多种风资料在豫西山区致洪暴雨预报中的应用

利用1°×1°NCEP再分析风场资料、多普勒雷达风廓线（VwP）和速度场产品、L波段雷达单测风资料,对发生在2007年7月29日和2010年7月23目的豫西山区两次致洪暴雨进行了分析。结果表明：在2007-07-29过程和2010-07-23过程的第二阶段中,风场垂直分布具有低层强西南风或南风辐合、高层辐散的特征;VWP产品中西南气流稳定深厚,有利于风暴的持久维持;平均径向速度产品上逆风区对暴雨落区和强度的变化有指示意义。卢氏雷达单测风资料可以弥补多普勒雷达对卢氏降水观测中因山体阻挡带来的缺陷,多种风资料在豫西山区致洪暴雨预报中可互为补充。     

2011年5月9日豫西山区短时大暴雨分析

利用常规观测资料、NCEP资料、多普勒雷达风廓线产品、雷达单测风资料以及FY-2C红外云图,综合分析了2011年5月9日豫西山区的一次短时大暴雨过程,结果表明： 500hPa河套地区的西风槽、对流层中低层的低涡切变线、地面冷锋是天气尺度的主要影响系统。入侵冷空气与对流层低层暖湿气流的交汇,为暴雨的发生提供了有利的不稳定条件和触发机制。高空风资料中,600 hPa以下西南风或偏南风场的建立,对强降水的出现有警示作用;而600 hPa风速突增到10 m/s以上,可以作为暴雨出现的信号。云顶亮温tbb迅速增强可作为豫西山区强降水出现的指标。     

2011年5月9日豫西山区短时大暴雨分析

利用常规观测资料、NCEP资料、多普勒雷达风廓线产品、雷达单测风资料以及FY-2C红外云图,综合分析了2011年5月9日豫西山区的一次短时大暴雨过程,结果表明：500hPa河套地区的西风槽、对流层中低层的低涡切变线、地面冷锋是天气尺度的主要影响系统。入侵冷空气与对流层低层暖湿气流的交汇,为暴雨的发生提供了有利的不稳定条件和触发机制。高空风资料中,600hPa以下西南风或偏南风场的建立,对强降水的出现有警示作用;而600hPa风速突增到10m／s以上,可以作为暴雨出现的信号。云顶亮温tbb迅速下降可作为豫西山区强降水出现的指标。     

基于多普勒雷达VAD算法的业务应用讨论

多普勒天气雷达垂直风廓线（V WP ）产品在业务预报中已有较广泛的应用,并得到了风廓线的某些特征结构与雷暴及强对流之间的对应关系。由于对多普勒径向速度反演得到风廓线产品的VAD算法缺乏了解,目前对VWP 及速度方位显示（VAD）产品的应用还存在一些误区。文章由单多普勒雷达反演水平风场的基本原理入手,回顾了VWP 及VAD产品在暴雨与强对流临近预报中的应用,并重点对VWP及VAD产品的业务应用误区进行了讨论。     

利用3维变分方法同化多普勒天气雷达资料的试验研究

以美国新近研发的天气研究预报模式(WRF)配置的3维变分同化系统WRF 3D-Var为平台,针对2003年7月4-5日的一次暴雨过程进行了一组同化多普勒天气雷达径向风和回波强度资料的试验研究.其中同化径向风资料的方法是先用两步变分法由多普勒资料反演出水平风,再同化反演风场;同化雷达回波强度资料的方法是通过雷达回波强度与雨水混合比的经验关系以暖雨过程为约束的同化方法.试验结果表明同化雷达资料后对降水预报有显著的正作用.其中单独同化雷达回波强度资料的正作用在前3～6 h效果非常显著;单独同化反演的水平风场对降水预报的正作用能持续12 h;二者同时同化对提前9 h的降水预报改进更加明显.     

