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。     

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。     

宁波新一代天气雷达在人工增雨中的应用

用新一代天气雷达对2003年8月11日夜间一次雷雨过程进行跟踪观测,发现仰角为0.5°的平显图上强度为30dBz以上回波区的移向移速及其影响宽度与雷暴单体的雨量与雨强有较好的关系,OPH与VIL产品配合使用可定出雨量中心。     

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。     

辽宁飞机人工增雨天气系统及云系研究

对飞机人工增雨天气系统和作业云系进行了统计分析 ,按照辽宁的天气特征 ,高空环流分为 4种类型 ,其中西风槽和冷涡为多见 ;地面以冷锋和蒙古气旋多见。飞机人工增雨作业的主要云系是层状云系     

西安新一代天气雷达产品在一次人工增雨中的应用分析

在常规天气形势分析的基础上,应用西安新一代天气雷达(C INRAD/CB)产品,结合地面降水,对渭南今年初夏一次人工增雨作业,以及雷达回波图上目标云系作业前后反射率因子、垂直累计液水含量、回波顶高等进行对比分析,表明增雨效果明显。因此,用新一代天气雷达产品指挥人工增雨作业是有效的,回波要素变化为人工增雨效果评估提供了直接物理证据。     

新一代飞机人工增雨作业指挥系统研制与应用

飞机人工增雨的地面指挥是保证作业安全、科学作业的重要条件,为此研制了具有黑龙江省特色的指挥系统。该系统借鉴了国内同类系统的思路,吸收了其中的优点,突出了多普勒天气雷达资料的应用,决策子系统实现了作业预案的自动生成和输出,通信子系统利用嵌套在电子地理信息系统(GIS)上的实时雷达资料和卫星云图资料跟踪飞机进行指挥,随时根据作业云系的变化调整作业方案,改变飞行航线,达到安全和科学作业的目的。2年的业务运行表明该系统实用、可靠。     

提高人工增雨作业效果的建议

依靠科技进步和创新,不断提高人工增雨效果,是每个人影工作者常年为之努力的事情。其中不少成果和产品已趋成熟,完全可以在作业中应用,发挥应有的作用,下面提到的7条均属此列。一、赶早要在天气系统的前部作业,才有可能取得理想的效果,这是我国人影工作者一致的成功经验。但为什么相当多的作业仍是“马后炮”?原因分析:在技术方面存在认识上的误区,认为只有雨下了、下大了,此时催化增雨潜力才大。这是个片面认识。(1)从催化增雨机制上来分析:我国北方人工增雨都着眼于加强云中过冷水的冰晶化过程,因此对可播云的条件,基本上有3条。a.含有较…     

新一代天气雷达产品在增雨作业时机判别中的应用

利用天津新一代天气雷达(CINRAD)的基本反射率、基本径向速度、回波顶高、累积含水量等产品和地面降水实况资料,分析了2003年5月28日飑线天气过程。结果表明:在同一环流背景条件下,局地作业时机的选择正确与否,将直接影响到作业效果。CINRAD可以监测到对流云的移动及生消演变过程,在进行人工增雨作业期间,要密切注意雷达回波的发展、演变趋势,选择最佳作业时机,特别是选择发展中的对流云作业效果更好一些;并给出了雷达判别指标。     

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。     

湖南人工增雨云型的分析判别与多普勒天气雷达指挥系统的研制应用

对湖南主要人工增雨对象——积云和积层混合云作了多普勒天气雷达回波分析与判别,发现对流云在不同发展阶段回波特征有明显差异,而积层混合云持续时间长,回波特征变化小。综合分析回波强度、回波顶高、含水量、云顶温度、回波移速、回波面积等参数,得出湖南的人工增雨指标和评分规则,并依此建立地面人工增雨多普勒天气雷达指挥系统。它可实现实时指挥,发布作业预警信息以及作业方位角、仰角、用弹量等作业参数指令,结合作业点GPS信息及GIS地理信息将指导产品通过网络分发到各作业炮点。试验表明,它能有效提高对作业时机的预判能力、对作业对象的选择能力以及对实时作业的指导能力。     

多普勒雷达非降水回波在临近预报中的应用研究

本文研究了多普勒天气雷达速度图上非降水回波(不包括地物回波)的空间结构,并对太原雷达站两年多以来的多普勒天气雷达观测到的“非降水回波”的速度特征进行了深入、系统的分析。发现非降水回波的强度虽然很弱,但其速度回波显示出冷暖平流和大尺度风向、风速辐合(散)相结合的特征。统计结果表明,56次降水过程中,有52次降水发生前的非降水回波具有辐合特征,且非降水回波辐合特征的出现较本站降水发生均具有一定的提前量,为临近预报提供了一种新思路。     

多普勒雷达径向速度资料在对流天气预报中的应用

本文探讨了降水前多普勒天气雷达径向速度资料在对流性天气预报中的应用方法:图像定性分析法及EVAD技术定量分析法。并以2004年5日15时出现在石家庄的对流天气为例,详细介绍了利用这两种方法预报对流天气的步骤。通过对2004年10个对流性天气过程及其对应的径向速度资料的仔细分析,总结出几个定量的利用径向速度资料预报对流天气的指标,对流出现之前:(1)摩擦层开始出现辐合现象,辐合超前对流出现时间平均为8.2 h;(2)1.5°仰角径向速度图像上25 km范围内均出现了距离折叠现象;(3)25 km以内的低层50%出现了E或NE风,其他50%为S到SE风。另外,反查2004年5—6月径向速度资料发现:低层辐合和距离折叠均出现的日期,当天出现对流性降水的几率为77.3%。这些指标对预测预报石家庄地区对流性天气发生发展有一定指示作用,对其它地区也有一定的推广价值。     

