强对流天气临近预报技术研究

强对流天气是严重危害人民生活的危险性天气,特别是对于空中飞行有重大影响。目前,国内外主要的临近预报技术包括利用雷达资料的雷暴识别和跟踪技术、利用卫星资料的强降水估计,概率预报技术、概念模型和数值模式预报技术等。本文重点介绍近年来发展起来的强对流天气临近预报方法和主要业务系统,分析了临近预报技术中存在的主要问题并对未来发展趋势进行了展望。     

四川盆地单站强对流天气的临近预报研究

对１９３－１９８７年五年４－９月逐日空资料等进行计算分析,用概率回归方法建立了内江,达县单站多因子强对流天气的临近预报方程。     

铜仁地区强对流天气的成因及临近预报

铜仁地区位于贵州东北部，处于亚热带显著的季风区。每年春夏，由于特殊的地形作用，气流无论从偏东还是偏西方向进入，均会在中部偏西部或偏东产生明显的气流辐合区，辐合区的D、ζ十分有利于上升运动。中小尺度系统移人后，与地形辐合叠加，形成黔东北地区强烈的对流天气。通过对15个强对流天气个例进行分析和探索，归纳出铜仁地区强对流天气的背景，并建立强对流产生和移动路径的临近预报模式，对提高铜仁地区的强对流天气预测预警能力，尤其是冰雹落区的临近预报，具有十分重要的价值。     

鲁南地区强对流天气的临近预报

分析了1980年以来春末夏初发生在鲁南地区的32个强对流天气过程,并反查了1992～2001年4～6月的逐日资料,归纳出适合本地区使用的强对流天气的临近预报方法.     

鲁南地区强对流天气的临近预报

分析了1980年以来春末夏初发生在鲁南地区的32个强对流天气过程,并反查了1992~2001年4~6月的逐日资料,归纳出适合本地区使用的强对流天气的临近预报方法。     

三类强对流天气临近预报的模糊检验试验与对比

强对流天气具有尺度小、演变快的特点,为了满足强对流预报检验、评价的需求,本文引入了模糊检验方法,该方法通过在空间等属性上进行尺度变换处理,可获得预报在不同空间尺度上的评价信息。以中国气象局SWAN等短临预报业务系统提供的1 h回波外推预报为例,对三种类型强对流天气系统进行了模糊检验试验对比,并据此构造了三种理想强对流天气模型,进一步研究了各种模糊检验方法的特性,发现:相对于"点对点"的传统检验方法,模糊检验能够在不同尺度和评价策略上给出有关预报的更多信息,给予预报更加全面和客观的评价;针对不同的评价策略,同一个预报的最优尺度是有差异的;不同的模糊检验方法各有特点,适用范围也有差异;相对于传统检验方法,模糊检验方法的应用范围更广,尤其是当预报偏差达到一定程度时,多种模糊检验方法仍然能够给出有参考意义的评分。综合来看,对于高阈值、小尺度特征的强对流事件,低判别标准的最小比例法、模糊逻辑法和多事件列联表等检验方法更有应用价值。     

强对流天气短时临近预报业务技术进展与挑战

强对流天气短时临近预报业务是国家防灾减灾、重大社会活动和精细化天气预报的迫切需要。虽然我国强对流天气短时临近预报业务已经取得了巨大进展,但与国外先进水平相比还有不少差距。本文总结了近年国内外强对流天气短时临近预报业务现状、技术进展、目前国内的技术支撑状况和所面临的挑战,并提出了相应的应对措施。目前强对流天气短时临近预报技术仍然主要是外推预报技术、数值预报技术和概念模型预报技术等,但快速更新循环的高时空分辨率数值模式预报和新一代静止气象卫星资料将在强对流天气短时临近预报中发挥重要作用。强对流天气监测、分析和机理研究是强对流天气短时临近预报的重要基础;先进的外推预报方法同快速更新循环的高时空分辨率数值模式预报以及二者的融合是未来强对流天气短时临近预报的重要发展方向。     

强对流天气的雷达临近预报及检验方法

本文介绍用微机对强对流雷达回波的性质作客观判别,进而作出强对流天气的临近预报,以及用所收集的天气实况作检验的方法。     

阳泉市强对流天气分析预报

本文通过对发生在阳泉的强对流天气的历史个例分析,得出其天气分型,结合强对流天气发生发展条件分析以及卫星云图和多普勒雷达资料的应用,得出一些强对流天气预报指标,为做好强对流天气的预报服务提供参考。     

鲁北沿海强对流天气多发的成因及临近预报

潍坊北部系海陆交界处，由于地理因素，经常形成海陆风锋，当海陆风锋与其他天气系统叠加，会使系统加强，天气剧烈，在夏季是鲁北强对流天气多发的重要原因。一次冷锋过程分析说明与海陆风锋叠加能形成强锋区，锋区上的D、ζ有利于上升运动，与之对应的地面高能区为系统提供了能源。通过对鲁北21个强对流天气个例研究，建立了冰雹云移动路径的临近预报方程。这些研究对鲁北多发强对流天气的成因及冰雹落区预报具有参考价值。     

短时临近预报系统在广东一次强对流天气过程中的检验分析

利用综合临近预报系统“雨燕”SWIFT和雷暴自动识别和追踪系统TRACER两个短时临近系统在广东一次强降水过程的实际应用情况进行检验,分析了雷达回波强度、范围、移动方向和QPF预报及弓形回波的预报效果。就TRACER和SWIFT两个短时临近预报系统对这次过程的回波和降水预报进行了逐时对比检验,研究发现在大部分时间内TRACER预报强度偏弱、范围偏小;SWIFT强度偏强、范围偏大。降水预报TRACER略偏小,而SWIFT明显偏大。通过QQ图检验,降水较小时,TRACER实用性强于SWIFT;降水较大时,SWIFT强于TRACER。     

