开拓领域 , 推动业务 , 努力创新———纪念中国气象科学研究院成立50周年

中国气象科学研究院是中国气象局直属科研单位，是中国大气科学综合研究基地，其前身是成立于1956年的中央气象科学研究所。中国气象科学研究院成立50年来，始终面向中国气象事业的发展和国际大气科学前沿，在大气探测、中尺度气象学、气候学、极地和高原气象学、数值天气预报、农业气象学、大气化学与大气环境、云雾降水物理与人工影响天气、大气雷电等领域开展了广泛而深入的研究，并开展了东亚季风、台风、暴雨、高原气象、极地气象等方面的综合科学试验，取得了丰硕的研究成果，为中国气象科研与业务事业发展做出了重要贡献。     

中国气象科学研究院雷达气象研究50年

该文回顾了自20世纪50年代以来, 中国气象科学研究院在模拟信号的天气雷达、数字化天气雷达、多普勒雷达和雷达新技术如双线偏振雷达、双基地多普勒雷达等雷达技术研究及其在冰雹、暴雨、台风等中尺度天气过程的监测和临近预报等方面的应用工作, 特别介绍了近年来开展的针对暴雨、台风的中尺度外场试验、双多普勒雷达和双多基地多普勒雷达技术在风场中尺度结构中的应用、双线偏振雷达在云和降水微物理结构探测中的应用、新一代天气雷达三维数字组网及临近预报方法研究等工作; 对中国气象科学研究院灾害天气国家重点实验室在雷达气象领域研究的未来进行了分析和展望。     

可移式激光多普勒雷达

该激光多普勒雷达系统主要用来探测大气晴空三维风场.晴空大气风场精细结构的探测对灾害性天气的临近预报、边界层结构研究、城市环境监测和预报、大型活动特种气象保障、飞行安全等有重要意义.在中国气象局的支持下,中国气象科学研究院与中国海洋大学合作研制探测大气三维精细结构的小型化可移动非相干测风激光雷达系统,实现了车载小型化,将现有的风场一维探测扩展为二维、三维探测,提高了探测精度和系统的稳定性和可靠性,满足气象业务观测的需要.该系统将用于2008年奥运会的气象保障,提高海面风场的监测和临近预报能力.     

可移式激光多普勒雷达

该激光多普勒雷达系统主要用来探测大气晴空三维风场。晴空大气风场精细结构的探测对灾害性天气的临近预报、边界层结构研究、城市环境监测和预报、大型活动特种气象保障、飞行安全等有重要意义。在中国气象局的支持下，中国气象科学研究院与中国海洋大学合作研制探测大气三维精细结构的小型化可移动非相干测风激光雷达系统，实现了车载小型化，将现有的风场一维探测扩展为二维、三维探测，提高了探测精度和系统的稳定性和可靠性，满足气象业务观测的需要。该系统将用于2008年奥运会的气象保障，提高海面风场的监测和临近预报能力。     

9307黄河“三花间”暴雨过程分析

揭示了1993年7月12～13日黄河“三花间”区暴雨的主要成因．对卫星云图和地面中尺度系统进行了分析研究，提出了暴雨的产生与中尺度系统的关系，展示了暴雨业务试验资料与常规气象资料相结合在中尺度天气分析和预报中的潜力。     

华南中尺度观测与应用试验基地全面启动

2006年5月22日，由中国气象科学研究院和广东省气象局联合建立的“灾害天气国家重点实验室华南中尺度观测与应用试验基地”揭牌仪式在广东省气象雷达站隆重举行。中国气象局张文建副局长、中国气象科学研究院张人禾院长、广东省气象局林献民副局长共同为华南中尺度观测与应用试验基地揭牌，并发表讲话。     

中尺度模式AREMS预报系统介绍

为了适应当前气象业务发展的需求，中国科学院大气物理研究所和中国气象科学研究院以REM模式(也称ETA模式)作为基础框架之一发展了AREM中尺度数值模式。2003年该模式在淮河流域、长江流域暴雨预报试验中，使用效果良好。2004年初引进到陕西省气象台，经过多次调试，2004年5月1日业务化试运行。     

