皖北地区一次强对流天气过程的综合分析

利用常规和加密观测资料、NCEP/NCAR再分析资料以及多普勒雷达资料,对2007年8月2日安徽北部地区发生的一次强对流天气过程进行综合分析.结果表明:中低空切变线是此次强对流天气的触发系统,地面湿度突变线对飑线的生成及发展具有指示意义.低层850hPa低涡较强的辐合,与位于高空大风速带入口区右侧的强辐散的耦合作用,导致强对流天气发生区上空生成次级反环流圈.该反环流圈从北(南)方携带干冷(暖湿)气流下沉(上升),两者交汇进而引发强对流天气的发生.在雷达回波上,飑线生成前期,少数单体不连续地排列成线,但并未连通;飑线生成后,带状特征清晰,并且反射率因子大,多处呈现三体钉状散射体;速度回波上有成熟阶段的速度模糊现象以及消亡阶段出现的逆风区.雹暴的回波具有明显的V型缺口以及速度场上风速的辐合,当逼近雷达测站时,测站上空速度场上出现了牛眼结构.     

风廓线雷达资料在一次强降水天气过程中的分析应用

针对风廓线雷达资料分辨率高但目前业务应用不广泛的问题,通过对2006年6月29日一次因飑线天气引发的强降水的观测,分析水平风场、垂直气流和大气虚温的变化,以及高低空急流出现的时机并结合地面观测实况,探讨风廓线雷达资料在此类天气过程中的应用.结果表明,水平风场可以清晰地显示高空急流和低空急流出现的时刻和高度,高空急流区和低空急流区不断发展并相互靠近可以预示阵风锋的到来;垂直速度正值突然增大(气流向上为正,向下为负)并迅速变成负值是判断阵风锋过境的一个依据,同时也预示降水即将开始;另外,高空温度递减率的突然加大对降雨的出现也有一定的预示作用.     

风廓线雷达资料在一次强降水天气过程中的分析应用

针对风廓线雷达资料分辨率高但目前业务应用不广泛的问题,通过对2006年6月29日一次因飑线天气引发的强降水的观测,分析水平风场、垂直气流和大气虚温的变化,以及高低空急流出现的时机并结合地面观测实况,探讨风廓线雷达资料在此类天气过程中的应用.结果表明,水平风场可以清晰地显示高空急流和低空急流出现的时刻和高度,高空急流区和低空急流区不断发展并相互靠近可以预示阵风锋的到来;垂直速度正值突然增大(气流向上为正,向下为负)并迅速变成负值是判断阵风锋过境的一个依据,同时也预示降水即将开始;另外,高空温度递减率的突然加大对降雨的出现也有一定的预示作用.     

三亚凤凰机场一次飚线过程的特征分析

利用三亚凤凰机场实时观测数据、常规地面观测资料、高空观测资料、三亚地区多普勒雷达资料及闪电定位资料,从天气形势、物理机制、雷达回波和闪电特征等方面对2012年4月21日的飚线天气过程进行了详细分析。结果表明:地面冷锋、低涡切变线以及高空槽相互配合是产生此次强对流天气的天气尺度系统,飑线是此次对流天气的直接影响系统;欧阳位温图和雷雨顺能量图对此次强对流飚线过境有一定的指示意义;多普勒雷达图和闪电定位资料在临近预报中能够有效识别飚线特征,对飚线的移动方向、维持时间的预报有指导意义。     

基于TREC的临近预报

基于雷达数据的风暴体识别、追踪及预警方法是最早出现的临近预报技术,也是天气雷达系统和强天气预警业务的基本组成部分.如何准确而快速地发布强对流风暴预警一直是气象工作者关注的重要课题.针对目前天气雷达探测强风暴方法在实际应用中存在的问题,提出了利用单CAPPI资料进行深度优先搜索,从而进行强风暴的识别;利用TREC算法匹配两时刻的风暴单体;根据风暴在过去两时刻的中心位置线性外推从而预报下一时刻风暴的位置.结果表明能较好地识别、追踪和警戒强对流性天气.     

