多普勒天气雷达双PRF径向速度资料质量控制

双PRF技术可用于扩展多普勒天气雷达不模糊速度的间隔,但是它也会导致径向速度资料受到离散奇异值的污染,在使用径向速度资料之前,需要对其进行质量控制。通过计算每个库的径向速度与其局地中值速度的差值,定量分析了CINRAD-SA、SC、CD和CC型业务多普勒天气雷达在双PRF模式下的径向速度数据质量,在此基础上提出了一种三步式的双PRF径向速度资料质量控制算法,即首先基于回波尺度大小对径向速度资料中的孤立噪声进行过滤,其次基于局地连续性原则对落在扩展不模糊速度间隔之外的模糊速度进行速度退模糊,最后基于已知的双PRF径向速度数据错误特征进行奇异值修正,并利用CINRAD-SA、SC、CD和CC型多普勒天气雷达的双PRF径向速度资料对该算法进行了测试。数据分析结果表明绝大部分点的速度都遵循连续性原则,与其局地中值速度的偏差较小或几乎没有偏差,而那些奇异值点的速度与其局地中值速度的偏差和高、低PRF的最大不模糊速度对应。对算法进行测试的结果表明该算法能有效地处理模糊速度并合理地修正速度奇异值。使用本算法对双PRF径向速度资料进行质量控制后,在保持原有数据空间分辨率不变的情况,径向速度数据质量得到显著提高。     

"8.28"过程的多普勒雷达回波与水汽输送特征分析

利用多普勒天气雷达资料及NCEP＼NCAR逐日每6h再分析资料,对甘肃省2003年8月27～28日的连续性大到暴雨过程(简称“8．28”过程)进行了分析。结果表明：多普勒零速度线在测站两侧顺转程度不一致,是暖平流和大尺度辐合运动的叠加所造成的,这一结构为强降水的产生和维持提供了有利的水汽垂直输送和辐合上升运动;逆风区、中小尺度的辐合辐散都与强降水之间存在着密切的关系,是临近降水预报的重要指标;降水的区域和量级与水汽通量输送的大小及其辐合程度有关。     

浙江中西部一次大范围降水过程的多普勒雷达资料分析

运用多普勒天气雷达和天气图资料,对2006年7月6日出现在浙江中西部的1次大面积强降水过程进行了分析,探讨了多普勒天气雷达资料在大面积降水过程中的图像特征。发现在不同的降水时段,垂直风廓线(VWP)产品和径向速度PPI图像都表现出非常明显的特征。利用EVAD技术和变分法计算的散度和垂直速度产品,能比较直观地反映这次过程中大气各层辐合、辐散和垂直运动情况,并以此对浙江大面积降水过程发生、发展、维持和消亡的动力学机制进行了探讨。     

多普勒雷达速度场缺测区域填补技术的数值模拟

针对多普勒天气雷达探测风场时,常因大面积无回波区的存在,对提取平均散度和平均形变信息的精度有较大影响。利用Sirmans建议的技术来模拟降水回波信号,得到含有0、1、2阶谐波的平面线性速度场并进行加噪处理,得到近乎真实的多普勒速度场。对模拟的平面线性速度场人为设定无回波区,利用VAD技术和迭代法对平面线性速度场做连续性缺口和非连续性缺口的迭代法填补。数值模拟结果表明:对于模拟的无噪声平面线性速度场,迭代法可以基本无误差填补连续性累积缺口在10°到180°的速度场无回波区;对连续性累积缺口,在σ_v=2m·s~(-1),SNR≥5 dB和SNR=20 dB,σ_v≤4 m·s~(-1)的情况下,连续性累积缺口在120°以内,迭代法能较高精度地填补速度场无回波区,填补后0、1、2阶谐波误差绝对值基本能控制在15%以内,80 km距离圈上缺口处迭代前后速度相对误差均在30%以内;对非连续性累积缺口为0°～180°的平面线性速度场,在附加不同噪声条件下,迭代法均可较好地填补累积缺口在180°以内的平面速度场,且80 km距离圈上缺口处迭代前后速度值误差均能控制在15%以内。说明利用迭代法填补多普勒速度场无回波区,填补效果较好,精度较高,这对改善从多普勒速度场中提取平均散度和平均形变信息的精度有极大的帮助作用。     

一次罕见冰雹天气的多普勒雷达回波分析

运用多普勒雷达的基本反射率(R)、风暴相对径向速度(SRM)、垂直积分液态含水量(VIL)等产品,分析了2004年6月20日华北南部罕见的冰雹大风天气过程。结果表明:这次冰雹大风天气过程主要是由超级单体回波中的中尺度气旋引起的;该过程持续时间比较长的原因是“指状”回波和超级单体回波的依次发生、发展。     

