一种基于快速傅里叶变换的多普勒天气雷达弱杂波识别方法

多普勒天气雷达探测时常会出现电磁干扰和超折射等杂波干扰问题,通过对弱径向干扰回波的规律性特征分析,提出了一种基于快速傅里叶变换的多普勒天气雷达干扰回波识别算法,并成功应用于多普勒天气雷达径向干扰回波的识别中。研究表明,一些干扰回波具有明显的空间周期性规律,对反射率因子进行快速傅里叶变换,得到的频域上能量分布具有与常规回波明显的差异。依靠这些差异可以较好地对一些弱的干扰回波进行识别并剔除。该方法对径向上离散分布的干扰回波均有较好的识别能力,但对相对均匀和密实的径向干扰回波识别能力较弱。     

单多普勒雷达对一次龙卷过程的观测和分析

本文利用泰州S波段多普勒雷达观测资料和探空、地面资料对2013年7月7日发生在江苏高邮的一次龙卷过程进行分析讨论。此次龙卷过程由超级单体风暴引发,环境分析显示高邮地区低层位于急流辐合区,高层位于急流辐散区,有利于对流发展。龙卷发生前具有强对流不稳定度和中等风切变。雷达回波资料分析显示超级单体在成熟阶段出现明显的钩状回波,有界回波区以及悬垂回波的特征。旋转速度最强时,有龙卷产生,之后超级单体进入消亡过程。底层强垂直风切变和垂直速度不均匀分布,有利于激发龙卷天气的发生或者促进龙卷天气的维持发展。     

合肥一次低空风切变的观测与分析

本文基于合肥地面观测、机场自动观测系统(AWOS)、多普勒雷达、探空及FNL 0.25°×0.25°等资料,分析了2015年8月6日合肥一次较强风切变天气过程,并对其形成机理进行研究。结果表明:低空风切变发生前,肥西地区不稳定能量及上升气流较为活跃,有利于对流云团的发展。地面自动气象站的观测资料表明,低空风切变发生时,近地层的风向、风速和温度等气象要素均有突变;风暴的质心高度、最强回波高度和风暴顶高迅速下降,空中气流快速下沉,至近地面向四周辐散,因此该风暴属于下击暴流性质;径向速度图中明显的正负速度对也印证了低空剧烈的风向和风速切变。     

定点式横向声学多普勒流速剖面仪应用研究

介绍了应用定点式横向声学多普勒流速仪进行实时流量在线监测方面的比测率定研究工作。主要从设备选型、安装位置、代表流速计算、单元流速区间选择、关系率定、精度评定、测点流速分析等方面进行了分析研究。通过设备选型、安装位置、单元流速区间选择等多方面的比较分析,选择最佳方案,进行比测分析,率定出代表流速与断面平均流速的关系。重点对设备安装位置、单元流速区间的选择、流速横向分布等进行比较分析,对于其他测站的类似H-ADCP监测方案有一定的指导意义。     

基于Hybrid EnSRF-En3DVar的雷达资料同化研究

基于WRF模式构建了Hybrid En SRF-En3DVar同化系统,该系统使用En SRF方案直接更新集合扰动。利用构建的同化系统针对台风"桑美"分别进行集合协方差权重敏感性试验和同化雷达不同观测资料的敏感性试验。集合协方差权重敏感性试验发现:当集合协方差权重分别为0.25、0.5和0.75时,同化效果优于3DVar试验,其中0.75的集合协方差权重试验得到了分析场的最优估计;当集合协方差权重为1.0时,分析场最差。同化雷达不同观测资料的敏感性试验表明,联合同化雷达径向风及反射率能有效改善大气湿度场和风场,但对风场的改善效果不如仅同化雷达径向风好。将En SRF集合扰动更新方案与扰动观测方案综合分析发现,扰动观测方案集合离散度较小,计算代价大,En SRF方案优于扰动观测方案。     

基于模糊逻辑的风廓线雷达功率谱数据质量控制研究

随着风廓线雷达组网观测系统建设的推进,质量控制是提高风廓线雷达观测资料应用效益的重要环节。通过介绍风廓线雷达回波信号的产生机理、信号与数据处理流程,研究了风廓线雷达多普勒功率谱的湍流回波与干扰回波的特征,给出了功率谱的特征量,提出了基于模糊逻辑提取大气湍流回波信息的质量控制方法,改进了多普勒速度估算的准确性。为检验质量控制方法的可靠性,以合肥2008年6月4日10:42:16(北京时,下同)东波束和8日10:36:20西波束的多普勒功率谱数据处理为例开展了风廓线观测资料质量控制的个例试验分析,结果表明处理后观测资料的可用性较好。     