粤西沿海“4.20”特大暴雨特征分析

根据气象常规观测资料、湛江新一代天气雷达资料、CFL-08风廓线雷达资料及卫星云图,分析2012年4月20日粤西沿海特大暴雨的天气环流形势、能量场、对流不稳定度、水汽输送和辐合辐散等环境特征及物理量场特征。结果表明:这次暴雨过程粤西地区共经历两次强降水过程,分别是受飑线系统、以及高空槽和低空切变影响;西南低空急流的出现有利于粤西暴雨的形成、维持和发展;暴雨过程粤西上空垂直累积液水含量达25~30g/m2;暴雨期间风向随高度明显逆转,有冷平流输送;约2.0 km高度以下低空急流的下传和增强与暴雨的产生有密切关系;短时间内多普勒天气雷达的速度回波低层辐合区域远远大于辐散区域是可能产生强降水的标志。     

凉山“8·31”致洪暴雨过程的中尺度诊断分析

为了探索川西南山地大暴雨天气发生发展的机制,利用实况观测资料、NCEP再分析资料和卫星云图对2012年8月30～31日发生在凉山州北部的一次致洪局地大暴雨过程进行了中尺度诊断征分析。结果表明:此次局地大暴雨过程是在有利的环流背景下,由两高之间的切变和较强的西南低空急流共同作用产生的。暴雨区位于能量锋南侧,中低层不稳定能量丰富;垂直方向上相对涡度显著增大,低层辐合、高层辐散并伴随强烈的上升运动成为暴雨发生重要的动力条件;显著增大的水汽通量与强水汽辐合是大暴雨天气发生的重要水汽条件。MCS维持时间较长且稳定少动是导致暴雨的直接原因;近地层的中尺度辐合线是触发强对流的关键因子。     

湘中一次大暴雨天气的综合诊断分析

利用NCEP的1°×1°再分析资料、FY-2E逐小时TBB资料以及常规气象观测资料,对湘中地区2010年5月12-13日大暴雨过程的环流形势、物理量场以及中尺度系统进行综合分析,试图从多角度揭示这次大暴雨天气的成因。结果表明:高空南支槽,中低层切变以及地面冷空气是这次大暴雨天气过程的主要影响系统;低空急流作为暖湿气流的载体,为暴雨的产生提供了充足的能量条件和水汽条件;冷空气侵入高能不稳定的暖湿气团,是触发暴雨不稳定能量释放的热力机制;z-螺旋度的空间分布能反映暴雨发生时大气的动力特征,中低层强辐合,高层强辐散与低层正涡度的空间结构,有利于高低层形成"抽吸作用",从而使上升运动得到发展和加强,为暴雨的产生提供有利的动力条件;高分辨率的云顶亮温TBB资料对降水的强度及落区有很好的指示意义。     

西安市一次短时强风暴天气过程分析

1997年7月28日西安市发生一次强风暴天气过程，分析发现这次过程主要受秦岭山脉地形、地面弱冷空气南下和副高增强西进的共同影响而造成；强风暴发生在地面“人”字形辐合线交点处；由多单体雷暴演变成超级单体雷暴，在雷达回波中呈“S”型。秦岭山脉北侧边缘的对流活动是此类天气前期的一个明显征兆。     

湘中一次大暴雨天气的综合诊断分析

利用NCEP的1°×1°再分析资料、FY-2E逐小时TBB资料以及常规气象观测资料,对湘中地区2010年5月12—13日大暴雨过程的环流形势、物理量场以及中尺度系统进行综合分析,试图从多角度揭示这次大暴雨天气的成因。结果表明：高空南支槽,中低层切变以及地面冷空气是这次大暴雨天气过程的主要影响系统;低空急流作为暖湿气流的载体,为暴雨的产生提供了充足的能量条件和水汽条件;冷空气侵入高能不稳定的暖湿气团,是触发暴雨不稳定能量释放的热力机制;z-螺旋度的空间分布能反映暴雨发生时大气的动力特征,中低层强辐合,高层强辐散与低层正涡度的空间结构,有利于高低层形成“抽吸作用”,从而使上升运动得到发展和加强,为暴雨的产生提供有利的动力条件;高分辨率的云顶亮温TBB资料对降水的强度及落区有很好的指示意义。     