牡丹江大风天气相对螺旋度特征分析

本文利用多普勒雷达资料垂直风廓线(VWP)产品提供发生在牡丹江一次大风天气过程资料及暴雨天气过程,计算并分析这次大风天气的风暴相对螺旋度(SRH)特征,利用垂直风廓线产品计算风暴相对螺旋度(SRH),并分析牡丹江这次大风天气过程的SRH特征。结果表明:风暴相对螺旋度(SRH)对尺度非常小的强对流大风和暴雨天气有提前10-20 min的预报作用。应用VWP产品计算出的SRH,可以作为实际业务工作中预报大风和暴雨等天气的因子。     

一次台风外围局地暴雨的中β尺度风场特征分析

利用新一代多普勒天气雷达资料、常规天气和卫星云图资料,分析了一次远距离台风暴雨的中尺度风场特征。结果表明：此次过程主要受远距离台风倒槽、副高和弱冷空气共同影响,暴雨出现在低层东南风转东北风的区域。单雷达产品显示强回波移动缓慢,速度场中存在逆风区。双多普勒雷达反演风场显示,与逆风区对应的2.0km以下近地层气旋性风场随回波发展逐渐加强,之后形成闭合气旋性环流;随着高度增加反气旋性风场逐渐加强并占主导地位。     

四川东部和重庆西部一次MCC致洪暴雨过程综合分析

利用卫星云图、多普勒雷达资料和高空风等多种资料,对2007年7月17日四川东部和重庆西部由中尺度对流复合体(M CC)引发的致洪暴雨过程进行大尺度环境场和物理量的诊断分析。结果表明:M CC是造成暴雨的直接影响系统;M CC发生在200 hPa从西安至云南气流呈扇形分支而产生的强辐散区域内;在多普勒雷达径向速度图上,整个M CC致洪暴雨过程经历了4次从新生的γ中尺度径向辐合向γ中尺度气旋式辐合发展的过程,γ中尺度径向辐合和γ中尺度气旋式辐合是造成M CC致洪暴雨强降水中心的直接影响系统;回波顶高也揭示了M CC中γ中尺度强对流单体的发展;对流层中低层的正涡度平流、来自400~250 hPa的"干侵入"以及倾斜涡度的发展,对于M CC的生成、发展和维持也起着重要作用。     

大通县“8.21”极端性暴雨天气特征分析

2013年8月21日08时—22日08时,青海省东北部地区普降小到中雨,其中大通县气象测站8月21日18时至22日07时出现特大暴雨,降水量达144.9mm,不仅创该站有气象记录以来历史日降水量(08—08时)极大值,同时也创本省单站日降水量(08—08时)历史极大值。特大暴雨引发山洪,致使2714人受灾,1人死亡。利用数值预报产品和常规气象观测资料、卫星云图、多普勒雷达回波产品资料,对青海省大通县特大暴雨致洪过程进行了详细分析,总结归纳了特大暴雨致洪气象指标与预报技术难点,旨在为今后的预报预警提供一定的参考依据。     

一次重庆特大暴雨过程的中尺度分析

利用NCEP格点再分析资料、地面实况资料、TBB资料以及雷达资料对2011年7月6 7日重庆大暴雨过程进行了分析研究。结果表明,此次暴雨过程中切变线附近发展起来的中尺度对流系统是暴雨产生的直接原因,且从动力、热力、水汽条件以及能量等方面分析表明重庆东北部已具备暴雨发生的有利条件。通过雷达产品的分析可知,两个阶段降水的中尺度特征不同:第一阶段降水,径向速度场上出现逆风区,对应逆风区的回波较强,雨强较大,且垂直风廓线VWP显示高空有偏西偏南的强风速带下传,从而形成较深厚的西南气流风场;第二阶段降水,径向速度场上出现强度不对称的"牛眼"结构,存在风速辐合,同时VWP显示中低层有深厚的冷空气楔入,使暖湿空气抬升,降水在经过短暂的减弱后再次加强。     

应用雷达产品计算风暴相对螺旋度

风暴相对螺旋度（SRH）反映了一定气层厚度内环境风场的旋转程度和输入到对流体内环境涡度的多少,对雷暴、龙卷和大范围暴雨的分析与预报有一定的实用价值。首先探讨了由多普勒天气雷达提供的垂直风廓线（VWP）产品计算SRH的方法和步骤。根据此方法,分别计算、分析了暴雨、冰雹、大风三个天气个例的SRH。结果表明：SRH与大面积降水过程的暴雨雨强有很好的对应关系,降水强度的变化滞后SRH强度的变化约半小时左右,可以由SRH大致估计降水加强及消亡的时间;SRH对尺度非常小的冰雹、大风等强对流天气有提前10～20分钟的预报作用。应用VWP产品计算出的SRH,可以作为实际业务工作中暴雨、冰雹、大风等强对流天气的预报因子,给预测人员预报强对流天气提供宝贵时间。     

