江西人工增雨作业条件的雷达回波参数指标分析

根据江西省2007-2008年人工增雨作业记录和南昌多普勒天气雷达产品资料,选取了621个人工增雨作业样本,运用统计和对比的方法对样本进行分析,获得江西省人工增雨作业条件的低层反射率、组合反射率、回波顶高、垂直积分液态水含量等参数指标,并建立人工增雨作业条件判别方程。     

CAWS600-R自动雨量站

中国气象科学研究院北京华创升达高科技发展中心开发研制了CAWS600-R自动雨量站及监测网络系统，并于2003年4月，在青海省组建了由42套CAWS600-R自动雨量站组成的自动雨量监测站网，成功地应用于西北地区人工增雨(一期)工程人工增雨监测识别分系统研究项目中。     

基于模块化设计的数字雷达人工增雨作业指挥系统

以计算机模块化设计为基础,将火箭人工增雨流动作业决策指挥系统分为6个模块：（1）雷达产品的自动生成,（2）增雨潜力分析和车辆调度,（3）云状自动识别,（4）作业条件判断与参数输出,（5）再作业自动判别,（6）作业结束判断。最后以这些模块作为系统的框架,利用概率分布函数自动判别回波的移向移速;采用SHY95算法和BL算法,基于神经网络的模式识别方法自动识别云状。通过人工影响天气最新研究成果、雷达图像和地理信息图像叠加、雷达产品二次开发等综合技术集成,实现了自动化程度较高的,火箭增雨流动作业的科学决策指挥系统。     

一次火箭人工增雨作业雷达回波响应探讨

2014年9月28日山东地面人工增雨试验区使用WR-98火箭成功进行一次增雨作业。采用新一代多普勒雷达、探空和自动站10min雨量资料,利用选取对比云和雷达跟踪目标云的方法,探讨了这次人工增雨作业后的雷达响应和地面雨量的关系。结果表明:火箭催化13min后目标云顶开始升高,19min后目标云回波增强了3dBz,25min后目标云VIL从2.5kg/m~2增加到3kg/m~2。目标云所经过的3个雨量站10min雨量具有同样的增大趋势,从时间和地理位置分析这些变化与火箭人工增雨有关。     

新一代天气雷达产品在人工增雨作业中的应用

将新一代天气雷达产品和常规天气分析结合起来对 2 0 0 2年 5月 1 0日闽西武平县人工增雨作业条件和效果进行综合分析。结果表明 :(1 )将新一代天气雷达的众多产品结合常规天气分析 ,可提高人工增雨作业和效果评价的科学性、准确性 ;(2 )人工增雨作业取得明显效果 ,增雨 1 1× 1 0 8m3。     

山东省人工增雨效果检验软件的设计与实现

采用区域对比和区域分层历史回归方法,基于GIS平台和逐时雨量资料建立了山东省人工增雨效果检验系统。该系统由逐时雨量资料处理程序、雨量下载网站、人工增雨效果检验程序三部分组成,可完成地面和飞机人工增雨效果检验工作,为开展地面、飞机人工增雨效果检验业务提供了系统支持。     

人工增雨效果评估中的面雨量计算分析

选取北京地区两次不同性质降水过程,分别对仅用气候站和并入自动气象站/雨量站的雨量资料,应用算术平均法和泰森多边形法对固定目标区进行面雨量计算分析.结果表明,泰森多边形法在不同性质降水过程面雨量计算中都表现出了一定优越性;并入自动气象站/雨量站的面雨量结果较仅用气候站资料所得结果更具代表性.在人工增雨效果评估中,可以尝试对由气候站计算的面雨量统计订正的办法,较精确地获得历史期目标区(包括控制区)面雨量实际值,这对提高人工增雨效果的评估精度具有重要实用价值.     

多普勒雷达产品在人工增雨作业中的应用

结合多普勒雷达产品和常规天气图对2009年4月19日菏泽市人工增雨作业条件和效果进行综合分析。结果表明:(1)将多普勒雷达的众多产品结合常规天气图分析,可提高人工增雨作业和效果评价的科学性、准确性;(2)人工增雨作业取得明显效果,平均增雨13.4mm,可见,人工增雨作业是开发空中水资源增加降水的有效途径。     

适合飞机人工增雨作业天气系统的雷达回波特征分析

应用2004～2005年沈阳辉山新一代天气雷达资料和常规气象资料,对实施飞机人工增雨作业的天气系统、增雨作业云系及其雷达回波特征进行了归纳和分析,并提出了飞机人工增雨作业条件和作业时机、作业区域等判别方法,为实施飞机人工增雨作业提供科学依据。     

