新一代天气雷达(CINRAD/CD)探测环境保护计算方法

近年来,随着经济社会发展,城市高层建筑不断呈现,其建设高度已经涉及到位处高处位置的天气雷达站气象探测环境保护问题。为了精确测算天气雷达探测环境保护指标,使城市发展与气象探测环境保护不产生冲突,有效保护雷达站探测环境不遭受破坏,根据《气象探测环境保护和设施保护办法》第十一条和《贵州省气象条例》第九条对天气雷达站探测环境保护的相关技术规定,结合新一代天气雷达(CINRAD/CD)的电磁工作原理与探测特性指标,拟出新一代天气雷达(CINRAD/CD)探测环境保护计算方法,对目前开展气象审查城市建设项目是否对雷达站探测环境构成影响提供了算法技术蓝本。本算法已通过中国气象局和贵州省气象局业务主管部门的审核认可。     

榕江双偏振雷达与三穗雷达在黔东南一次大暴雨过程中的应用对比分析

为进一步提升黔东南三穗CINRAD-CD雷达及榕江双偏振雷达产品在山区强降雨过程中的应用能力,提升短临预报预警服务水平,对2部雷达在2022年7月18日大暴雨过程中观测和定量降水估测的差异进行对比分析。结果表明：榕江雷达总体探测能力强于三穗雷达,在黔东南州西部地区,由于雷公山地形阻挡作用,榕江雷达对低层探测能力减弱,在黔东南州中部及以东地区榕江雷达探测能力明显强于三穗雷达;2部雷达探测得到的组合反射率因子峰值与地面分钟降雨量峰值对应关系较好,当降雨减弱时,三穗雷达衰减更明显;三穗单偏振雷达对降水的起止时段及累积降水量的估测能力明显不足,而榕江双偏振雷达QPE产品对降水起止时间及降雨定量估测结果基本接近实况,在业务应用中具有较高的参考价值。     

L波段探空雷达维护维修技巧

通过对武都气象观测站L波段探空雷达维护维修记录整理、归纳、分析,从中提炼出L波段探空雷达故障排查顺序和维护维修技巧,缩短维修时间,提高维修效率,供雷达机务工作者参考。     

针对一次对流云降水反演大气垂直运动速度及雨滴谱

反演大气垂直速度和雨滴谱分布是研究云降水机制和云微物理信息的重要内容,对人工预报天气、干预天气都有重要意义。针对2021年8月29日安徽省内毫米波雷达探测到的一次对流云降水过程,处理毫米波雷达的功率谱数据并进行大气垂直速度和雨滴谱反演。在小粒子示踪法的基础上引入改进小粒子示踪法：选取有效云信号段中最小功率对应的谱点作为反演大气垂直速度的示踪物。首先,根据改进前后的小粒子示踪法分别从功率谱数据中反演大气垂直速度,并跟基数据反演大气速度的结果展开对比分析。进一步得到粒子在静止空气中的下落速度,根据现有粒子下落速度-粒子直径之间的经验公式计算反演粒子直径。研究表明：(1) 采用改进后的小粒子示踪法反演大气垂直速度得到的结果比小粒子示踪法得到的结果更精确,在云层内部两者误差较大;(2) 进一步得到粒子下落速度,结合探测时段的天气状况,得到的粒子速度与大气速度可很好地契合,跟对流云天气情况信息大致吻合;(3) 粒子浓度是反演雨滴谱分布时需要注意的主要参数,云在快速发展过程中,内部粒子持续朝外部扩张,云内部的粒子浓度较小,云边界的粒子浓度反而较大。     

1713号台风“天鸽”与1822号台风“山竹” 大风过程对比及成因分析

利用常规观测、地面自动气象站、FY-2E 卫星红外云图以及多普勒天气雷达资料等,对登陆珠江三角洲沿海的1713号台风“天鸽”和1822号台风“山竹”的大风过程进行对比及成因分析。结果表明：台风本身的强度、结构及其变化对台风的影响范围、出现时间和持续时间有密切关系;地面气压场的分布对台风大风的出现时间起到了重要作用,且气压梯度加大有助于增加大风影响范围和影响时间;“喇叭口”地形的狭管效应对风速有加强作用。卫星云图对预测台风大风的影响时间和影响范围有一定参考作用;当台风中心进入雷达的监测范围时,雷达产品可以有效估测风速大小、影响时间和影响范围。     

基于标准差分析法的S波段双偏振雷达数据质量评估

文章针对S波段双偏振天气雷达设计了一种改良的标准差分析方法,用以评估雷达数据质量,通过评估2022年2月-10月成都雷达基数据的数据质量,得到了如下结果：（1）对于正常雷达数据,改良的标准差计算方法与原始方法能得到相同趋势的标准差分布结果,计算异常雷达数据的标准差时,能得到更优的标准差分布结果。（2）成都雷达Zh数据质量存在较大波动,标准差低于SDZh标准值的比例仅43.67%。（3）成都雷达Zdr和CC数据质量较好,标准差低于SDZdr和SDCC标准值的比例分别为84.09%和87.10%,φdp的数据波动较大,标准差低于SDφdp上限的比例仅34.54%。     