盆地东北部一次持续性大暴雨过程成因分析

本文利用常规天气资料、新一代多普勒雷达资料对2020年7月16～17日四川盆地东北部的一次持续性大暴雨过程进行了分析,结果表明：本次持续性暴雨主要受高原低值系统不断东移、西南低涡及弱冷空气的共同影响。持续的高能、高湿、不稳定大气状态为大暴雨的发生提供了有利条件。多普勒雷达垂直风廓线产品（VWP）可判断强降水落区及强降水开始时间,为短临预报提供了较好的参考,可用于修正短期预报。以数值模式预报为基础,综合多种观测资料订正模式预报是提高暴雨预报业务水平的有效途径。     

同化多普勒雷达风资料的两种方法比较

以美国新近研发的天气研究预报模式(WRF)配置的三维变分同化系统WRF 3D-Var为平台,比较了两种不同的同化多普勒雷达径向风资料的方法。一种是WRF 3D-Var系统现有的径向风资料直接同化方法;另一种是首先用两步变分法由多普勒资料反演出水平风,再同化反演风场。针对2003年7月4~5日的一次淮河暴雨过程进行的同化试验结果表明,同化了雷达风资料后得到的水平风场包含了更多的中尺度特征;从降水预报评分和预报的雷达回波来看,两种方法都能够明显改进降水预报,这种正作用能维持6 h左右;相对而言,同化反演的水平风场的效果略优于直接同化雷达径向风的效果。     

风廓线雷达与天气雷达风廓线数据的融合及应用

风廓线雷达与多普勒天气雷达风廓线产品均可以获取高时间分辨率的高空风信息,但两种遥感测风的探测原理及时空代表性不同。在对风廓线雷达进行质量控制处理、剔除降水粒子空间不均匀分布对数据可信度影响之后,根据风廓线雷达与天气雷达风廓线数据探测原理差异,进行不同时间代表性的风廓线数据的空间匹配试验,确定与天气雷达风廓线数据进行融合的风廓线雷达数据最优时间分辨率,结果为1 h。利用2015年7月北京南郊观象台的探空、风廓线雷达、天气雷达测风数据进行三种高空风的一致性比对,结果表明三种测风数据具有较好的一致性,均方根误差分别为2.3和2.5 m·s~(-1);60、30以及6 min不同时间代表性风廓线雷达数据与天气雷达风廓线数据之间的均方根误差分别为2.6、2.8及3.1 m·s~(-1),60 min数据的融合效果最佳,低空尤其明显。利用广东省2014年5月的风廓线雷达观测网以及天气雷达网风廓线数据进行了高空风场的融合分析试验,融合分析场提供了更为丰富的高空中尺度水平风场信息,低空的涡旋更加明显。     

黄河中下游一次MCC和中-β尺度强对流云团相互作用暴雨过程综合分析

利用卫星云图、多普勒雷达资料、地面加密观测资料和NCEP再分析资料等,对2007年7月29日山西和河南交界地带发生的一次暴雨过程进行了大尺度环境场和中尺度影响系统的综合分析。结果表明：暴雨是由MCC、中-β尺度强对流云团、以及MCC和中-β尺度强对流云团合并造成的;低空急流和边界层东北风是MCC生成和发展的触发机制之一...     

多普勒天气雷达资料同化对暴雨模拟的影响

利用我国CINRAD/SA多普勒天气雷达资料与ARPS模式 (Advanced Regional Prediction System) 的资料分析系统ADAS (ARPS Data Analysis System), 对初始场进行调整, 并应用于WRF (Weather Research and Forecasting Model) 模式, 对2003年梅雨期淮河流域两次典型致洪暴雨过程进行模拟试验。对模拟结果的对比分析和检验结果表明:引入雷达资料后, 在雷达观测区的整层风场和水汽场都随之调整, 雷达径向风和反射率因子资料对初始场调整有不同影响, 径向风资料侧重于对风场的调整, 而反射率因子资料侧重于对温、湿量场的调整, 使降雨落区和强度预报都有所提高; 在ADAS系统中, 雷达径向风和反射率因子资料对初始场调整有不同影响, 径向风资料侧重于对风场的调整, 而反射率因子资料侧重于对温、湿量场的调整, 两个个例的试验表明, 加入雷达径向风资料的模拟试验能够得到较好评分, 加入雷达反射率因子资料或同时加入这两种雷达资料也能够在一定程度上提高模拟的准确性。     

