利用亮温资料建立降水临近预报方法的研究

通过对太湖地区2009年1—4月TP/WVP-3000型微波辐射计的亮温连续观测资料进行分析,建立降水临近预报方法。结果表明,降水开始前4 h,微波辐射计有7个通道的1级亮温资料存在明显的增长趋势。利用降水个例与无降水个例亮温差值最大、降水个例与无降水个例亮温标准偏差差值最大两个标准,选择合适的通道进行降水临近预报。通过计算得到,第1通道的亮温差值最大,而第5、6通道的亮温标准偏差差值最大,因此可分别将第1、第5和第6通道的亮温观测值作为预报因子。根据判别分析方法,分别在降雨前15 min及前30~330 min(时间间隔为30 min)建立12个预报方程,并通过自身验证对每个时间点预报的准确率进行检验,最后选择降雨前90 min的判别方程用于预报,其预报准确率为87%,空报率为24%,漏报率为13%。     

垂直积分液态水含量在地面大风预报中的应用

利用天津塘沽的CINRAD-SA型新一代多普勒雷达体扫描垂直积分液态水含量(VIL)产品资料,结合地面大风灾情报告和实况资料,对地面灾害性大风出现前VIL值的演变、发展情况进行了统计分析。结果表明:VIL值达到30kg/m2是地面灾害性大风出现的阈值,VIL值达到或超过40kg/m2则可以看作是大风的一个预警指标;VIL值达到最大后的快速减小意味着将出现地面灾害性大风,VIL值快速减小后的突然跃增则是地面灾害性大风开始的标志。应用评分系统命中率、误警率、临界成功指数检验了上述预警指标,结果表明VIL产品预警地面灾害性大风是可用的,而且随时间调整阈值大小,可以大大提高地面灾害性大风预警的命中率和临界成功指数;地面灾害大风出现前预报员有12～18min的时间用于发布短时、临界大风天气预报和大风预警。     

Application of Radar Reflectivity Factor in Initializing Cloud-Resolving Mesoscale Model. Part Ⅰ: Retrieval of Microphysical Elements and Vertical Velocity

Assuming that cloud reaches static state in the warm microphysical processes, water vapor mixing ratio(qv), cloud water mixing ratio (qc), and vertical velocity (w) can be calculated from rain water mixing ratio (qr)- Through relation of Z-qr, qr can be retrieved by radar reflectivity factor (Z). Retrieval results indicate that the distributions of mixing ratios of vapor, cloud, rain, and vertical velocity are consistent with radar images, and the three-dimensional spatial structure of the convective cloud is presented. Treating q,v saturated at the echo area, the retrieved qr is about 0.1 g kg-1, qc is always less than 0.3 g kg-1, w is usually below 0.5 m s-1, and rain droplet terminal velocity (vr) is around 5.0 m s-1 in the place where radar reflectivity factor is about 25 dBz; in the place where echo is 45 dBz, the retrieved qr and qc are always about 3.0 g kg-1, w is greater than 5.0 m s-1, and vr is around 7.0 m s-1. In the vertical, the maximum updraft velocity is greater than 3.0 m s-1 at the height of around 5.0 kin, the maximum cloud water content is about 3.0 g kg-1 above 5 km and the maximum rain water content is about 3.0 g kg-1 below 6 kin. Due to the assumption that the cloud is in static state, there will be some errors in the retrieved variables within the clouds which axe rapidly growing or dying-out, and in such cases, more sophisticated radar data control technique will help to improve the retrieval results.     

两个雷电预警系统的应用和对比

四川省防雷中心自主研发了多因子融合雷电短临预警系统,并投入业务试运行.协助中国气象科学院研制开发了CAMS_LNWS雷电临近预警系统,并进行本地化处理和业务试用.对两个系统进行了简要介绍,并就应用情况进行了比较分析.结果表明：两个系统均具有较强的雷电预警能力,对19次雷电天气过程预警的TS评分,平均超过0.75.在实际应用中发现：CAMS_LNWS系统对未来新生雷电活动有更强的预警能力,而多因子融合短临预警系统则对已经出现雷电的移动路径和未来发展趋势有更好的预警效果,两者之间的结合应用为四川省雷电短临预警提供了技术支撑.     

