业是森林灭火的一个重要科技手段,作业条件预报与作业时机的把握是作业成败的关键。本文以湖南省“20130810”大乘山重大森林火灾人工增雨作业情况为基础,利用多种气象资料对作业条件预报与作业方案设计进行分析,采用作业前后雷达回波参量变化、最大相关系数的雷达回波跟踪法（TREC）对作业效果进行评估。结果表明：大乘山重大森林火灾人工增雨作业通过捕捉台风外围边缘快速生消的积云云系,有效地让局地积云降水降落到了位置相对集中的火场,8月15日第7、第8次地面人工增雨作业15 min后雨势加大,有效压制火势,及时解救了火场被困人员;8月16日第11次作业为明火扑灭发挥了重要作用。针对局地积云开展森林灭火人工增雨作业,使用火箭、高炮等地面装备更容易抓住作业时机,针对大范围的积层混合云系更适合开展飞机增雨作业,飞机在火情侦察拍照和气象探测等方面能发挥重要作用。     

湘西北山区夏季冰雹云多普勒雷达定量判别指标

利用湘西北张家界市2005年夏季的人工防雹增雨作业资料和地面降雹资料，分析冰雹云的雷达产品特征，发现使用小型车载雷达可以很好地弥补多普勒雷达常规业务产品中垂直剖面产品方面的不足，并归纳总结出了湘西北山区夏季冰雹云的1个先兆特征综合定性指标和4个雷达定量判别指标。实践表明，综合运用定性和定量指标可以快速准确提前识别冰雹云，有利于早期作业，是人工防雹作业获得成功的关键因素。     

用多普勒雷达资料分析2003年7月21日的雷雨冰雹天气

2003年7月21日受西北气流和暖湿气流的共同影响，山西省中南部出现了大范围的冰雹，雷雨天气，本文应用了天气图，重点应用了多普勒雷达的强度和速度等雷达产品资料特征进行了深入的分析。在多普勒雷达组合反射率因子图上可见典型的钩状回波，有界弱回波区（BWER），回波悬垂和外流边界，在平均经向速度图上，出现了典型的气旋特征。冰雹出现时垂直液态含水量（VIL）达45kg/m^2以上。     

三种机器学习方法在广东雷暴大风自动识别的应用效果评估

基于2012—2019年自动站雷暴大风观测实况和对应雷达回波,利用传统机器学习方法(决策树)和深度学习方法(CNN、YOLO)等三种机器学习方法分别建立雷暴大风自动识别模型。根据广东雷暴大风回波特征,选取50 dBZ高度、反射率因子强度梯度等5个回波参量作为决策树的特征因子;将1～9 km高度的雷达回波分为11层,作为YOLOv3的输入层,使其由原3个特征层扩展到11层,训练优化后的YOLOv3可更合理刻画雷暴大风的空间结构特征。经批量测试和业务试运行试验,检验结果表明：三种模型中基于决策树的模型虚警最高,基于CNN的模型漏报最多,基于YOLO的模型识别效果最好,其POD和CSI均最高。通过对广东2020年汛期5次系统性和5次局地性雷暴大风过程进行分类型自动识别效果评估,并选取任意天气下长达30天连续时段进行不间断识别检验,结果表明该算法对于不同类型的雷暴大风均有较好的识别能力,具备业务化应用前景。