城市和沿海大雾遥感自动检测和云、雾分离技术研究

鉴于大雾对沿海城市国民经济的巨大影响,迫切需要对大雾产生时的分布、范围、地点等状况进行实时监测和精细分析。本文以FY-2C/D、MTSAT静止气象卫星为主,其他极轨卫星为辅,从光谱特征出发,利用大量历史、实时同步或准同步气象卫星与地面能见度观测资料,客观分析了云、雾、下垫面的晴空象元在可见光和红外各波段的光谱特征及辐射...     

气象卫星大雾遥感自动识别技术研究

鉴于大雾对城市和沿海地区国民经济和人们生命财产带来的巨大灾害,迫切需要研制快速、有效、准确的雾遥感监测和识别方法。在对雾的辐射特性与卫星光谱特征试验分析基础上,找出不同时相可见光遥感图像下垫面反射率与云雾反射率之间的相对关系,并通过对图像反射率的相对变化率进行计算分析,自动生成准雾区动态判别阈值,并在准雾区范围初步确定基础上,采用基于图像游程编码的快速连通区域标记技术,结合纹理分形分析、形态分形分析、平滑度分析、模板特征分析等实用方法,对气象卫星遥感图像进行雾自动识别和云雾分离研究,取得了良好的应用效果。     

FY-3A微波资料偏差订正及台风路径预报应用

我国极轨气象卫星FY-3A大大增强了对地球系统的综合探测能力,而偏差订正对卫星资料的应用非常必要。试验中FY-3A卫星微波资料的偏差订正方案是在Harris等的TOVS辐射资料偏差订正经验方法的基础上结合WRF-3DVAR系统发展的,偏差订正后微波资料各通道拟合结果基本位于主对角线上,大多数卫星观测数据与观测算子利用背景场计算的亮温值分布趋于合理,偏差得到很大程度的降低。偏差订正后,利用数值模式直接同化FY-3A气象卫星微波资料,通过对2008年和2009年的4个台风进行预报评估表明:同化FY-3A气象卫星资料后路径预报能力提高明显,尤其是36 h后路径预报结果;同化FY-3A气象卫星微波资料后台风预报路径误差平均降低20%,而只同化常规资料路径误差仅仅降低了4%。     

上海2004年7月12日飑线系统中尺度分析研究

利用上海地基单多普勒雷达观测资料反演2004年7月12日17—19时(北京时,下同)上海市一次飑线过程的水平风场结构,并用自动站观测的风场资料、卫星云图以及根据雷达回波和时间的连续性和径向速度的特征是否吻合等方面进行综合检验,结果表明反演风场可对飑线进行详尽分析提供可靠的高分辨率资料。在综合多种观测资料的基础上,对这次飑线过程的中尺度系统进行分析,结果表明:(1)这次过程是前倾冷锋前暖区3个主要的β中尺度对流单体和新生的小单体共同作用所致,这3个主要的β中尺度对流单体不是通常个例表现的线状排列,而是冷锋前的两个单体与相对方向的一个单体共同作用,在气团的边缘形成强烈风切变;(2)200多公里长的飑线是由具有独立结构的较小的对流系统串成。在飑线前部存在中尺度的气旋流场,飑线北部末端存在一个气旋流场,南部末端存在一个反气旋流场。而每个单独的弓状回波有自己独立的结构,包括弓状回波后部很强的辐散气流和飑前低压。文中给出了水平风场和回波的结构示意图;(3)在飑线出现以前,低空存在有利于不稳定天气产生的顺时针垂直风切变,而高层则是逆时针垂直风切变。此外,低层入侵的浅薄冷空气为飑线过程提供形成低层不稳定的又一有利因素;(4)飑线中对流单体的移动方向与低层风场方向存在夹角,与锋面云带整体向东移动的趋势也不同,但与1.5 km以上到4.5 km左右的西南气流方向相同,即整体向东北方向移动。这种特征可以对系统短时间移动方向的预报提供帮助。     

基于模糊逻辑的分步式超折射地物回波识别方法的建立和效果分析

超折射地物是影响雷达定量探测降水和其他产品的重要因素,文中使用合肥、广州、温州、天津的SA多普勒雷达和上海的WSR-88D资料分析了混合性暴雨降水、对流性降水、地物回波的回波强度、径向速度、速度谱宽的取值范围、水平垂直变化及其地物回波与地形海拔高度的关系等特征,并确定了模糊逻辑识别超折射地物的隶属函数。在Kessinger方法基础上,考虑到雷达径向速度的距离模糊问题和地物回波与方位的关系,提出了基于模糊逻辑的分步式地物回波识别方法,通过调整已被严格标准识别为地物和非地物的邻近区域回波点的判据,来减小地物的漏判和降水回波的误判。利用降水回波、地物回波的个例资料分析了回波强度、径向速度和速度谱宽资料在识别地物回波中的贡献,分析了分步方法对地物回波识别效果的改善。结果表明:该方法能较好识别地物回波和降水回波,径向速度和速度谱宽资料在地物识别中作用明显,利用分步方法明显改善了在速度模糊区暴雨过程对流云团被误判为地物的概率。     