Convective Storm VIL and Lightning Nowcasting Using Satellite and Weather Radar Measurements Based on Multi-Task Learning Models

Convective storms and lightning are among the most important weather phenomena that are challenging to forecast. In this study, a novel multi-task learning(MTL) encoder-decoder U-net neural network was developed to forecast convective storms and lightning with lead times for up to 90 min, using GOES-16 geostationary satellite infrared brightness temperatures(IRBTs), lightning flashes from Geostationary Lightning Mapper(GLM), and vertically integrated liquid(VIL)from Next Generation Weather Radar...     

短时强降水的多尺度分析及临近预警

利用安徽省1995—2010年逐小时降水量资料,统计了不同强度的短时强降水的时空分布特征,并分析典型短时强降水过程的环境背景场特征,建立了短时强降水的三种概念模型,总结出有利于其发生的大尺度影响系统。通过分析物理量得知,短时强降水发生时大气水汽充沛、湿层深厚,厚的暖云层保证了云粒子在降水系统的下沉气流里较少的被蒸发,而中等强度的对流有效位能和高的KI指数值有利于高降水效率的产生。短时强降水的雷达反射率因子有"低质心结构"和"高质心结构"两种结构特征。而径向速度场上的中小尺度风速切变、辐合、气旋式辐合则是强降水回波在某地维持和发展的重要原因。强降水发生前半小时边界层急流显著增强,也是短时强降水临近预警的一个重要指标。     

雷电临近预警方法和系统研发

为满足高速发展的现代社会对雷电预警预报气象服务日益增加的需求,中国气象科学研究院研发了雷电临近预警系统(CAMS_LNWS).CAMS_LNWS采用了多资料、多参数和多算法集成的雷电临近预警方法,能够综合利用雷达、卫星、闪电监测系统、地面电场仪和探空仪等的观测资料,参考天气形势预报产品和雷暴云起电、放电模式运行的结果,结合区域识别、跟踪和外推算法与决策树算法,自动生成雷电活动潜势预报结果和雷电临近预警结果,并提供多种形式的雷电临近预警产品,以满足不同的应用需求.该系统人机界面友好,参数接口丰富,简单易用,有利于在各地区的推广应用.同时该系统采用了模块化的结构设计,具有灵活的扩充性,便于今后对预警方法的不断升级和改进.     

大雾临近预报中高密度能见度数据应用

采用2011—2016年合肥地区高时空分辨率的能见度观测数据,分析能见度空间分布特征及大雾生消过程中的能见度变化特点。结果表明:能见度多呈现正态分布且分布相对均匀,有雾时正态分布比例明显下降,非均匀性明显增加;大雾过程中平均能见度变化趋势较为稳定有利于临近预报,而空间最低能见度对临近预报有指示意义;大雾过程中空间变差系数多有明显增加,大雾开始形成和消散阶段空间差异性较大;历史回算表明,利用高密度能见度数据的空间分布和趋势外推,较实际预警发布时间平均提前约1.9h。     

天山南侧喀什地区冰雹潜势预报及预警指标的研究

利用2008-2017年5~8月天山南侧喀什地区气象台站观测记录、人工防雹作业点记录、灾害调查等资料,喀什探空站08时、20时探空资料,喀什雷达探测资料及其基数据反演产品,对冰雹的年分布、月分布及日变化特征进行了分析,归纳出冰雹云的雷达回波特征及移动路径,依据百分位数方法确定了以0℃层高度、-20℃层高度、冻结层厚度、全总指数、杰弗逊指数、K指数、沙氏指数为代表的冰雹预报指标,以及以回波顶高及其与当日0℃层高度差、40~50 dBZ回波高度及其与当日0℃层高度差、组合反射率、垂直积分液态水含量为代表的雷达特征预警指标。     

安徽省山岳型景区旅游气象服务业务系统

针对安徽省山岳型景区旅游气象服务的需求和特点,以旅游气象观测网为基础,基于短时临近预报系统(INCA系统)、云海景观预报技术、雷电监测预警技术、旅游气象条件综合评级等,开发了安徽省山岳型景区旅游气象服务业务系统,实现了旅游气象服务产品的高效加工制作和快速分发传递.目前,系统已在黄山景区、九华山景区投入业务运行,为当地旅游气象服务工作的开展提供了重要支撑.