多普勒与伪码相位值结合的A-GPS快速定位算法研究

辅助全球定位系统通过蜂窝网基站提供给A-GPS接收机捕获辅助信息、辅助星历、时间与概略坐标,解决了微弱信号下的定位问题。从信号捕获到完成跟踪,解码导航电文需要经历相关锁定、相位锁定、比特同步、帧同步等过程,在信号很弱以至于无法实现帧同步、不能解调卫星TOW的情况下,常规定位算法无法实现定位。文中提出多普勒与伪码相位结合的A-GPS快速定位算法,利用伪码相位值进行伪距重构法消去整数毫秒伪距中隐含的公共误差,利用多普勒定位提供的初值保证初始位置和时间误差在0.5光毫秒以内,实现了粗时间、粗位置辅助下利用多普勒与伪码相位值的A-GPS快速定位。     

京津冀大暴雨个例中尺度诊断分析

利用NCEP再分析资料、地面加密降水资料、雷达资料,采用Shuman-Shapiro滤波方案对2005年8月16日京津冀大暴雨的大尺度流场和中尺度系统进行诊断分析。分析表明：暴雨发生在高低空流场及中低纬系统配置非常有利的天气背景下,是多种尺度天气系统相互作用的结果;在对流性不稳定层结中,冷空气沿等熵面侵入到中尺度辐合系统中,激发了中尺度低涡的迅速发展,在孟加拉湾和南海源源不断输送的水汽配合下,导致了暴雨的发生;中β尺度对流雨团发生在滤波后1000hPa等压面的低涡中心北侧和850hPa中α尺度辐合线南侧,呈现暖式切变的降雨特征。     

用天气雷达回波强度资料估测降水

利用2004年兴义多普勒雷达体扫复合仰角的强度回波资料及自动站雨量资料,在贵州省黔西南地区进行降水估测。综合考虑了地理环境、气候、距雷达中心距离等3个因素,对下属的8县1市进行降水估测,运用了不同仰角进行多次实验,最后运用最小二乘法得到该区域的Z-I(反射率因子-降水)关系,选取2005年1-7月的部分资料进行检验对比,并对降水误差从地理环境、雷达性能等多个方面进行分析。结果表明,用此方法得出的Z-I适用性较好,准确率较高,为降水估测提供了较可靠的判据。     

多普勒天气雷达探测揭示的台风云娜(Rananim) 登陆前后特征演变研究*

温州多普勒天气雷达(CINRAD-SA)建于面临东海的大罗山顶(海拔714m),探测环境较好,它对0414号台风云娜(Rananim)进行了系统性跟踪探测,取得了完整的基数据资料。应用该多普勒天气雷达连续探测资料,配合地面中尺度自动站加密观测资料,通过云娜台风登陆前后的螺旋云带、台风"眼"眼壁、垂直累积含水量和降水量与眼区速度谱宽、台风内中尺度环流等分析,研究了登陆前后台风强度和雷达径向速度的演变特征;同时使用MM5(V3.6)中尺度数值模式结合雷达数值产品分析,就地形对台风演变特征的影响进行了研究,初步揭示了地形影响的一些主要演变特征。研究发现:云娜台风中心登陆之前,位于海上的台风"眼"眼壁在8km高度以下基本垂直,在8km高度以上"眼"的直径明显增大。当台风登陆时,由于受地形影响,其眼壁出现向前或向右前方倾斜,台风"眼"内回波由低层向高层"填塞"。台风眼"填塞"后,台风环流重又加强,使得强回波主体(＞35dbz)仍可保持眼壁轮廓并能持续相当一段时间,这一现象在数值试验中得到了证实;在台风暴雨系统中垂直累积液态水含量(VIL)相同时,由于液态水含量的密实程度不同"降水效率"差异极大,有时可使降水量的差异达到2.5倍甚至更大;台风登陆时,眼壁速度谱宽急剧变化,从到达陆地眼壁前部的低层起到高层增大。多普勒速度谱宽的这种变化与低空西南急流的维持与否相一致。在3~5km高度以上,谱宽较为稳定,表明该高度层的西南急流稳定维持;台风登陆时,受到地形和山脉影响,最大风速半径及台风环流强度随时间的推延,低层最大环流中心移速减慢、最大风速半径开始缩小;台风暴雨的降雨强度与其气旋性涡旋的动力辐合上升强度趋于一致,从多普勒径向速度场产品可以直观地识别、判断和分析辐合辐散运动与冷暧平流的迭加风场。强降水区集中在台风的右前侧,与台风回波强度的不对称结构相一致,并有明显的"眼"的形状。台风环流在乐清砩头、永嘉中堡附近喇叭口状地形幅合作用显著;东南气流与北雁荡山脉形成的较大夹角,对暖湿气流强迫抬升作用十分明显。