多普勒雷达速度场特征在人工增雨作业中的判据指标应用

对大连市2003年6月至2005年10月43次降水天气过程的多普勒雷达速度场资料进行了统计和分析,给出了几种常见的雷达回波零速度线特征分别呈"S"型、"弓"型和速度不对称型等分布特征时对人工增雨作业潜力分析和作业条件判别的几个判据指标,作为增雨作业决策的辅助判别指标.     

多普勒天气雷达产品在人工增雨中的作用探讨

多普勒天气雷达对捕捉可降水云体具有很好的探测作用，在指导人工增雨作业的时间、地点上有着自己特有的优势。对多普勒雷达资料在人工增雨作业中的深层次应用有待进一步地探讨。     

多普勒雷达在人工增雨作业中的应用

利用2002年的4次人工增雨过程中的雷达回波图和其它气象资料，分析了人工降雨过程中回波的演变特征及降水分布特点，并对人工降雨过程中雷达的应用进行探讨。     

多普勒天气雷达产品在人工增雨效果检验中的应用

利用湖南省境内的多普勒天气雷达探测资料,结合湖南省中小尺度地面降雨量资料,对催化作业前后日标云与对比云的多普勒天气雷达参数(回波顶高、最大反射率因子、垂直积分液态水含量、回波面积等)的变化特征进行对比分析.结果表明,催化后,目标云体雷达回波参数值均增大,约20～30 min后都能达到最强,而对比云增大率比目标云要小;作...     

多普勒雷达产品在人工增雨作业中的应用

结合多普勒雷达产品和常规天气图对2009年4月19日菏泽市人工增雨作业条件和效果进行综合分析。结果表明:(1)将多普勒雷达的众多产品结合常规天气图分析,可提高人工增雨作业和效果评价的科学性、准确性;(2)人工增雨作业取得明显效果,平均增雨13.4mm,可见,人工增雨作业是开发空中水资源增加降水的有效途径。     

新一代天气雷达在人工增雨作业中的应用

将雷达资料传输到人工增雨作业指挥系统,指挥中心可以根据作业云的方位、距离、云高、云厚及其移向移速等雷达观测信息和先前输入指挥系统的作业点位置,自动计算出作业方位、作业距离、作业仰角,有效的指挥增雨作业;通过雷达跟踪观测,雷达回波的动画显示,作业前后的回波强度比较,作业点与非作业点之间的比较,还可以科学检验人工增雨作业的效果。     

多普勒天气雷达产品在人工增雨中的作用探讨

多普勒天气雷达对捕捉可降水云体具有很好的探测作用,在指导人工增雨作业的时间、地点上有着自己特有的优势.对多普勒雷达资料在人工增雨作业中的深层次应用有待进一步地探讨.     

基于新一代天气雷达的宁德市人工增雨指挥系统

建立以新一代天气雷达为主的包括卫星、闪电、探空及稠密地面雨量站网的人工增雨技术监测网络,是气象事业现代化建设的任务之一。利用雷达的1 h降水量、回波高度、垂直积分液态水含量等资料,结合天气形势,大气层结状况等因子,采用Visual Basic语言研制人工增雨作业指挥系统。其主要功能包括干旱历史监测、作业条件分析、指挥决策、雷达现场跟踪及效果评估。实践表明,综合考虑回波强度、云顶高度、云中水汽含量、大气层结条件和有利的天气形势,对提高人工增雨作业效果具有积极的意义。     

新一代天气雷达产品在人工增雨作业中的应用

将新一代天气雷达产品和常规天气分析结合起来对 2 0 0 2年 5月 1 0日闽西武平县人工增雨作业条件和效果进行综合分析。结果表明 :(1 )将新一代天气雷达的众多产品结合常规天气分析 ,可提高人工增雨作业和效果评价的科学性、准确性 ;(2 )人工增雨作业取得明显效果 ,增雨 1 1× 1 0 8m3。     

单多普勒雷达在山区火箭人工增雨中的应用

利用单多普勒雷达资料产品对2003年8月3日和8月9日鄂西山区两次火箭增雨的作业条件和效果进行分析。分析表明:依据多普勒雷达资料,利用山区迎风坡地形对云系的抬升作用,适时开展火箭作业进行人工催化,可以达到显著的增雨效果。     

