1993年5月5日甘肃等地特大沙尘暴成因分析

运用1小时间隔的 GMS-4数字展宽红外资料和部分常规气象资料,分析了1993年5月5日下午至夜间发生在甘肃、宁夏等省(区)部分地区罕见特大沙尘暴的形成原因。结果指出,这场沙尘暴主要由冷锋前部的一次飑线活动造成的。飑线的形成,是冷锋强迫出的小对流单体群和冷锋云系分裂出的云区合并及与中纬度地区短波槽云系相互作用的结果,飑线的强烈发展,则是飑线云系、中纬度短波槽和孟加拉湾强热带风暴登陆后向北伸展云系三者之间的相互作用。以及局地性强烈增温共同造成的。飑线的移动大体与700—500hPa 间的平均气流方向一致。最后对此飑线的可预报性问题作了讨论。     

利用FY-2F数据检测快速发展对流

快速发展对流RDC(Rapid Developing Convection)是灾害性天气发生的先兆。如何利用卫星遥感技术快速捕捉到RDC信息,是天气临近预报非常关注的内容。随着中国FY-2F气象卫星快速扫描工作模式的业务化,可提供时间分辨率为6 min,空间分辨率为5 km的多通道快速扫描数据,这使得利用卫星检测RDC业务化成为可能。本文根据FY-2F多通道快速扫描数据的特点,设计了一种快速发展对流检测方法。该方法主要根据云顶快速降温率CTC(Cloud Top Cooling rate)的多通道判识,设计了带有3个测试的CTC过滤器,过滤之后得到每个RDC的局部亮温极小值点,然后以该点为中心对周围像元进行漫水填充,得到快速发展对流体。对2013年8月(94°E—129°E,11°N—26°N)的扫描数据进行试验验证,结果表明,本文方法对RDC检测的准确率POD、误报率FAR和临界成功指数CSI分别为0.89、0.15和0.77,能够较为准确地检测快速发展对流。     

2002年7月20～25日揭示的热带水汽羽和暴雨的关系

利用GMS-5水汽图像和NCEP/NCAR 1°×1°再分析资料,分析了2002年7月20~25日梅雨暴雨过程中热带水汽羽的变化及其与物理量场的配置。结果表明热带水汽羽和暴雨之间存在密切联系,(1)有一条热带水汽羽始终和暴雨相伴,其走向从孟加拉湾向东北方向延伸到朝鲜半岛,热带水汽羽不单体现了水汽在对流层中、高层的平流,实际上还反映了对流层整层深厚的水汽沿着水汽通道向北输送。其中,低空急流对水汽涌的输送起到了积极的作用,每一次水汽向东北方向涌动时,其东南侧都伴有低空急流,并且急流核跟随水汽涌一起移动。中尺度对流云团在急流的左前方生成和发展,它们也跟随水汽涌一起移动。(2)热带水汽羽的北部边界大致与高空急流轴平行,暴雨云团一般出现在西南风高空急流入口区的右后方,距离急流轴约3个纬距的地方。高空急流的存在为MCS提供了很好的质量外流途径,即辐散机制,有利于MCS的发展。(3)在暴雨过程期间,热带水汽羽内维持有一条θse≥350 K的脊轴,走向和热带水汽羽平行。低空θse脊轴不单指示了低空高能量的位置,其上或附近也最有可能存在明显不稳定的区域,因此也是暴雨容易出现的地方。另外,在热带水汽羽中也维持着一条窄而强的正涡度带,位置和走向均和低空sθe脊轴相吻合,体现了低层的动力抬升机制,正涡度中心基本和MCS相对应。     