Moisture Analysis of a Squall Line Case Based on Precipitable Water Vapor Data from a Ground-Based GPS Network in the Yangtze River Delta

A squall line swept eastward across the area of the Yangtze River Delta and produced gusty winds and heavy rain from the afternoon to the evening of 24 August 2002. In this papers the roles of moisture in the genesis and development of the squall line were studied. Based on the precipitable water vapor （PWV） data from a ground-based GPS network over the Yangtze River Delta in China, plus data from a Pennsylvania State University/National Atmospheric Center （PSU/NCAR） mesoscale model （MM5） simulation, initialized by three-dimensional variational （3D-VAR） assimilation of the PWV data, some interesting features are revealed. During the 12 hours prior to the squall line arriving in the Shanghai area, a significant increase in PWV indicates a favorable moist environment for a squall line to develop. The vertical profile of the moisture illustrates that it mainly increased in the middle levels of the troposphere, and not at the surface. Temporal variation in PWV is a better precursor for squall line development than other surface meteorological parameters. The characteristics of the horizontal distribution of PWV not only indicated a favorable moist environment, but also evolved a cyclonic wind field for a squall line genesis and development. The ＂＋2 mm＂ contours of the three-hourly PWV variation can be used successfully to predict the location of the squall line two hours later.     

FY-3A SATELLITE MICROWAVE DATA ASSIMILATION EXPERIMENTS IN TROPICAL CYCLONE FORECAST

China’s new generation of polar-orbiting meteorological satellite FY-3A was successfully launched on May 26,2008,carrying microwave sounding devices which had similar performance to ATOVS of NOAA series.In order to study the application of microwave sounding data in numerical prediction of typhoons and to improve typhoon forecasting,we assimilated data directly for numerical forecasting of the track and intensity of the 2009 typhoon Morakot(0908)based on the WRF-3DVar system.Results showed that the initial fields of the numerical model due to direct assimilation of FY-3A microwave sounding data was improved much more than that due to assimilation of conventional observations alone,and the improvement was especially significant over the ocean,which is always without conventional observations.The model initial fields were more reasonable in reflecting the initial situation of typhoon circulation as well as temperature and humidity conditions,and typhoon central position at sea was also adjusted.Through direct 3DVar assimilation of FY-3A microwave data,the regional mesoscale model improves the forecasting of typhoon track.Therefore,the FY-3A microwave data could efficiently improve the numerical prediction of typhoons.     

利用COSMIC资料对17个台风热力结构的合成分析

COSMIC是2006年4月建立的利用掩星技术探测大气要素的人造卫星星座观测系统.利用COSMIC提供的大量海洋上空的高垂直分辨率的气象探测资料,对台风的各热力要素进行合成分析,达到进一步认识台风区域内热力结构特征的目的.收集和处理了2006-2007年的西北太平洋17个台风期间在台风区域内的掩星点的探测资料,按台风的...     

一次引发强降水的热带低压对流云团的多尺度特征分析

利用每10分种一次地面自动站常规观测资料,以及每5分钟一次多普勒天气雷达和每小时一次卫星等非常规资料,对一次造成上海地区特大暴雨的热带低压对流云团的多尺度特征进行分析,取得主要结果：（1） 本次暴雨过程由三次强降水造成,每次强降水都由?和?中尺度雨团构成,表明引发强降水的热带低压对流云团内部的多尺度特征;（2） 热带低压对流云团在上海地区的维持和加强是由其移动方向右后侧的?和?中尺度对流单体不断新生、发展和合并的结果,这一过程对应于雷达强回波带的新生、发展和合并现象;（3） 自动站风场分析出中尺度辐合线的位置和强度与中尺度雨团的落区和强度对应,雷达基本反射率和径向风资料进一步证实了气流辐合区是对流单体生成的区域。     

上海热带低压特大暴雨分析

对红外卫星云图和高低空天气形势的分析表明，2001年8月5日发生在上海的特大暴雨是副热带高压南侧的热带云团发展而成，与之相伴的环流系统是形成于东风带中的热带低压。对其进一步的诊断分析发现：(1)热带低压具有深厚的热带天气系统结构特征，自形成后，对流层中低层为正涡度区，其上为负涡度区，散度场高空存在强辐散层；(2)暴雨发生前，流场上存在有利于对流发展的垂直环流结构；(3)副高减弱断裂导致热带低压转向经过上海，海上高压的阻挡作用有利于低压在上海维持较长的时间并发展；(4)在暴雨发生前一天就有明显的水汽通量中心，并伴有较好的能量和稳定度条件。