船载ADCP海上标校与参数设定方法研究

针对ADCP海上标校问题,深入分析多普勒流速测量原理,并结合工作实践介绍一种海上标校方法,方法首先利用20 n mile长测线计算安装偏角与振幅因子,然后利用“4”字线内符合试验与外符合试验验证校准数据的准确性。多次海上试验表明,该方法标校精度高、作业流程简单,具有较好的实用价值。在此基础上依托大量工作经验并结合理论分析,给出一种ADCP平均时间、盐度、声速的参数设置,并通过海上试验验证了任何深度的水平流速计算都只需要换能器处声速值的结论,为ADCP的实际使用提供有力参考。     

多普勒雷达资料4DVAR同化反演的模拟研究

利用Sun等建立的同化模式和四维变分同化方法对多普勒雷达资料反演大气风场、热力场和微物理场进行了模拟试验研究.反演的基本思路是将4DVAR同化方法应用到三维云模式,定义价值函数表征雷达资料与模式预报结果之间的差别,通过极小化价值函数得到反演场,价值函数相对模式控制变量的梯度由伴随模式求取.试验结果表明,4DVAR同化技术能够从单(双)多普勒雷达资料反演大气三维风场、热力场和微物理场.各个变量反演精度高低与同化过程中变量受约束的大小程度呈正相关.速度场和雨水场反演精度较高,温度场、云水和水汽的反演精度次之,温度场的准确反演需要较长的同化时间.价值函数中加入背景场,哪怕是单点探空给出的平均场信息也有利于提高反演精度.在采用单部多普勒雷达资料进行反演时,速度场的反演误差较大.反演区相对雷达站的位置变化对速度场反演结果有一定的影响,而对其他变量的反演影响很小.两个时次的雷达观测资料基本足够提供反演所需的时间演变信息,同化更多时次的雷达资料,反演效果改进很小.雷达观测资料的缺值会显著降低同化效果,甚至可能导致同化失败,引入背景场可以改善这一状况.4DVAR同化技术对于雷达观测资料误差不太敏感.利用双多普勒雷达合成风场提供水平风场边界条件是比较准确可靠的.在反演主体离边界较远时,VAD风场也基本可用作水平风场边界条件.微物理场的反演对模式中的微物理参数化方案较敏感.     

新疆西南部一次局地对流性暴雨成因分析

利用常规地面和探空气象资料、NCEP逐6h1°×1°的再分析资料和(CINRAD-CC)多普勒雷达探测资料,对2012年7月19日新疆阿图什罕见的短时对流性暴雨形成原因进行了诊断分析。结果表明:此次天气是在南疆低涡有利的环流背景下、低层中尺度低涡促进上升运动及触发不稳定能量释放产生的;冷空气的入侵是造成对流扰动发展的重要原因,同时地面小尺度系统对触发不稳定能量释放也有一定的作用;涡散场的配置、垂直速度、低层偏东急流和强不稳定能量满足了对流发生的基本条件,而较强的垂直风切变则使风暴明显增强;从喀什探空订正图来看,修正后的探空资料中各要素对开展强对流潜势预报有很好的指示意义,有待进一步总结验证;对多普勒雷达资料的分析表明,此次强降水具有强回波、强的垂直风切变、大的垂直液态水含量和较高回波顶高等,与强对流天气的发生发展及落区有较好的对应关系。     

南宁冰雹天气类型及预报预警指标

利用MICAPS历史资料,对2000年以来南宁出现12例典型冰雹过程的环流形势进行统计,根据冰雹天气发生前的环流基本特征及各系统影响比重,归纳为高架冰雹型、高原槽冰雹型、西南暖低压冰雹型3种环流形势。并利用南宁市2009年4月12日、2017年3月18日以及2018年5月7日共3例不同类型的冰雹天气过程的探空资料、MICAPS历史资料以及南宁多普勒天气雷达产品数据,分别从天气背景、物理量场、雷达产品进行详细分析,总结南宁市冰雹预报预警的部分参考指标,得出以下结论:(1)西南暖低压的存在对南宁冰雹天气的发生起重要作用;(2)大气层结不稳定、强烈垂直风切变、适宜的0℃和-20℃高度为南宁冰雹天气的必要条件;(3)垂直液态水含量存在跃升是判断南宁冰雹是否发生的重要手段。     

春季一次暴雪过程的多普勒雷达动力学诊断

利用太原C波段多普勒天气雷达基数据资料和自动雨量站资料,对2006年4月11日发生在山西省的一次区域性暴雪过程进行了分析。应用改进的EVAD技术,定量计算垂直高度层的平均散度和平均垂直速度,并分析平均散度和平均垂直速度随时间和高度的变化以及与降雪的对应关系。结果表明：2．5km以下始终维持一个较强的上升气流,是强降雪维持的基本动力条件;整层出现辐合上升运动,且强上升速度中心的高度随时间的演变逐渐下降,同时中高层出现强辐散下沉气流与之配合时,未来2小时将出现强降雪;降雪的强度与雷达探测范围内各高度层的辐舍、辐散有着密切的关系,且辐合、辐散的增强与减弱时间早于降雪强度的增大和减小时间,这对预报降雪的生消、雪强的增大与减小提供了一定的理论依据。