2021年2月北美极端低温暴雪的卫星遥感监测

利用气象卫星数据和欧洲中期天气预报中心ERA5再分析数据,在开展卫星数据误差分析的基础上,研究2021年2月北美冬季风暴乌里发生的气候背景、发展演变、极涡活动对乌里的触发作用及造成极端低温和降雪的大气影响因子等。结果表明:与ERA5温度相比,FY-3D/VASS温度在北美地区100,400 hPa和850 hPa的平均绝对偏差分别为1.14℃,1.44℃和2.63℃,可满足冬季极端冷事件监测服务需求;2021年2月北美大陆冷空气活动关键区(50°～80°N,50°～150°W)西部温度较历史同期偏低4～8℃,2月上旬冷空气强度最强,温度距平百分比达70%;在东北太平洋暖高压脊引导下,极涡加强南下,极涡中心西侧横槽转竖过程中冷空气向南爆发,对流层中高层高位涡异常南伸为乌里的生成提供了高层动力强迫,低层冷空气南下和墨西哥湾沿副热带高压西侧向北输送的暖湿气流在美国南部交汇,触发了乌里低层低涡及云系的快速发展;造成强降雪的风暴乌里云系具有对流特征,冷锋云带和头部云顶亮温大部分低于-40℃,部分低于-52℃,闪电活跃。     

影响中尺度对流系统移动的知识发现

空间数据挖掘是近年来迅速发展起来的面向应用的新技术。运用1998年夏季日本静止气象卫星(GMS) 探测反演出的红外辐射亮温资料和国家卫星气象中心高分辨率有限区域分析预报系统产品中的数值格点预报资料 (HLAFS) 对青藏高原上的中尺度对流系统 (MCS) 进行了自动追踪。在此基础上,运用空间关联规则研究了移出高原的MCS与其环境场之间的关系,结果表明, 在400 hPa这一层次,等压面高度、相对湿度、涡度、散度、垂直速度这5 个物理量是影响其移出高原的主要因子;而在500 hPa 层次,移出高原的MCS与等压面高度、相对湿度、温度、垂直速度和K指数关系密切。     

广西气象台新型中短期预报业务流程

介绍了广西气象台新型预报业务流程的技术路线和主要功能。该流程投入使用后，使预报员基本摆脱传统的纸上作业，转向计算机工作平台，实现了预报作业方式的转变。     

青藏高原中尺度对流系统的时空演变特征及规律

利用1998年6～8月地球静止气象卫星（GMS-5）的青藏高原逐时红外遥感云图计算得到的云顶黑体辐射温度（TBB）资料，与青藏高原高分辨率有限区域的数值预报值相结合，运用计算机自动识别与跟踪等技术，对青藏高原上的中尺度对流系统（mesoscale convective systems，MCS）的移动和传播规律及其与周围环境物理量场的模型关系进行了研究，并以决策规则和概略模型图的形式对研究结果作出了有效的表达。     

卫星遥感揭示的青藏高原上MCS活动特征及东移传播

利用1998年6—8月日本GMS红外辐射亮温(Tbb)资料，对高原上中尺度对流系统(MCS)的活动进行了自动追踪，得到了高原上夏季MCS的大小、强度、活动区域及生命史、形状特征。在此基础上，利用国家气象中心高分辨率有限区域分析预报系统(HLAFS)的数值分析格点值，研究了MCS的东移传播与其周围环境场物理量之间的关系，建立了400hPa和500hPa两个层次上有利于MCS移出高原的物理量场概略模型图。     

流形群运动目标自动识别与跟踪模型结构及参数的最优配置

探讨了用流形群运动目标的形状、纹理特征，以及它们的空间面积的重叠度来构建多种适合流形群运动目标自动识别与跟踪的匹配模板的方法。通过最大欧几里得贴近度的择近原则，实现模板匹配，完成目标识别；通过对匹配模板的交替更新和交叉匹配算法，实现目标跟踪。为了提高识别与跟踪的准确度和效率，对识别与跟踪模型结构及参数进行了优化组合，建立了一种适合计算机自动识别和跟踪类似中尺度对流系统(MCSs)的流形群运动目标的优化模型，即多级串行和多级并行模板匹配的识别与跟踪模型，并提出了基于此模型的快速识别与跟踪算法及技巧。用优化了的多级串行识别与跟踪模型及快速跟踪算法，对1998、1999、2000、2002年6～8月的青藏高原上空MCSs进行了识别与跟踪试验。试验结果表明，其准确率高达90％。