“973”加密观测期间合肥地区不同类型暴雨的特征分析

利用"973"加密观测期间的地面、探空资料和双多普勒雷达同步观测等非常规资料全面分析了2002年合肥地区出现的两场不同类型暴雨过程的环流背景、物理量垂直分布结构和多普勒雷达回波强度和速度特征.结果表明:冷式切变和暖式切变两种不同类型暴雨首先在物理量垂直分布结构十分相似,低层辐合、高层辐散,低层正涡度、高层负涡度,水汽水平辐合的最大值在850 hPa,只是在上下层配置和强度上有所差异,特别水汽通量散度场表现突出,暖式切变更有利于水汽辐合.另外多普勒雷达径向速度特征存在一定的差异,多普勒雷达VWP产品能实时监测暴雨过程中风的垂直切变,有助于提高单站暴雨的预报水平.     

利用两类雷达探测资料分析超强台风“威马逊”登陆期间结构演变特征

利用实时多普勒天气雷达、边界层风廓线雷达和自动站资料对超强台风“威马逊”第4次登陆广西沿海时台风结构的演变特征进行研究,结果表明：台风眼区气压呈“漏斗”形变化,具有气压低、风速弱、空气干而暖的特征;登陆过程中眼区保持圆形,半径约为30 km,是典型强台风结构;天气雷达径向速度大风区具有非对称性,右象限大于左象限;风廓线雷达水平风场能够精确、直观地描述台风不同部位经过测站时的垂直结构特征,从低层到高层风向先后经历了“东北风—东风—东南风—南风”的转变过程,风速整体上呈现随高度先增大后减小的特点,其垂直速度和大气折射率结构常数(C2n)能够很好地反映台风的结构及其云和气流的变化特征;两种雷达风场产品的风向一致,但是VWP产品的风速比风廓线雷达的要小,VWP产品出现无效数据时,可以用风廓线雷达产品作为补充。     

"7·8"特大暴雨过程雷达风场资料的三维变分同化研究

基于中尺度暴雨预报模式AREM和三维变分同化系统GRAPeS-3dvar对2003年7月8日发生在长江中游的一场特大暴雨过程,进行了武汉、宜昌多普勒雷达风场资料的三维变分同化研究,结果表明:(1)增加了武汉、宜昌多普勒雷达反演风场资料后,模式对湘-鄂交界处特大暴雨区的模拟效果改善非常显著.(2)分别单独增加武汉、宜昌多普勒雷达风场资料的三维变分同化后,降水模拟都有明显改进,但要差于对两部雷达风场资料同时进行变分同化的结果,表明同化的中尺度初始风场信息越多,初始场的质量越高,降水模拟效果越好.(3)雷达风场资料的三维变分同化,改善了分析场中尺度结构的描述,从而减轻了spin-up现象,使得模式在积分初期就能模拟出与实况相近的强降水.     

多部多普勒天气雷达资料同化对暴雨个例模拟的影响分析

利用中尺度模式WRF(Weather Research and Forecasting Model)及其资料同化系统3DVAR,将国内多普勒天气雷达(CINRAD)反射率因子及径向风资料直接用于中尺度数值模拟;对安徽梅雨期一次暴雨过程进行模拟试验,经过质量控制后,分析同时同化安徽省内六部多普勒天气雷达观测资料对模拟结果的影响。结果表明:(1)经过质量控制后,同化雷达径向风和反射率因子对初始场的风场和湿度场均有较为明显的改善,说明用该雷达资料质量控制方案同化雷达资料是可行的;(2)同化多部雷达径向速度资料能使风场气旋性增强,同化反射率资料能调整初始水汽场,使对流层中下层水汽含量增加;(3)同化多部雷达径向风和反射率因子资料,能提前模拟出强降水回波结构,且其中尺度特征更清晰,降水落区和强度预报更接近实况,同化雷达资料对降水预报能持续影响到12 h,并提高了12 h降水预报准确率。