短时强降水临近预报的思路与方法

对短时强降水主观临近预报的主要思路和方法进行综述。(1) 短时强降水(flash heavy rain)是指1 h 雨量在20 mm或3 h 雨量在50 mm 以上的降水事件。短时强降水事件的识别主要由雨强和降水持续时间两个要素确定。(2) 雨强临近估计的主要根据是天气雷达反射率因子和雨强之间的经验关系,即Z-R 关系。对流性雨强的估计,最简单易行的方法是将对流性降水分为大陆强对流型和热带海洋型两种类型,分别采用不同的Z-R 关系。雨强估计的主要误差来源包括不适当的Z-R 关系、地形对雷达波束阻挡、冰雹“污染”、强降水和冰雹对雷达波束的衰减、硬件定标偏差、被大雨淋湿的天线罩导致的衰减等。(3) 判断是否出现强降水的另一要素是降水的持续时间。沿着回波移动方向高降水率的区域尺度越大,降水系统移动越慢,则持续时间越长。对于导致强降水的β中尺度对流系统,其雷达回波的移动矢量是平流矢量和传播矢量的合成。如果平均风方向(平流方向)与回波传播方向交角大于90°,称为后向传播,此时回波移速小于平均风速,移动较慢,易导致强降水。在有利于强降水的环境条件下,含有中气旋或更大尺度涡旋的β中尺度对流系统会明显增大强降水的可能。     

中尺度对流系统产生强降水的临近预报方案

一、前言国家环境卫星、数据和情报服务处(NESDIS)在业务上应用卫星资料估算降水量的工作已有十多年了.在此工作的基础上,NESDIS现正在开发一个暴洪估算模型和临近预报方案(PROFFENS).临近预报方案包括现在天气的详细描述以及未来0-12小时的短期预报两部分(Scofield和Weiss,1977).PROFFENS的研制包括分析降了多少雨以及预报未来0-12小时内将出现多少     

几种风压场中强降水临近预报的探讨

通过简化的降水率公式、散度方程和运动学公式,在强降水上空满足风压场,(分别为高,低层地转偏差;分别为高、低层实际风)条件下,分别导出与天气尺度运动正相对散度中心对应的强降水加强,减弱及移动的判别式。并提出以此判别式作为临近预报的依据。讨论表明:在天气尺度运动正相对散度中心对应的强降水上空,满足上述条件下,高层,高、低层及低层非地转运动在地转涡度平衡态(fζ=▽2φ)附近摆动,通过高层强辐散、高层强辐散同时低层强辐合或低层强辐合引起正相对散度中心的变化,影响强降水加强、减弱。     

利用卫星云图作安顺地区短期强降水预报

用１９９４年影响安顺地区的几次强降水天气过程，对照卫星云图进行了分析，总结出３种不同类型的云系特征，探讨了云顶温度与降水的关系，并举例说明了使用方法，对在实际业务工作中的判断云与降水的关系有一定的作用。     

一种卫星和雷达资料结合的强降水临近预报方法

在短期和短时天气预报的基础上，通过对气象卫星红外数字资料的定量处理和统计分析，作出降水云系的实时降雨量估计，并根据降水云系生命史的演变和移动、传播等特征，结合天气系统分型和雷达回波资料，提出一种北京密云水库上游潮河，白河流域区域性０－３小时强降水临近预报方法。     

用日本数值预报产品预报桂林市强降水的检验

用日本数值预报产品JFUFE502，JFUFE503，对桂林市大雨以上强降水过程进行分析检验，结果表明有较好的预报能力，只是预报值偏小，在不同天气系统影响下，其预报性能也有所不同，实际运用时，给合天气形势，实际预报经验和其它预报方法进行有效订正，能提高强降水预报准确率。     