影响山东的台风温比亚（1818）中尺度云团“列车效应”特征分析

基于多普勒天气雷达、区域气象观测站、常规观测和NCEP再分析数据等,利用三维雷达拼图技术对2018年第18号台风“温比亚”造成的山东暴雨中尺度特征进行分析。研究表明：台风“温比亚”造成的山东暴雨,不同阶段雨强特征有较大差异,长时间强降雨是造成灾害性暴雨的主要因素;此次台风暴雨雨团具有很强的移动特征,是否形成“列车效应”是造成灾害性暴雨的重要因素;雷达三维拼图数据可以清晰识别和分析暴雨过程中尺度雨团的移动、合并和发展规律,这些对准确监测预报暴雨的发生至关重要。     

一种新的用于中尺度气象研究的综合探测系统

一、前言大气研究和业务部门非常需要高分辨率的对流层大气廓线测定,用来进行中尺度研究、预报及气候分析等等。美国国家天气局(NWS)和联邦航空管理局(FAA)实施了一系列的观测系统研制试验(如 NEXRAD 和示范廓线仪站网)以满足业务的需要。此外,中尺度研究中非常需要可移动式观测系统。     

一次强降水的多普勒天气雷达回波分析

利用多普勒天气雷达产品结合其他气象资料,对2004年6月22～24日湘西北地区由中尺度对流系统MCS、中尺度对流复合体MCC引起的暴雨、大暴雨的回波特征进行了较为细致的分析,结果表明：MCS、MCC所造成的大范围暴雨、大暴雨的基本反射率因子一般为30～50dBz,而且长时间维持在同一地区;在基本速度图上,暴雨、大暴雨区往往与大速度区相对应,有的地方还存在“逆风区”,它可以作为暴雨预报的一个判据.     

ASSIMILATION METHOD FOR RETRIEVING HORIZONTAL WIND FIELD FROM SINGLE-DOPPLER DATA

Doppler weather radar can provide the wind information such as the radial velocity,and hasbecome one of the most powerful means for studies of severe mesoscale and microscale weathersystems.Usually the radar observation provides only plane position indicator(PPI)scanning dataand range height indicator(RHI)scanning data.and this makes some retrieval methods usingthree-dimensional volume scanning data impractical in operation.In order to use these data moreefficiently,a plane assimilation retrieval(PAR)method is developed using data assimilationtechnique on the PPI scanning plane.The PAR method is tested with the observation data ofChinese Academy of Meteorological Sciences(CAMS)Doppler weather radar and the result isencouraging.     

CINRAD三维拼图产品显示系统

新一代天气雷达三维拼图产品显示系统是采用三维VTK(Visualization Toolkit)技术,结合具体的空间体绘制算法,开发的显示平台。此显示平台针对中国气象科学院国家灾害天气重点实验室开发的新一代天气雷达3D组网拼图产品,在兼顾实时处理和事后分析的需求下,实现了包括X,Y,Z平面在内的空间任一切面的雷达回波强度显示,运用光线投影算法实现了雷达回波数据的空间整体三维重建显示。同时结合多种产品的二维平面显示功能以及二维和三维的交互功能,更为直观和全面的展现了空间回波的分布状况,使得三维组网产品的优势在业务系统上得到更大程度的发挥。     

应用单多普勒雷达资料反演风场作暴雨中尺度分析

针对2002年6月23日发生在安徽西部的一次暴雨过程，以有限的探空资料作为大尺度背景场，应用合肥CINRAD-98D多普勒雷达资料，通过准四维变分分析方法进行反演，获得了不易被常规探测到的中小尺度三维风场，由此分析了引起强降水的中尺度天气系统。指出暴雨中心位于风速切变的下方，同时上空也伴随辐合中心，以及正涡度极大值。分析结果表明，变分法是一种较为准确的从雷达资料中提取三维风场的方法。利用雷达资料反映中尺度天气系统，同时又加入大尺度的背景场作为基础，两者相互弥补，能较真实地反映实际天气状况。在气象预报中有效地应用多普勒雷达资料，有助于研究更为细致的中小尺度天气系统结构，而且也可为中小尺度数值预报模式提供准确的初始场。     

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。     

A Quality Assurance Procedure and Evaluation of Rainfall Estimates for C-Band Polarimetric Radar