基于双线偏振多普勒雷达识别地物回波

地物回波的存在严重影响雷达数据质量,从而影响定量降水估测精度。双线偏振多普勒天气雷达在识别地物回波方面具有明显优势。分析了北京市气象局C波段双线偏振多普勒天气雷达探测到的降水回波和地物回波的特征,在刘黎平的模糊逻辑算法基础上选择容易区分降水回波和地物回波的特征量,加入偏振参数构成偏振模糊逻辑算法。利用2012年的"7.21特大暴雨"个例对识别效果进行分析,并与常规模糊逻辑算法识别效果对比。结果表明,加入偏振参数的模糊逻辑算法能有效识别地物回波,对地物回波识别效果有明显改善,并有效解决了过度识别零速度降水区的问题。     

A Case study of a snowstorm at the Great Wall Station,Antarctica

A case of a snowstorm at the Great Wall Station was studied using data of NCEP (National Centers for Environmental Prediction) analysis, in situ observations and surface weather charts. The storm occurred on August 29th,2006, and brought high winds and poor horizontal visibility to the region.It was found that the storm occurred under the synoptic situation of a high in the south and a low in the north. A low-level easterly jet from the Antarctic continent significantly decreased the air temperature and humidity.Warm air advection at high level brought sufficient vapor from lower latitudes for the snowstorm to develop.The dynamic factors relating to strong snowfall and even the developmentof a snowstorm were deep cyclonic vorticity at middle and low levels,the configuration of divergence at high level and convergence at low level, and strong verticaluplift. There was an inversion layer in the low-level atmosphere during the later phase of the storm.This vertical structure of cold air at low levels and warm air at high levels may have been important to the longevity of the snowstorm.     

Structure analyses of the explosive extratropical cyclone: A case study over the Northwestern Pacific in March 2007

The synoptic situation and mesoscale structure of an explosive extratropical cyclone over the Northwestern Pacific in March 2007 are investigated through weather station observations and data reanalysis. The cyclone is located beneath the poleward side of the exit of a 200 hPa jet, which is a strong divergent region aloft. At mid-level, the cyclone lies on the downstream side of a well-developed trough, where a strong ascending motion frequently occurs. Cross-section analyses with weather station data show that the cyclone has a warm and moist core. A ‘nose' of the cold front, which is characterized by a low-level protruding structure in the equivalent potential temperature field, forms when the cyclone moves offshore. This ‘nose' structure is hypothesized to have been caused by the heating effect of the Kuroshio Current. Two low-level jet streams are also identified on the western and eastern sides of the cold front. The western jet conveys cold and dry air at 800–900 hPa. The wind in the northern part is northeasterly, and the wind in the southern part is northwesterly. By contrast, the eastern jet carries warm and moist air into the cyclone system, ascending northward from 900 hPa to 600–700 hPa. The southern part is dominated by the southerly wind, and the wind in the northern part is southwesterly. The eastern and western jets significantly increase the air temperature and moisture contrast in the vicinity of the cold front. This increase could play an important role in improving the rapid cyclogenesis process.     

应用多普勒雷达资料对成都地区暴雨的研究

利用多普勒天气雷达资料结合其它实测资料,分析研究了2003年8月28～31日发生在大成都地区的区域性暴雨过程.从回波的强度、结构、风场以及影响系统等方面得知:由冷锋激发的絮状回波有利于区域性降水的产生;回波强度、VIL和RZ值与降水有很好的相关性;当近地层具有低空急流和强烈垂直风切变以及低层径向速度辐合时对暴雨的发展十分有利.     

