华南一次强飑线过程的三维变分风场反演效果分析

利用三维变分方法对2014年3月30—31日华南一次强飑线过程进行风场反演,经与风廓线雷达探测结果、双多普勒天气雷达反演结果、原始径向速度数据等对比分析,得到如下结论：三维变分方法反演的中低层水平风场与风廓线雷达探测到的结果较为一致,且能很好地表现飑线过境时的风向切变;通过与双多普勒雷达风场反演结果对比发现,两种方法得到的风场空间分布十分相似,均能很好地表现2 km高度上系统内部强带状回波前缘的辐合线以及5 km高度上较弱的辐散;三维变分方法反演的水平风场与径向速度场有较好的一致性,2 km高度强回波带前缘阵风锋处的辐合线位置以及5 km和8 km高度上辐散区的位置均与径向速度场十分吻合;三维变分方法反演的垂直速度能较好地反映该飑线过程中气流的上升和下沉运动,平行于飑线方向的气流变化较小,而系统气流变化主要沿垂直于飑线的方向。三维变分方法反演的飑线系统的三维风场结构合理,反演结果可靠。     

SVD-En3DVar方法同化多普勒雷达速度观测资料 I. 模拟资料试验

利用WRF模式及模式模拟的资料,开展了利用SVD-En3DVar(基于集合和SVD技术的三维变分同化方法)方法同化雷达径向速度资料的试验.由于雷达观测经常出现大面积空缺,同化时引入了一种局地化方法避免远距离虚假相关的影响.试验着重研究了不同的初始扰动样本产生方法以及不同的样本积分时间对同化结果的影响.提出了一种为预报集...     

多普勒天气雷达资料在暴雨数值模拟中的同化应用

基于中尺度数值模式WRF及其三维变分同化系统WRF-3DVAR对2008年6月广西地区的一次强降雨过程,进行了多普勒天气雷达的多普勒径向速度和反射率因子的三维变分同化对于暴雨过程模拟效果影响研究。结果表明：(1）同化柳州、桂林和永州多普勒天气雷达观测资料后,模式对广西东北部地区特大暴雨的模拟效果明显改进;(2）WRF-3DVAR能够有效地同化多普勒天气雷达径向速度和雷达反射率因子,同化后使得模式初始场包含有更详尽的中尺度特征信息;(3）在高分辨率中尺度数值模式中有效地利用多普勒天气雷达资料,改善了分析场中尺度结构的描述,从而减轻了spin-up现象,能较好的提高中尺度降雨预报。     

一次夏季雷暴天气过程中闪电活动特征分析

利用探空资料、多普勒天气雷达和闪电定位仪数据,分析了2009年7月30日发生在南京地区一次雷暴天气过程的雷达及闪电数据时空演变特征。结果表明：对流有效位能Ecap比起K指数（IK）等对于对流潜势预报具有更明显的指示作用,0 ℃层和-10 ℃层高度的降低有利于雷暴云的雷电活动;整个过程以负闪为主导,闪电强度越大,闪电频数也越高,每次闪电峰值后,都对应一次谷值;闪电数据与多普勒天气雷达回波叠加后分析发现,回波的生消演变对应着闪电频数和强度的生消演变,负闪主要落在强回波中心区域,正闪零星分布于回波强度梯度较大的区域;雷达径向速度图像特征变化更能揭示闪电发生发展的机制,逆风区对应雷暴中心区域,不仅是强降水的中心区也是闪电的中心区,对逆风区的识别监测能够更好的指导雷暴预警报工作;利用雷达数据计算的云底动能施力参量,能够很好的描述支持闪电起电的热动力特征,云底动能施力对雷电增长的贡献有一段持续传输过程,该参量峰值比频闪峰值和强度峰值都约有0.5 h的提前量。     