雷达径向风观测在华北区域数值预报系统中的实时三维变分同化应用试验

以实现业务应用为目标开展了区域多部雷达径向风观测资料的三维变分直接同化应用研究。重点对背景场误差协方差的方差和尺度因子进行调整,形成能够与其他常规观测资料协同同化的雷达径向风同化方案,并建立了京津冀6部多普勒雷达观测资料的实时预处理系统。基于上述工作开展2011年汛期京津冀多普勒雷达径向风观测资料在华北区域快速更新循环同化和预报系统中的实时同化和对比试验,并对应用效果进行了初步评估。实时同化试验期间京津冀地区6部雷达经过质量控制后的径向风数据质量和同化情况的分析结果表明,同化系统有效地吸收了雷达径向风的观测信息并形成合理的分析增量,其中,S波段雷达观测的径向风数据数量、质量和稳定度均明显优于C波段雷达;整体来看,雷达径向风同化对地面和高空要素预报性能的影响基本为中性,且主要影响时段集中在最初的6 h。但降水预报评分结果表明,雷达径向风同化从降水强度、落区和范围等方面均明显提升了系统对对流尺度降水的短时预报性能。同时也应该看到,受制于目前3 h一次的同化更新频率,雷达资料同化的效果往往到对流临近时次才能体现。     

适合飞机人工增雨作业天气系统的雷达回波特征分析

应用2004～2005年沈阳辉山新一代天气雷达资料和常规气象资料,对实施飞机人工增雨作业的天气系统、增雨作业云系及其雷达回波特征进行了归纳和分析,并提出了飞机人工增雨作业条件和作业时机、作业区域等判别方法,为实施飞机人工增雨作业提供科学依据。     

多普勒雷达资料在中尺度模式短时预报中的应用

将国内新一代多普勒雷达基数据Lev-Ⅱ的9个仰角的原始反射率和径向风资料应用于中尺度模式ARPS(the Advanced Regional Prediction System),通过对2007年7月18日济南短时特大暴雨过程的个例研究,分析了雷达资料对初始场的改进效果及其对模拟结果的影响。结果表明,同时利用雷达反射率和径向风资料改进过的初始场能明显改善中尺度数值模式短时定量降水预报。对比风场发现,雷达径向风调整后在初始场中出现明显的中小尺度特征,能减少模式的spin-up时间。随着积分的进行,对水汽场的调节也有一定作用,但相对于风场调节不够显著。雷达反射率主要是改进初始场中的湿度参数,增加初始场中云水等含量。积分开始后,对风场调整也很显著。此次模拟,控制试验较好地预报出雷达回波的分布和水汽中心,对应的降水落区与实况也较为接近,但对雷达回波中心强度的预报略大,相应地降水量的预报也偏大。     

辽宁人工增雨示范区降水云系与降水量分析

统计分析了1980～1999年辽宁人工增雨示范区内5～10月各类降水云系产生不同强度降水的降水次数和降水量特征。结果表明:降水时长与其相对应的降水次数呈反比关系,降水时长越长,其相应的降水次数越少;而降水时长与其降水量的分布则呈不规则的波动;降水时长为2～8 h的降水量对总雨量的贡献为66%,是实施人工增雨作业的最佳时段。     

多普勒雷达风场资料在临近预报中的应用

为了研究对流单体移动的运动学和动力学特征,本文综合应用多普勒雷达反射率因子资料和径向速度资料进行雷达回波的外推预报.采用速度方位显示方法(Velocity Azimuth Display,VAD)和交叉相关法(Tracking Radar Echoes by Correlation,TREC),分别得到设定的8个高度的水平风场,并作为回波的引导风,对相应高度的等高平面位置显示(Constant Altitude Plan Position Indicating,CAPPI)反射率因子进行外推.通过两次降水过程分析比较两种方法的外推结果,表明用这两种方法获得的未来60 min内的回波位置与回波实况较吻合;二者在某些高度上预报的评分接近.从两个个例的外推试验发现,预报效果最好的高度层与实际天气过程有关,关键是与降水回波中水平风的垂直分布有关,而不仅仅限于2.5～3.0 km高度.     

多普勒雷达图像逆风区的自动监测识别

在多普勒雷达降水回波径向速度场中及时准确地发现逆风区,对灾害天气预报预警具有重要意义.根据逆风区在雷达径向速度图中的物理图像特征,采用数字图像处理和分析方法实现了逆风区自动监测识别.首先,以雷达图像色标为依据,采用阈值法分别获取正、负速度区域二值图像,再对2幅图像分别进行形态学运算,然后将上述4幅图像做交叉逻辑运算,得到逆风区监测识别结果和相关参数.通过在2005-2011年长沙雷达站47幅根据实况进行人工标注后的多普勒雷达径向速度图像上进行实验,表明该方法对逆风区可以进行快速准确识别,与人工标注结果比较准确率可达89%,满足实际应用需要.     