锡林郭勒盟2020年6月21—22日飞机人工增雨作业个例分析

文章利用常规观测资料、NCEP再分析资料、自动气象站观测资料和锡林浩特多普勒天气雷达产品等分析了2020年6月21—22日锡林郭勒盟一次明显降雨天气过程,以及飞机人工增雨作业效果。结果表明:(1)在天气形势和作业条件适宜的情况下,对系统云系播撒催化剂,促使大量的人工冰核迅速形成冰晶,使云中过冷水转化为降水。(2)飞机人工增雨作业后,作业区及下风方向的降水回波强度稳定或加强,回波面积明显扩大。(3)自动气象站雨量观测资料分析得出,飞机人工增雨作业使得飞机作业区及下风方向区域的降水范围及降水量均增大,增雨效果能维持3～6 h。(4)在有利的天气背景下,K指数为22～28℃,SI指数为0～2℃,比湿为8～12 k·kg-1,云顶温度在-15～-50℃,飞机人工增雨作业时间段内,云体较厚,含有丰富的过冷水,这种低能量高湿度且有较厚云体,具备了好的增雨潜势,适于开展飞机人工增雨催化作业。     

基于SWAN产品的短时强降水雷达特征及预警分析

利用SWAN产品和自动站雨量资料,详细对比分析了2010~2012年区域性暴雨中的短时强降水雷达特征,结果表明:(1)短时强降水具有反射率因子大,液态水含量高、回波顶高,强回波厚度大等特征,在每隔6min的SWAN拼图产品中,短时强降水通常满足:3km高度处CAPPI回波≥30dBZ,组合反射率CR中心强度≥40dBZ,VIL>5kg/m2,45dBZ以上的回波中心厚度(H)≥3km,这些参数的变化可以作为短时强降水的预警临近指标。(2)现有SWAN产品中的QPE/QPF产品对未来逐小时的雨量和落区具有一定的预报能力,但QPE产品估测1h累计降水量更接近于实况雨量,在监测到有上述强回波发展时,可通过分析QPE产品和回波特征及预警指标对短时强降水过程进行预报。      

诱发沪昆铁路江西段沿线水害和地质灾害的临界雨量初探

利用2008—2015年南昌铁路局管辖内沪昆铁路沿线(以下称沪昆线)的灾情资料、工务段编组站监测雨量和沿线附近的自动站雨量数据,分析了沪昆线由降雨诱发的水害和地质灾害特征,以揭示其与降雨强度的关系。结果表明:沪昆线降雨诱发的水害和地质灾害种类多、发生频率高,灾害年度差异较大;边坡、堤坡和堑坡的溜坍占全部水害和地质灾害事件的一半以上,且发生的时间集中在4—8月,与江西的主汛期时间一致;暴雨和连续性降雨是引起沪昆线水害和地质灾害的主要原因。最后基于警戒雨量临界值,将致灾前1 h最大降水量、3 h降水量、24 h降水量和连续降水量作为初始预报因子,采用事件概率回归法,建立了沪昆铁路江西段出巡、限速、封锁警戒的概率预报模型。     

融雪性降水量资料实时处理技术

介绍区域自动站冬季融雪产生的雨量记录的识别和自动处理的方法。将融雪性降水量的识别分为降雪和融雪两个过程。在满足降雪的前提条件下,测站有雨量记录,且当时符合融雪条件,则该雨量记录作为融雪产生的记录处理。据实际使用自动识别的准确率可达90%以上。降雪和融雪的条件以区域自动站的气温作为主要依据,结合临近的国家气象观测站资料进行综合判别。为提高对天气状况和降水性质的识别还加入了雷达估测降水和冬季降水相态判别等产品,弥补用单一参考站降水资料的缺陷,对融雪雨量记录识别效果有显著作用。     

天气雷达与地面自动站降水观测一致性校验分析

将地面观测的降水划分为10～25、25～50、50～100mm/h3个量级区间,利用2010年5-10月天气雷达组网小时降水量产品和综合气象观测系统运行监控平台(ASOM)中国家级台站自动气象站小时降水量资料,采用3倍标准差法,按上述3个等级逐月分别确立了两类设备降水观测差值的阈值参数,进而建立了天气雷达与地面自动气象站降水观测结果的一致性实时校验技术.采用该技术进一步对2011年5-10月国家级台站自动气象站观测的降水结果进行了检验,结果表明:自动站降水数据正确率可达85％以上,可以有效进行自动站观测降水实时检验.     