2009年石家庄暴雪过程降雪雷达估测

介绍了天气形势和采用多普勒雷达资料进行降雪估测的原理,利用雷达与降雪加密观测资料,对2009年11月10—12日石家庄地区暴雪过程采用卡尔曼滤波法进行降雪估测。研究表明：①卡尔曼滤波降雪估测法对石家庄地区的降雪估测效果较好,尤其是对较强降雪（大于等于2 mm/h）的估测。②采用卡尔曼滤波估测法对石家庄地区进行降雪估测,要根据不同的地理特征和雷达反射率因子、回波顶高等特征采用不同的仰角进行降雪估测,与雷达降水估测的仰角选取有一定的差别。因此,充分利用雷达产品与降雪加密观测资料能够估测降雪分布,可以为决策服务提供一定的科学依据。     

基于多普勒天气雷达的火情自动识别系统

新一代多普勒天气雷达(CINRAD-SA)具有探测森林火灾的能力,由于火灾雷达回波的空间尺度仅为降水回波的几分之一甚至小几个量级,且混合在杂波中,因此难以被及早发现.为了使雷达自动识别火情(火灾)成为可能,文章提出并详细讨论了自动识别火灾回波的“火灾杂波过滤法”,以及利用非零速度距离库数和反射率距离库数来过滤降水回波的“降水回波过滤法”,并在此基础上研制了基于多普勒天气雷达的火情自动识别系统.在长达一年半时间的试运行中,系统监测到温州辖区内近百起火情,它对火情预警的命中率(POD)、误警率(FAR)和临界成功指数(CSI)分别为79％、4％和76％.在有效监测范围(距离雷达站半径约110 km)内,该系统能对森林(草原)火情进行自动识别、定位和报警,并提供每6 min一次的连续跟踪监测.这种新的火情自动识别和监测方法可为森林消防指挥部门提供更为及时、准确的火情动态信息,也为多普勒天气雷达拓展了新的应用领域.     

南极长城站地区卫星多普勒定位的数据处理及精度分析

本文论述了南极长城站地区卫星多普勒定位的数据处理工作。简要介绍定位的数学模型,并着重分析了南极地区卫星多普勒定位的结果。通过对预处理、仪器频漂、单点定位、联测定位、解的收敛状态以及广播星历误差等方面的分析,作者认为在南极地区利用卫星多普勒定位技术进行高精度大地测量或冰川运动监测等都是一种有效的定位手段。最后给出了一些有关数据与结论。     

人造卫星变轨检测算法

讨论基于多卜勒资料对人造卫星变轨的检测问题，提出对验后残差序列进行等方差检验的算法，判断卫星第1天有否变轨；还提出一种由预报残差序列估计△αk的算法，判断卫星第2、3天有否变轨，当多卜勒资料标准差为0.2厘米／秒时，计算表明，算法能可靠检测轨道半长径α改变3米以上的变轨。     

光抽运铯原子束频标的二级多普勒频移研究

结合光抽运铯束频标的具体结构,论证了用余弦傅里叶逆变换的方法推导原子速度分布的可行性;用该理论对实验系统测量的Ramsey花样进行了分析,得到铯束管中有效原子真实的速度分布,该速度分布与铯束管的具体结构对速度的要求相一致;通过速度分布精确计算了影响光抽运铯束频标准确度的重要因素——二级多普勒频移,其大小为-3．5×10-13。     

Tomographic Simulations of Accretion Disks in Cataclysmic Variables – Flickering and Wind

Cataclysmic Variables (CVs) are close binary systems where mass is transferred from a red dwarf star to a white dwarf star via an accretion disk. The flickering is observed as stochastic variations in the emitted radiation both in the continuum and in the emission line profiles.The main goal of our simulations is to compare synthetic Doppler maps with observed ones, aiming to constrain the flickering properties and wind parameters.A code was developed which generates synthetic emission line profiles of a geometrically thin and optically thick accretion disk. The simulation allows us to include flares in a particular disk region. The emission line flares may be integrated over arbitrary ‘`exposure’' times, producing the synthetic line profiles. Flickering Doppler maps are created using such synthetic time series. The presence of a wind inside the Roche lobe was also implemented. Radiative transfer effects in the lines where taken into account in order to reproduce the single peaked line profiles frequently seen in nova-like CVs.