短时强降水临近预报的思路和方法

使用浙江省69个基准站2006—2015年5—9月以及同期杭州城区58个区域自动站小时降水资料,利用Gamma分布计算浙江省短时强降水的累积概率,同时综合其频率分布,揭示杭州市小时降水强度的分布特征。此外,以杭州市区为例,利用探空资料分析不同量级(≥50 mm·h^-1、30~＜50 mm·h^-1、20~＜30 mm·h^-1、＜20 mm·h^-1)小时雨强出现的环境指标,并基于核密度估计方法提取预报指标。结果表明:杭州城区出现小于等于10 mm·h^-1的降水概率高达98.4%,≥20 mm·h^-1的概率仅0.05%;受杭州湾偏东气流影响,杭州市区发生短时强降水频率相对较高,尤其是余杭区的东部和西北山区;自2008年以来杭州市区每年短时强降水日数为18~28 d,其中大于等于50 mm·h^-1的短时强降水日所占比例高达10%~20% (除2009年和2012年低于10%外);可用于预报杭州市区短时强降水的最佳环境因子依次为整层可降水量、K指数、最佳抬升指数、沙氏指数、925 hPa露点温度和强天气威胁指数;在判断杭州市区短时强降水强度上表现最好的环境因子为整层可降水量,其次是850 hPa垂直速度和925 hPa散度。

     

短时强降水临近预报的思路与方法

利用高密度地面自动站逐小时降水观测资料,分析了河南省2010-2015年雨季（5-9月）短时强降水（flash heavyrain,FHR）的时空分布特征。主要结果如下：河南省FHR集中发生在7、8月,其中7月最多,8月次之;河南雨季FHR量、降水贡献和发生频率的局地差异明显,主要存在4个大值区,即豫北黄河以北地区、豫东商丘地区、豫西南伏牛山以南以东地区、豫南沿淮及其以南地区;地形对降水的增幅作用显著,且主要是通过增加FHR发生频次实现的;FHR频次日变化呈明显的双峰结构,傍晚至凌晨的前半夜为FHR频发时段;4个大值区内FHR频次日变化差异明显,如黄河以北地区其日变化幅度较大、呈单峰型,而沿淮及其以南地区其日变化幅度较小、呈持续活跃型;大部分FHR前后都伴随着连续降水,降水过程的持续时间主要在1~8 h之间,持续时间大于等于3 h的过程主要位于两个与地形密切相关的高频集中区,即伏牛山以东支脉的喇叭口地形区和沿淮及其以南地区。

     

短时强降水临近预报的思路与方法

从物理机制、预报技术方法等方面,讨论了短时强降水和暴雨的异同。主要结论包括: (1)充沛的大气可降水量是形成暴雨或极端短时强降水的必要条件,但对于非对流大尺度降水(层状云)过程,对流层低层的净水汽平流量或水汽通量辐合的强度是判断降水强度的核心因子,这也是大范围暴雨预报分析过程中的关键因素;对于中尺度层云降水过程,水汽垂直输送量和气柱内水汽的净平流量则同等重要;对于对流过程,如果不考虑蒸发过程,瞬时降水强度主要决定于水汽垂直递减率(而非整层大气可降水量)和低层大气对流有效位能(CAPE)而不是整层大气的CAPE。(2)降水强度与实际有效凝结率(形成地面有效降水)关系密切,而有效凝结率与云的形态结构特征直接联系;从另一角度看,对流云的形态特征由大气层结状态和环境风垂直切变决定。(3)对于天气尺度系统造成的大范围稳定性降水过程,降水的持续时间取决于天气系统的移动速度,更确切地说,是降水区域上空水汽辐合维持时间的长短;对于对流降水过程,降水持续时间则取决于对流系统的尺度、移动速度和传播特征。

     

短时强降水临近预报相对准确率的探讨

利用深圳市城市气象探测网110个自动站5年每分钟的观测资料,对深圳市短时强降水(20 mm/h)的气候特征进行了系统的分析。在平均200 km2的预报单元上,要定时、定点、定量地预报短时强降水等小概率事件,目前的预报能力是有限的,如果严格按TS标准评分,第1小时的准确率在10%以下。按照TS评分的基本思路,以人口密度为权重,从公众亲历事件的角度,提出一套相对准确率的定量计算方法,按此方法 2013年深圳市全年短时强降水预报质量第1小时的相对预报准确率为41.6%、第2小时为15.2%、第3小时为8.2%,亦即第1小时的预报具有实用价值,第2小时的预报可供参考,第3小时以上的预报有待今后预报系统的不断总结、完善和提高。     