MODE方法在降水预报检验中的应用分析

采用WRF模式MET检验包中MODE方法,对BJ-RUC降水预报产品进行客观检验。使用2008—2009年汛期北京自动站逐小时降水数据,挑选出2个及以上站3小时累计降水≥50 mm的局地强降水个例及主要降水时段,根据其环流形势及影响系统进行分型,并将其归纳出三种型：西来槽型、低涡型、切变线型。分别针对这三种型中强降水个例的主要降水时段进行检验。在检验中使用BJ-RUC模式降水预报产品,实况数据使用与强降水时段相对应的雷达QPE降水估计产品。检验结果表明,BJ-RUC模式降水漏报比空报造成的误差更为明显,对移动较明显的西来槽型降水预报能力较差,相似度评分与TS评分没有本质区别,但它能给模式应用和模式开发人员提供更多有用信息。此项工作能为该模式应用及模式改进提供参考依据。     

台风阻塞形势下两次四川盆地持续性暴雨过程对比研究

利用 CMORPH融合资料、地面降水资料和卫星云图资料，针对2015年6月22~24日（过程一）和2018年7月10~12日（过程二）四川省持续性暴雨过程，从动力、热力、水汽、云图等多方面进行对比分析。结果表明:两次过程的落区、强度均不相同；过程一主要降水产生于四川盆地东北部到中部，48h内共有338个区域自动站出现了暴雨以上的降水，最大雨量达到313.5mm；过程二强降水出现在四川盆地西北部，48h内共有942个区域自动站出现了暴雨以上的降水，最大雨量达到481.7mm。两次过程都有高空低槽、台风、切变线等多个不同尺度影响系统的相互作用；台风登陆点对四川盆地的暴雨落区有明显影响，台风从广西登陆，盆地降水偏北，而从东部沿海登陆，盆地降水偏西。两次过程低槽均为后倾槽，斜压特征明显；过程一降水激发了盆地涡的生成，盆地涡又使得降水持续，整个降水过程基本处于不稳定层结下，有MCC生成，多个时次的1h降水超过30mm；过程二随着副高东退，低槽东移，降水由前期的对流性转为稳定性降水。从位涡发展和移动来看，两次过程高位涡与强降水的发生时段吻合，位涡指示四川盆地暴雨落区具有重要的参考价值。      

利用雷达回波与GIS技术反演面雨量研究

自动气象站可以直接测量单点或较小范围的降水量,测量精度较高,但自动气象站的分布密度不够,往往漏掉强降水、暴雨中心。雷达能实时探测云和降水结构及系统发生、发展演变情况,能迅速提供一定区域的实时降水情况,但雷达测量误差较大,测定局地降水量精度不高,因此,将自动气象站与雷达进行点面结合,采用一定的数学方法和GIS技术,可以得到能够代表某特定区域平均降水情况的面雨量。以深圳市行政区域面雨量反演为例,建立区域内所有测站的6 min累积降雨资料与雷达回波数据之间的回归关系,借助GIS技术和包括对经度、纬度、海拔高度3个因子的地理订正,构建雷达图上特定行政区域的面雨量计算模型,并对格点拟合雨量进行空间分辨率的精细化反演,得到雷达图上的特定行政区域的面雨量图。     

GPM卫星降水数据在沿海地区的适用性分析——以三亚市为例

选取2016年1—12月GPM(Global Precipitation Measurement)卫星的IMERG月尺度降水数据为研究对象,以同时期的气象站点实测降水数据为参考,利用相关系数、标准偏差、相对误差等多种统计分析指标对其在沿海地区估测能力进行评价。结果表明:IMERG月尺度降水量与站点实测降水数据相关性较好,IMERG估测的降水与气象站点实测降水量的时空变化规律也较为一致,但是量化到具体数值而言,其对山区、海岛站的估测能力不及地势平坦的区域;同时,选取降水个例对IMERG日尺度和半小时尺度降水数据的分析表明,日尺度IMERG估测的不同等级降水量也存在偏差,半小时尺度IMERG降水数据对海岛站的降水估测偏高。总体而言,IMERG降水数据对降水的时间变化规律和空间分布格局估测较为合理,但是对山区、海岛地区,其降水估测值还存在偏差,在今后应用中需结合地形特征加以合理利用。     

“7.20”暴雨过程中分钟级雨量特征分析

利用四川境内加密自动站分钟雨量、风场、温度、本站气压、湿度等资料对2012年7月20~22日四川境内的一次区域性暴雨天气过程的降水持续时间、强降水时段平均降水率和降水变率、强降水开始1小时特征、强降水中心雨量变化与本站气压、温度、湿度的对应关系进行了统计分析,初步探讨了不同时段的强降水分钟级雨量的时空分布特征。结果表明:针对本次过程而言,第一个强降水时段内发生的强降水具有降水率大,持续时间短,突变性强的特点,预报难度较大,而对于第二强降水时段内降水持续时间较长,降水率也较高,结合地面自动站的风场、温度、湿度和本站气压的资料能有一定的预报提前量。