北京一次强对流天气过程的数值模拟

为了对发生于2008年07月04日北京的一次强对流天气有更多的认识,利用三维对流云模式对其进行数值模拟研究。结果表明：模式可以较好地模拟出强对流天气各主要宏观发展阶段的特征,以及云中水成物粒子转化的微观特征;模式能够很好地模拟出此次强对流天气过程的风场特征,对流系统中存在有利的环境条件,风暴是由气流的辐合上升引起的。在发展初期,对流云低层为辐合上升气流,在对流云发展的成熟阶段,近地面层以辐散气流为主,中上层以辐合气流为主,且辐合达到最大,之后随着云体的消散,低层辐散下沉气流加强。气流在顶端转变方向,形成辐散出流。     

天气雷达数据处理系统的设计与实现

天气雷达数据处理系统是“全国天气雷达终端更新”项目的关键,其目的就是要实现雷达回波信号的高速采集与处理、天线控制、实时显示与存储、回波强度定标等功能。设计中,利用复杂可编程逻辑器件（CPLD）和QuarmsII设计软件,产生各种复杂的时序逻辑控制时钟,协调信号处理器、天线控制器中各功能电路的工作。实现的数据处理系统达到了系统的技术指标,通过实际使用证明,系统性能稳定可靠、结构简单、界面友好、操作方便、便于升级,完全能够实时、高效地处理常规天气雷达信号。     

天气雷达数据处理系统的设计与实现

天气雷达数据处理系统是“全国天气雷达终端更新”项目的关键,其目的就是要实现雷达回波信号的高速采集与处理、天线控制、实时显示与存储、回波强度定标等功能。设计中,利用复杂可编程逻辑器件（CPLD）和quartusⅡ设计软件,产生各种复杂的时序逻辑控制时钟,协调信号处理器、天线控制器中各功能电路的工作。实现的数据处理系统达到了系统的技术指标,通过实际使用证明,系统性能稳定可靠、结构简单、界面友好、操作方便、便于升级,完全能够实时、高效地处理常规天气雷达信号。     

An Observational and Modeling Study of Extratropical Transition of Hurricane Sandy in 2012

Around 30 October 2012, Hurricane Sandy made landfall along the New Jersey shoreline after its completion of extratropical transition and transformation into an extratropical cyclone. The strong gale induced a catastrophic storm surge, and caused 72 death and damage of more than $50 billion. In this paper, the evolutionary process and spatial structure of the Hurricane Sandy during its extratropical transition were investigated by using Weather Research and Forecasting(WRF) version 3.3.1 modeling results and National Center for Environmental Prediction(NCEP) Coupled Forecast System model version 2 reanalysis datasets(CFSv2). It is found that during the upper-level trough interaction on 29 October, Sandy gradually fused with a pre-existing mid-latitude low-pressure system, and finished the re-intensification. WRF modeling results showed that the second peak occurred mainly due to the enhanced vertical motion, reduced vertical wind shear as well as the supplement of potential vorticity resulting from trough interaction over the southeast of Great Lakes. The cold continental air from the back of trough was encircled within the warm core system cyclonically, forming the characteristic of warm seclusion.     

基于小波变换改善天气回波信噪比的模拟分析

为了提升天气雷达对弱气象目标的发现能力,扩展系统观测的动态范围,可以从改善雷达回波的输出信噪比方面来考虑.从信号处理算法层面寻求改善天气雷达回波的输出信噪比的方法,提出运用小波变换的方法来达到这个目的.首先介绍了小波消噪的基本原理,再结合具体雷达系统参数,进行了相关的算法模拟,其结果表明,在符合高斯谱特征分布的模拟回波在不同信噪比（-20～10dB）设定条件下,运用小波变换的去噪方法可以使其信号的输出信噪比提高大约5～11dB,为天气雷达探测更多的弱气象目标提供了有利条件.