新一代多普勒天气雷达强度定标研究

天气雷达回波强度的强弱直接影响预报员对降水强度的判断,在重大气象灾害天气过程中,回波强度偏差有可能导致漏报而产生无法挽回的损失,中国气象局提出“到2022年底全国新一代天气雷达反射率因子标准偏差平均值从4.5dB降低到3.5dB”的目标,就是为了提高雷达监测均一性,降低客观因子对预报质量的影响。本文对岳阳、长沙、湘潭、益阳雷达产品对比分析,利用数据平均偏差方法计算雷达回波强度的扩散特征,得出岳阳雷达回波强度较其他三部雷达均偏弱约4dB以上的结论,并采用“对点测量”方法对岳阳雷达进行重新标定,将平均偏差降低至2.5dB以内,降低了中尺度区域内不同雷达之间的平均偏差,有效增强了回波强度一致性,对提高雷达业务可用性具有十分现实的意义。     

双线偏振雷达在广州“3.19”降雹过程中的应用分析

针对2016年3月19日发生在广州北部的从化和花都地区的一次冰雹过程,基于广州S波段双线偏振多普勒天气雷达和花都风廓线雷达以及NCEP再分析资料,详细分析此次过程的天气背景和雷达回波及雷达参量演变特征。结果表明,在此次冰雹过程中,回波强度普遍大于50 dBz,回波顶高在10 km以上,有明显的三体散射、气旋式辐合、高层回波悬垂和强风暴顶辐散等特征。双线偏振雷达各偏振参量（反射率因子Z_DR、单位差分传播相移K_DP和相关系数ρ_HV）反映出冰雹云的典型特征:在基本反射率大、Z_DR小、ρ_HV小的区域出现冰雹,Z_DR值通常为-1.0~0.2,ρ_HV值普遍为0.7~0.9;ρ_HV和Z_DR在低仰角的表现比高仰角更有效;K_DP有一定指示意义,但判别效果不明显。采用的双线偏振雷达算法产品识别粒子相态结果容易出现空报现象。      

三维变分方法反演风场的效果检验

为研究三维变分方法反演风场的能力、在不同天气系统中的适用性以及在实际业务工作中的应用潜力,利用广州、深圳、海口、湛江、龙岩和厦门六部多普勒天气雷达构成三个双多普勒雷达系统,选取热带风暴、飑线和层状云降水三种不同类型的天气过程。以双多普勒雷达反演的风场为"真值",对风场三维结构进行了对比分析,并根据绝对误差、均方根误差和相关系数进行了定量的效果检验。结果表明,使用双雷达资料进行三维变分方法反演获得的风场结构与各类型天气的基本特征一致,能够较好地反演出飑线系统低层强对流区前缘阵风锋处的风场辐合以及热带风暴的气旋式环流。基于单部雷达资料和双雷达资料得到三维变分风场对比表明,使用单部雷达资料不能很好地表现强天气过程中的风场结构,对热带风暴的涡旋结构和飑线系统内部的辐合线结构的反演效果都较差,只有在风向沿雷达径向时才能得到较准确的风场结构;同时使用两部雷达资料进行风场反演,不仅降低了水平风向的反演误差,而且解决了单雷达反演风场时,雷达径向风分量反演结果较好、切向风分量反演结果较差的问题。误差分析结果表明水平风速和水平风向的反演结果都比较可靠,层状云降水的风场反演效果优于热带风暴和飑线系统的风场反演效果。     

双偏振雷达对贵州一次强对流过程的应用分析

利用习水双偏振雷达对2021年5月2日发生在贵州西北部的一次冰雹、短时强降水过程进行分析,结果表明：双偏振雷达能够很好区分出冰雹和短时强降水,并可以分析出冰雹相态演变：高空出现明显的冰雹特征(差分反射率因子Zdr、差分相移率Kdp小于0 dB,相关系数CC为0.9～0.95),随着高度降低Zdr和Kdp从负值向正值转变,CC增加到0.95左右,表明冰雹在下落过程中融化为包裹着水膜的小冰雹并伴随降水,这与地面观测事实一致。观测到CC谷、Zdr弧、Zdr柱、Kdp柱和典型的三体散射双偏振特征,这些特征对雹暴的演变有指示作用。短时强降水回波的Zdr和Kdp随反射率因子强度的增大而增大,CC＞0.95,Kdp大值区能更好的指示出短时强降水的位置。