一次有冷空气侵入的梅汛期大暴雨过程诊断分析

利用常规观测资料、NCEP 1°×1°再分析资料及雷达资料,对2014年6月浙江中部地区一次有冷空气侵入的梅汛期大暴雨过程进行了诊断分析。结果表明:短波槽携带冷空气与西南暖湿气流交汇所形成的低涡切变是大暴雨过程主要影响系统;冷空气侵入使垂直方向上形成上冷下暖的不稳定结构,在暴雨区域上空始终对应有配合垂直上升运动中心的低层辐合中心,同时800-900 h Pa的干冷平流向低层的输送对暴雨维持有重要作用。冷空气侵入加剧了低层大气的对流性不稳定,大暴雨的产生与低层大气对流性不稳定的加剧和不稳定能量的释放有密切关系。湿位涡正压项(MPV1)表明大气处于对流不稳定状态,斜压项(MPV2)由负转正发展使垂直涡度得到较大增长,从而为暴雨提供了很好的垂直动力条件。根据雷达速度图上高低层冷暖平流及实况反射率回波,可以初步判断降水的强弱和发展趋势。     

一次降雨过程风廓线雷达特征

为应用风廓线雷达监测降水天气,通过对2006年南京地区一次春季降雨过程的边界层风廓线雷达探测数据和自动站雨量数据进行对比分析和相关性统计,研究了降水发生、维持和消亡期间风廓线雷达资料的变化特征,分析风廓线雷达垂直速度、速度谱宽与降雨强度之间的相关性。结果表明：当降雨临近时,风廓线雷达水平风廓线上的空洞逐渐消失,当降雨结束时空洞再次出现,且伴随着低空急流的出现降水明显增强。随着降雨的发生,风廓线雷达产品的垂直速度、速度谱宽和折射率结构常数值均明显增大。整个降水期间,550 m高度层以下的垂直速度与降水量存在显著线性负相关,450-950 m高度层之间的速度谱宽与降水量存在显著线性正相关,可见垂直速度、速度谱宽的变化与降水强度关系密切;当垂直负速度变小或速度谱宽变大时,降水增强的可能性增大。研究结果揭示了风廓线雷达垂直速度、速度谱宽与降雨强度之间的内在联系,可为风廓线雷达应用于降雨天气的监测。     

基于高分三号数据的干涉测量研究

合成孔径雷达技术与传统测量技术相比,实现全天时、全天候对地观测,并监测地面的形变信息。2012年前,INSAR研究和应用团队仍然停留在依赖于国外数据的窘迫现状。随着资源三号、环境一号卫星的发射,作为光学卫星为我国测绘事业提供不少便利,但是国内并没有一颗真正意义的SAR卫星。2016年,高分三号作为首颗SAR卫星解决国内SAR卫星数据短缺的问题,研究高分三号卫星的InSAR能力,同时将高分三号卫星应用范围得以拓展。本文对高分三号河南省登封市周围地区进行实验分析,并与InSAR技术成熟的哨兵一号卫星数据进行对比分析,得出结论:①合成孔径雷达采集时间间隔29 d或者29 d的倍数并且雷达入射角相同的高分三号数据可以用于InSAR试验,通过合成孔径雷达干涉测量技术对地表进行形变监测,验证高分三号的干涉测量能力;②通过高分三号数据进行山区形变监测,利用哨兵一号数据对测区进行对比分析,验证高分三号提取地表形变信息的能力。     

降水条件下的云雷达与微波辐射计反演液态水含量对比分析

为了发展云雷达与微波辐射计联合反演液态水含量的方法, 利用2019年4—9月中国气象科学研究院在广东龙门开展的综合观测试验中的双波段云雷达和微波辐射计数据, 首先检验了在降水条件下微波辐射计天顶观测和斜路径观测两种探测模式反演温度(T)、相对湿度(RH)、液态水含量(LWC)和液态水路径(LWP)的合理性, 然后分析了两种探测设备反演LWC和LWP的差别。得到以下结论: (1)微波辐射计在斜路径观测模式下反演的产品受降水影响较小, 其反演结果明显优于天顶观测模式; (2)两种探测设备反演的LWP相关性较好且随时间变化较为一致, 但云雷达反演LWP与平均回波强度有明显相关, 随着雷达回波强度的增大, 云雷达与微波辐射计反演的LWP之比越大; (3)两种探测设备反演的LWC相关性较差且存在明显偏差, 在不考虑融化层的情况下单波段云雷达反演LWC与微波辐射计随高度变化趋势相近, 双波段云雷达反演LWC与微波辐射计反演结果在1 km及其以上区间存在明显差异。      

中小尺度强对流天气的雷达回波图像生成方法

为生成复杂环境下的优质雷达回波图像,减少目标信息缺失现象与相对成像误差,提出基于中小尺度强对流天气的雷达回波图像生成方法。采用可最大限度保留雷达回波特性的傅里叶插值法,形成空间分辨率均匀的雷达回波三维规则网格数据;基于改进变分贝叶斯理论,实现中小尺度对流天气雷达回波图像超分辨重现,生成雷达回波图像。试验结果表明,该方法处理后的中小尺度强对流天气雷达回波范围与原图相似度高,可最大程度留存雷达回波信息,该方法能够生成清晰的雷达回波图像,且不存在目标信息缺失现象,相对成像误差极小。     