结合毫米波雷达提取降水条件下风廓线雷达大气垂直速度的研究

风廓线雷达主要是利用大气湍流对电磁波的散射作用,在晴空条件下对大气风场等进行探测。在降水天气下,风廓线雷达能同时接收到大气湍流回波和雨滴的散射回波信号,其探测到的回波功率谱中降水信号谱和大气湍流信号谱叠加在一起,使得大气的运动被雨滴的运动信息所掩盖,给后续的大气风场反演带来误差。而毫米波云雷达在降水天气下仅能探测到云雨粒子的回波而无法探测到大气湍流回波,基于这一差异结合毫米波云雷达资料对风廓线雷达功率谱数据进行订正,剔除其中的降水回波信息,进而获取正确的大气运动垂直速度。通过一次典型弱降水天气过程的雷达资料对该方法进行了可行性验证,并将计算得出的大气垂直速度与传统双峰法提取的大气运动垂直速度及原始风廓线雷达垂直速度进行了对比分析,显示在弱降水天气下该方法能有效消除降水对风廓线雷达垂直速度测量的影响,提高弱降水天气下测速准确率,并且在湍流谱极其微弱的情况下该方法也能准确地获取到大气运动垂直速度信息。但是云雷达回波在降水时会有衰减,虽然是弱降水也会导致在高层距离库上的订正效果变差,故目前只适用于弱降水时低距库处的降水订正。      

三维变分同化雷达视风速的改进方案及其数值试验

用雨滴末速度改进了万齐林等2005年提出的一种直接同化多普勒雷达径向风和回波强度时空变化所包含的风场信息——视风速的变分同化方法。通过理论推导和尺度分析发现,中尺度系统中雨滴末速度具有较大的量级,故该项在雷达回波守恒方程中起着重要作用。在原方案的基础上考虑雨滴末速度的影响,可以避免云团的局地增长作用对视风速的干扰,视风速能更准确地表示雷达回波的平流信息。台风风神的雷达观测资料分析表明,改进方案计算的视风速分布紧密、有规则,能较好地表现台风云系内的中尺度辐合辐散结构。运用中国气象科学研究院研发的三维变分同化系统(GRAPES-3D-Var)进行了一组模拟观测试验表明,改进方案的水平风场增量和位势高度增量都与模拟观测减自由积分的差值场相似,呈偶极型环流,径向风的垂直变化也得到明显改进。改进的视风速与径向风共同反演出的大气水平风场更准确。原方案的模拟观测试验则不能表现出以上特征。使用改进方案同化广州雷达观测资料后,敏感性试验的初始场中台风的中心位置与实况观测更接近,初始风场的气旋性环流更明显。敏感性试验模拟的6h降水分布与实况观测更相似,降水中心强度较小,但优于控制试验。     

江苏省雷达降水估测集合分析

使用2019年、2020年5—8月江苏省降水分析场及站点观测资料,生成具有定量降水估测(Quantitative Precipitation Estimation, QPE)不确定性时间和空间结构的集合QPE,并用观测降水对集合QPE进行了确定性和概率性检验。确定性验证说明集合QPE能在总体上减小降水量的绝对误差和均方根误差,但也加重了某些区域的降水低估。集合平均能提高估测降水的准确率并减小空报率,也会使漏报增多,这使小雨的TS评分有所降低,但各量级降水TS评分仍能保持在较高水平。集合QPE对各量级降水都有较优的Brier评分,降水量级越大,估测效果越好。集合的离散度较小,且将集合成员排序后,观测值落在两头的频率更高,也反映了离散度偏小。此外,观测值大于集合成员最大值的频率更高,说明集合QPE倾向于低估降水。随着概率阈值的增大,集合估测降水发生的命中率(POD)和假警报率(POFD)逐渐增大,但POD增大的程度比POFD大得多,使相对作用特征曲线为折线。不同概率阈值下的POD和POFD体现了集合QPE对各量级降水都有较高的估测技巧,其中对小雨和中雨分辨能力最好。集合估测小雨和特大暴雨发...