多普勒天气雷达在阵风锋监测中的应用

本文利用多普勒天气雷达(CINRAD/SA)及常规资料,对2004年5月22日发生在江苏东北部的一次阵风锋天气现象进行了详细分析。阐述了阵风锋的反射率因子和多普勒径向速度特征,如回波强度、宽度、成因及冷锋过境前后的速度场特征等。并且探讨了阵风锋在短时预报中的应用。     

多普勒天气雷达风场产品在螺旋度计算中的应用

本文介绍了一种利用新一代天气雷达风场产品VWP计算螺旋度的方法,通过对两次大面积降水个例的螺旋度诊断分析发现,利用VWP风场产品计算的螺旋度具有较高的时间分辨率,大面积降水的螺旋度变化趋势与降水变化趋势比较吻合,螺旋度变化一般提前于降水变化,有2—3 h的提前预报量;螺旋度数值的大小与降水量的大小一般没有明显线性关系;螺旋度可以作为观测雷达站上空风场随高度变化的一个敏感因子;利用VWP风场产品来作为计算螺旋度的风场资料是可行的,比起其它风场资料更适于短时(临近)预报的业务化工作。     

天气雷达回波运动场估测及在降水临近预报中的应用

在常用的基于天气雷达反射率因子图像的相关方法跟踪回波运动的TREC(Tracking Radar Echo by Correlation)技术基础上,文中发展了一种基于差分图像(时间梯度图像)的相关方法追踪雷达回波运动(Difference Image-based Tracking Radar Echo by Correlations)技术,简称DITREC,并与TREC技术进行比较.个例分析表明,DITREC矢量场消除了TREC矢量场中由于回波型的迅速变化导致的一些无序矢量,使得DITREC矢量场的时间连续性和空间连续性好于TREC矢量场. 在TREC矢量场中不存在无序矢量的地方,DITREC矢量场与TREC矢量场基本一致.分别用DITREC矢量场和700 hPa风场作为回波运动估测场外推合肥CINRAD/SA雷达反射率因子复合扫描图,得到1 h外推降水场.以地面雨量计为标准,对外推降水场进行评估,结果表明,DITREC外推小时降水优于700 hPa外推小时降水,但其精度还与所采用的Z-R关系有关.     

江西人工增雨作业条件的雷达回波参数指标分析

根据江西省2007-2008年人工增雨作业记录和南昌多普勒天气雷达产品资料,选取了621个人工增雨作业样本,运用统计和对比的方法对样本进行分析,获得江西省人工增雨作业条件的低层反射率、组合反射率、回波顶高、垂直积分液态水含量等参数指标,并建立人工增雨作业条件判别方程。     

多普勒雷达资料动态定量估测台风小时降水量的研究

在充分考虑传统的最优化方法和概率配对法优缺点的基础上,使用一种改进的最佳窗概率配对法计算Z-I关系中的系数A和b,得到了雷达测得的基本反射率因子Z和雨量计实时测到的小时降水量I的动态关系.利用温州多普勒雷达体扫资料和浙江省自动雨量站资料,使用该方法对"海棠"(Haitang)和"麦莎"(Matsa)两个台风分别进行了动态计算,得到了不同系数的Z-I关系,进而对两个台风的小时降水量进行了定量估测.使用变分技术对估测的小时降水量进行了校准.结果表明,不同台风Z-I关系的系数差别较大,因而造成台风小时降水量的很大不同.使用雷达基本反射率来估测台风小时降水量,能够清楚表现出台风的螺旋雨带和其中的中小尺度雨团,估测的台风小时降水量与实况基本接近.经过变分校准的估测降水量可以较好地表现出台风雨带与地面中尺度流场动力结构的对应关系.误差统计分析表明,变分校准后的估测台风小时降水量要明显好于变分校准前的估测台风小时降水量.变分校准法既保留了雷达估测台风小时降水量的分布特征,又使估测的台风小时降水雨量与实况的误差明显减小.     

A STUDY ON VARIABLE QUANTITATIVE PRECIPITATION ESTIMATION USING DOPPLER RADAR DATA

With the pros and cons of the traditional optimization and probability pairing methods thoroughly considered, an improved optimal pairing window probability technique is developed using a dynamic relationship between the base reflectivity Z observed by radar and real time precipitation I by rain gauge. Then, the Doppler radar observations of base reflectivity for typhoons Haitang and Matsa in Wenzhou are employed to establish various Z-I relationships, which are subsequently used to estimate hourly precipitation of the two typhoons. Such estimations are calibrated by variational techniques. The results show that there exist significant differences in the Z-I relationships for the typhoons, leading to different typhoon precipitation efficiencies. The typhoon precipitation estimated by applying radar base reflectivity is capable of exhibiting clearly the spiral rain belts and mesoscale cells, and well matches the observed rainfall. Error statistical analyses indicate that the estimated typhoon precipitation is better with variational calibration than the one without. The variational calibration technique is able to maintain the characteristics of the distribution of radar-estimated typhoon precipitation, and to significantly reduce the error of the estimated precipitation in comparison with the observed rainfall.