2011年贵州两次降雪天气过程的多普勒雷达产品特征分析

利用常规观测和新一代多普勒天气雷达回波资料对2011年1月17日至20日贵州省出现的两次降雪天气进行详细的特征分析。结果表明：贵州降雪回波强度一般〈30dBz,中心强度普遍在30-40dBz之间,反射率因子的分布梯度不大;但降雪过程中夹杂冰粒的时候,回波中心强度能达到50dBz。降雪回波的顶高一般在7km以下,其中顶高5-7km的情况占到60％左右,发展旺盛时回波顶高可达到8km以上。降雪回波径向速度的等值线比较密集,沿径向梯度变化大。“牛眼”状回波是降雪回波的一个典型特征,“牛眼”状回波正负速度中心值的大小与降雪量存在一定的正比关系。风廓线产品的近地面层风向对于预报降水类型有明显的指示意义,当风廓线产品上近地面1．5km高度的风向由东偏南转为东偏北时,地面冷平流取代暖平流,雨夹雪向纯雪转换,反之,暖平流取代冷平流,则是纯雪向雨夹雪转换,或者降雪减弱消失。     

探地雷达技术在煤矿采空区探测中的应用

不明采空区对煤矿的安全生产构成潜在危害,而人工地震勘探对埋深较浅的采空区存在盲区。采用RAMAC/GPR探地雷达仪配备的超强地面耦合天线(RTA50MHz)探测采空区。由于煤层及采空区相对雷达探测的有效范围较深,综合考虑探地雷达的分辨率与探测深度的关系,选用合适的雷达参数和探测模式进行数据采集,并采用了VC++开发了三维系统进行了补充解释,实现了探测目标体的准确定位,取得较好的探测效果。     

Long-term changes of (polar) mesosphere summer echoes

Strong VHF radar echoes have been observed not only during summer months at polar latitudes (polar mesosphere summer echoes, PMSE) but also at middle latitudes (mesosphere summer echoes, MSE). These echoes are closely connected with small ice particles, thus containing information about mesospheric temperature and water vapour content. But the (P)MSE also depend on the ionisation due to solar wave radiation and precipitating high energetic particles. Observations with VHF radars at Andenes (69.3°N; 16.0°E) since 1994 and at Kühlungsborn (54.6°N; 11.8°E) since 1998 are used for investigations of the solar and geomagnetic control of the (P)MSE as well as of possible long-term changes. The (P)MSE are positively correlated with the solar Lyman α radiation and the geomagnetic activity and have slightly positive trends. Due to the limited measuring period, the significance levels of the detected (P)MSE trends are small. Positive trends in noctilucent clouds (NLC) and polar mesospheric clouds (PMC) are in general agreement with (P)MSE trends.     

Layered clouds in the Indian monsoon region

Contrary to the prevalent belief that tropical region is characterized by convective clouds rather than by layer clouds, we have suggested that deep convective clouds occur on meso-scale, but layer clouds occur on larger synoptic-scale with a relatively small region of deep convective clouds. Sustenance of deep convective clouds is inhibited by the presence of inertio-gravity waves, which have alternating layers of upward and downward motion in the vertical. We have also shown that inertio-gravity waves generate regions of relatively strong horizontal velocity, vertically separated by layers of relatively weak horizontal velocity. Layers of strong horizontal velocity are created by inertio-gravity wave system through convergence of vertical flux of horizontal momentum. We have also suggested that horizontal convergence/divergence of moisture flux is generated by inertio-gravity waves, giving rise to vertically alternating layers of high/low humidity, and visible or sub-visible clouds. Layers of high humidity become layers of strong radar reflectivity at frequency of 53 MHz at which MST Radar at Gadanki, near Tirupati, India, operates. These observations, more than 2,50,000 in number, for vertical grid points, spread over all the months of the year, have helped us, among other observations, to arrive at these conclusions. Further, the analysis suggests that the main source of strong MST radar reflectivity is not mechanical turbulence as is commonly believed.     

新一代双偏振天气雷达(CINRAD/SAD)精细化探测技术

新一代双偏振天气雷达在暴雨、台风等灾害性天气监测和预警中发挥了重要的作用。随着气象现代化发展以及预报时效性、精细化度的要求不断提高,S波段新一代双偏振天气雷达已不能充分满足发展过程迅速的中小尺度天气系统的研究、预警。气象雷达的时空分辨率对探测强对流过程中小尺度结构有重要作用,提高天气雷达时空分辨率是精细化探测技术的关键,本文着重从新一代天气雷达的时空分辨率、体扫方式等方面,通过对天气雷达脉冲重复频率、信号处理方法及扫描方式等进行改进,提高新一代双偏振天气雷达对中小尺度气旋和龙卷风等灾害性天气的探测能力,以获取快速变化的天气过程精细化特征,获得更新更快、分辨率更高的观测资料。