用天气雷达回波资料作临近预报的BP网络方法

讨论了利用ＢＰ模型进行临近预报的方法,并与傅立叶描绘子法作了比较,从而说明了人工神经网络方法用于临近预报是可行的。     

交叉相关算法在强对流天气临近预报中的应用

利用"雨燕"临近预报系统的雷达回波外推算法,对三次强对流个例的3 km CAPPI反射率因子、回波顶和垂直累积液态含水量进行0～1小时外推预测,将预测结果和组合阈值比较进行强对流天气预警区域预报试验。资料来源于CINRAD-SB雷达基数据经RPG算法处理得到的雷达产品数据。所用的方法是在扩展后的交叉相关追踪算法基础上实现雷达回波移动预测。试验结果表明:3 km CAPPI反射率因子、回波顶和垂直累积液态含水量雷达产品与实况有较好的吻合,能较好地预报出回波的形状、变化趋势和移动方向,回波的范围、位置和强度中心与实况相似,外推时间越短,预报效果越好。交叉相关追踪算法外推得到的雷达回波结果在0～1 h内是可用的;外推预测结果经过组合阈值的过滤后,得出的强对流天气预警区域预警结果也是可行的,对强对流天气临近预报有一定指示意义。     

强对流天气监测短时预报系统

作者在前３年研究和试验的基础上，研制了一套适合湖南实际情况的较完善的准客观强对流天气监测短时预报系统，它包括图形图象显示，雷达定量估算降水和强对流天气短时预报方法子系统。     

强对流天气资料同化和临近预报技术研究

随着气象大数据云平台“天擎”正式业务化运行,提升大数据算法的运行效率和加强算力资源的优化配置已成为亟需解决的问题。从系统的建设需求、总体架构以及实现方式等问题出发,探讨了气象大数据算力资源优化管理系统的设计思路和若干关键技术,得出以下结论：系统基于B/S架构,以“天擎”为数据中台,以容器作为算力资源供给和优化管理对象,包括加工容器调度和容器平台管理两个子系统;加工容器调度子系统包括账户创建、资源授权、镜像制作、算法注册、算法加载、任务定义、任务启动、任务日志收集等功能,用户可以在调度平台上灵活地实现任务的触发;任务被触发后,加工容器调度子系统在容器平台中创建容器、执行任务并实时监控任务执行期间容器的使用情况;容器平台管理子系统基于Kubernetes的容器编排引擎,将算法配置的资源与可分配资源进行对比,完成配置文件拼装、资源部署脚本下发、节点预选优选,最终获取算法的运行结果;综合运用多节点均衡调度、算法资源精细化匹配、容器运行资源隔离、镜像存储故障恢复、容器和算法故障监控等关键技术,有效提升了容器算力资源调度能力、可靠性和资源利用率。

     

雷达资料同化在局地强对流预报中的应用

采用ARPS模式的资料分析系统ADAS同化多普勒雷达径向速度和反射率因子资料,分析两者对初始场的改进作用,并应用于WRF中尺度模式中对2012年8月21日江西省一次局地强对流过程进行了模拟试验。分析结果表明:（1）ADAS同化系统能够利用雷达径向速度和反射率因子资料有效增加初始场中的中小尺度风场信息和云、水物质含量,并通过湿绝热或非绝热初始化对温度场、湿度场和风场进行调整,使初始场在动力和热力上达到平衡。（2）同化径向速度后对改善模式初始场的动力场有重要贡献,而对大气水凝物和降水的预报影响较小;同化反射率因子的主要作用是调整初始场中的水凝物场和热力场,有效缩短了模式的“ spin-up”时间,明显改进了定量降水预报;同时同化雷达径向速度和反射率因子后,初始场中快速调整出了中小尺度风场水平辐合、垂直运动以及合理的温、湿分布,对3小时内雨带形状、降水落区及定量降水的预报与实况更接近。（3）模拟试验表明,同时同化径向速度和反射率因子能成功模拟出本次对流单体风暴的中β尺度三维空间分布结构及其演变过程,中低层切变线的辐合抬升强迫作用是对流单体风暴组织、发展和维持的主要动力机制之一,对流凝结潜热加热在对流单体风暴的发生发展中发挥了重要作用。因此,雷达资料同化对提高临近数值天气预报的准确率以及对强对流天气系统的模拟能力具有重要意义。     

郑州市强对流天气短期预报系统

经对郑州市1990～2000年气象资料分析,概括出短时暴雨、瞬时雷雨大风、冰雹等3种强对流天气出现的气候规律、天气形势、物理量场演变特征、单站气象要素变化规律等.在此基础上,建立了3种对流性天气的预报模型、预报指标和相应的预报方程,构成郑州市强对流天气短期预报系统.该系统根据每天08时实时资料,自动完成天气分型、物理量计算、预报指标计算和预报方程的判别,输出预报结论.     

循环同化雷达资料对一次飑线系统临近预报的改进作用

利用WRF(Weather Research Forecast)模式及其3D-Var(Three-Dimensional Variational assimilation)变分系统,针对2017年7月7日一次飑线进行了雷达资料的循环同化敏感性试验.结果表明:以循环同化雷达资料至飑线成熟期时刻的试验预报效果最好,主要原因...