北京城区夜间强降水的统计预报

本文从夜间强降水天气分析着手,采用天气形势、单站指标等消空方法,应用线性分析的统计学理论,建立了北京城区7、8月份夜间强降水预报方程。分析发现,本地潜在不稳定条件σ_L~*和水汽条件是很好的消空指标,且与预报因子间存在着差异。历史拟合率或回报率与实际预报的检验表明,预报方程总的预报效果是令人满意的。     

多尺度合成的降水临近预报技术

基于我国新一代多普勒天气雷达观测资料,以梅雨锋等大范围降水为主要研究对象,研究了降水临近预报方法.根据暴雨回波的多尺度特征等,研究暴雨回波的尺度滤波,分割、匹配等处理技术;根据不同尺度回波生命史来约束其预报时效,得到分尺度下的降水预报场,实现暴雨回波多尺度的合成降水量临近预报;将分尺度与不分尺度降水预报结果进行了比较.结果表明,针对大范围强降水多尺度合成的降水量临近预报方法,因不同尺度的回波外推考虑了各自运动的特性及其生命史的差异,预报精度有所提高.     

新疆短时强降水落区的分析和预报

利用常规高空气象资料、物理量场、ＧＭＳ－５卫星数值化云图,对新疆短时强降水落区的预报方法进行了综合分析．结果表明：采用其他方法预报新疆短时强降水落区时,其范围与实际降水区偏差较大,并且牵涉面广,不利推广;而利用物理量场和ＧＭＳ－５卫星数值化云图,能够较好地预报新疆短时强降水落区,落区范围与实际强和水区偏差〈１００ｋｍ。     

暴雨强度公式的图解法

对１９６３－１９８７年４－１０月降水量自记记录进行分析，从中每年挑选４次高强度降水，通过降水资料的频率调整用图解法编制暴雨强度公式。     

雷暴区域追踪矢量与雷暴单体追踪矢量融合临近预报研究

雷暴追踪矢量的准确性是决定短时临近降水外推预报效果的关键。以TREC（Tracking Radar Echoes by Correlation）为代表的区域追踪和以TITAN（Thunderstorm Identifiation,Tracking,Analysis,and Nowcasting）为代表的单体追踪是追踪雷暴移动矢量的两种典型方法。TREC基于追踪格点雷达回波数据得到,能较好体现层状云降水和对流云降水系统的区域总体移动趋势;TITAN可以识别、分析雷暴的二维和三维属性,自动跟踪雷暴的移动速度和方向,形成雷暴单体移动矢量,能够更好地刻画小尺度雷暴单体的移动速度和方向。将TREC和TITAN两种移动矢量进行融合,生成新的外推移动矢量,既保留了TREC方法在刻画大尺度雷暴总体移动趋势信息方面的特长,又能充分发挥TITAN方法在刻画小尺度雷暴运动细节信息上的优势。融合试验表明,采用TREC和TITAN两种降水移动矢量融合的新技术,可以一定程度改进降水外推移动矢量场估计的准确度,提升降水落区和强度外推预报的准确度,对改善北京地区降水临近预报水平具有一定正效果。      

特殊风压场中强降水临近预报的探讨

通过简化的降水率公式、散度方程和运动学公式,在强降水上空满足特殊风压场(高层地转偏差大于实际风)和(低层地转偏差大于实际风)的条件下,导出了与天气尺度运动的正相对散度中心相对应的强降水加强、减弱及移动的判别式。并以蚌埠为例定性地作了临近预报,结果与实况一致。讨论表明:在天气尺度运动正相对散度中心对应的强降水上空,满足上述条件下,高、低层非地转运动在地转涡度平衡态(fζ=▽~2φ)附近摆动,通过正相对散度中心的变化,影响强降水加强、减弱。