A mobile C-band dual polarimetric weather radar J type (PCDJ), which adopts simultaneous transmission and simultaneous reception (STSR) of horizontally and vertically polarized signals, was first developed in China in 2008. It was deployed in the radar observation plan in the South China Heavy Rainfall Experiment (SCHeREX) in the summer of 2008 and 2009, as well as in Tropical Western Pacific Ocean Observation Experiments and Research on the Predictability of High Impact Weather Events from 2008 to 2010 in China (TWPOR). Using the observation data collected in these experiments, the radar systematic error and its sources were analyzed in depth. Meanwhile an algorithm that can smooth differential propagation phase (Ф_DP) for estimating the high-resolution specific differential phase (K_DP) was developed. After attenuation correction of reflectivity in horizontal polarization (Z_H) and differential reflectivity (Z_DR) of PCDJ radar by means of K_DP, the data quality was improved significantly. Using quality-controlled radar data, quantitative rainfall estimation was performed, and the resutls were compared with rain-gauge measurements. A synthetic Z_H/K_DP-based method was analyzed. The results suggest that the synthetic method has the advantage over the traditional Z_H-based method when the rain rate is >5 mm h^-1. The more intensive the rain rates, the higher accuracy of the estimation.     

汛期西南涡暴雨的数值模拟研究

利用西南区域数值预报模式系统SWCWARMS,结合全国汛期高空加密观测资料,对2013年6月29—30日的一次西南涡暴雨过程进行数值模拟和敏感性试验。结果表明,与控制试验相比,同化试验模拟的降雨与实况更为接近,并成功模拟出四川东部的强降雨中心,对于西南涡的模拟,同化试验西南涡出现时间更早,强度更强。并且,通过两组试验初值差异对比发现,同化试验初值在四川盆地对流层中低层表现出更强的低压,更强的涡度以及更强的旋转风扰动,四川盆地西部边坡也存在更强的上升气流,这都有利于西南涡的发生、发展。另外,同化汛期高空加密观测资料对强降雨中心单站的预报改进也较明显。因此,加强汛期加密气象观测,有利于揭示西南涡的发生、发展及其降雨天气影响,也有助于提升数值预报业务技术水平。     

X波段双线偏振雷达数据质量分析及控制方法

利用双偏振参量在弱降水过程中性质均一、随时空变化缓慢的特征,选取北京、佛山地区弱降水过程的观测资料,通过将较长时间观测结果沿径向或方位累积的方法,分析双偏振参量测量精确度受地物、避雷针、旋转及俯仰关节的影响,并提出相应的质控方法,得出以下结论:(1)差分反射率(ZDR)、相关系数(ρhv)及差分传播相位(ΦDP)比水平反射率(Z)对地物更敏感,其中在地物处ρhv小于0.85,ZDR低于-1 dB。根据降雨与地物之间偏振参量特征的不同,将ρhv长时间累积能有效的识别地物回波。(2)每根避雷针对双偏振参量影响的方位和幅值是近似一致的。在以避雷针为中心的±15°的方位范围内,ZDR增大0.4~1.5 dB,ρhv降低0.01以下、Z降低1~2 dBZ,且均在避雷针中心处影响达到极值。通过基于上述方位的统计订正可以较好的去除避雷针对双偏振参量的影响。(3)雷达旋转关节的异常会导致ZDR在水平方向上不平稳变化,而俯仰关节异常会使ZDR在高、低仰角差距较大,通过ZDR沿方位一段时间的累积得到各层仰角ZDR变化曲线,用此曲线来实现ZDR的误差标定。通过检验,本文提出的质量控制方法有效的提升了X波段双偏振雷达的数据质量,为其在业务中的进一步推广提供了支持。     

《新一代天气雷达灾害性天气警报和临近预报系统》应用

主要介绍河南省气象台2007年引进中国气象科学研究院研制的<新一代天气雷达灾害性天气警报和临近预报系统>的结构和产品,本地化参数设置和资料传输处理,以及在2007年汛期的业务使用情况.该系统充分利用新一代天气雷达基数据,除了可以显示常用产品外,还生成"逆风区识别"、"中气旋识别"、"暴雨回波识别"、"飑线识别"、"风暴识别"、"强冰雹识别"以及1到3小时"降水临近预报"、"回波外推预报"和"雷达雨量计联合估测降水"、"定量估测降水集成"等一系列业务应用产品,在强对流天气监测与预警中具有明显的指导和预警作用,是实际业务工作中不可缺少的工具之一.