区域天气雷达拼图的应用

通过对1998年7月开始实行的全国天气雷达拼图产品的生成、使用方法及存在问题进行分析，得出了天气雷达拼图应用的优点；大范围天气雷达组网拼图资料比天气图的时空分辨率高，能及时掌握天气系统的演变及生消过程，有利于预报员分析和制作降水预报。     

区域天气雷达拼图的应用

通过对 1998年 7月开始实行的全国天气雷达拼图产品的生成、使用方法及存在问题进行分析 ,得出了天气雷达拼图应用的优点 ;大范围天气雷达组网拼图资料比天气图的时空分辨率高 ,能及时掌握天气系统的演变及生消过程 ,有利于预报员分析和制作降水预报。     

基于雷达回波拼图资料的风暴识别、跟踪及临近预报技术

以中国气象科学研究院灾害天气国家重点实验室的区域雷达组网三维数字产品为基础,采用区域增长法实现二维风暴的识别,进而在垂直方向上进行关联以实现三维风暴的识别,并提取三维风暴的特征参数对相邻时刻的风暴进行跟踪,在此基础上对风暴未来时刻的位置及大小进行预报。个例分析结果表明:(1)用区域增长法及垂直方向的投影关联法能够实现三维风暴的自动识别,从风暴特征参数随时间的变化可以看出,体积的变化是风暴不同发展阶段的主要特征,而风暴的平均反射率因子及最大反射率因子随时间的变化特征不明显;(2)采用最优法对相邻时刻的风暴进行匹配,并考虑了合并与分裂的情况,与观测资料的对比可以看出,跟踪还是比较合理,在风暴发生合并或分裂的情况下也能够正确跟踪。对风暴历史时刻的位置通过最小二乘拟合法得到的风暴移向、移速随时间的变化曲线比较光滑,没有出现跳变的现象。(3)风暴位置的预报要好于风暴大小及VIL的预报,其主要原因是由于风暴在不断地发展变化,其合并、分裂也是经常发生的,对于未来发展趋势的预报,仅根据风暴历史时刻的发展趋势还是很难预报的。总体来说,预报误差随预报时效的增大而增加。     

数字化天气雷达联网拼图与卫星云图综合实时处理系统

在ＭＹＴＲＯＮＳ系统的综合处理环节中，设计和研制成功具有双重功能的ＭＹＷＭＳ系统。它不仅系统ＦＲＯＮＴＩＥＲＳ工作站一样，能综合处理雷达网和卫星图象，作出云雨场的分析和外推预报，而且还具有长江中游雷达网自动拼图的中央处理功能。     

新一代多普勒天气雷达广东省区域拼图初探

介绍了利用广东省四部新一代多普勒天气雷达(CINRAD/SA)的产品数据进行区域拼图的基本方法和功能,给出了该拼图系统的各项技术参数,同时介绍了其在区域灾害性天气监测和预警中的应用。     

多普勒天气雷达组网拼图有效数据区域分析

在正常情况下, 由于天线仰角和地球曲率原因, 雷达波束位置在远距离处要比近距离处高。当雷达电磁波能量被部分阻挡时, 回波强度观测值低估; 被完全挡住时, 探测不到地物后的目标。该文利用高分辨率地形高程数据计算波束阻挡率, 确定组网拼图有效数据区域以及波束部分阻挡时的回波强度订正方法。根据业务观测模式VCP11及VCP12的14个仰角值, 在标准大气假定下, 对湖南、江西、浙江、福建、广东、广西和海南已建多普勒天气雷达组网的数据有效区域进行计算, 绘制出海拔1500 m, 3000 m和6000 m高度上有效区域图。分析结果表明:CAPPI数据有效范围比等射束高度图更能反映出多普勒天气雷达业务观测范围; 若采用VCP12模式观测, 与采用VCP11或VCP21模式观测相比, 不仅增加低层探测密度, 而且可扩大雷达实际探测距离, 其回波数据更适合于组网拼图。     

利用雷达进行风暴的识别,跟踪,分析和临近预报的方法

介绍了以体积扫描的天气雷达资料为基础而建立的一种对雷暴的实时自动识别、跟踪和短时预报的方法，重点介绍该方法的一些基本概念，文中“风暴”被定义为其反射率和大小超过临界值的一邻接区域，用这种方式定义的风暴可以离散的观测时间间隔的资料来识别。按照某些几何逻辑关系去处理风暴的合并与分裂，用一种最优化方案使某一时刻的风暴与以后时刻的风暴相配对，风暴位置和大小的短时预报采用了对风暴路径历史资料进行加权线性拟合     

多普勒雷达三维拼图资料在强对流天气监测中的应用

利用多普勒雷达三维拼图产品和石家庄新乐雷达站单多普勒雷达产品,对比分析了2008年6月23日发生在河北省中南部的一次强对流天气过程。结果表明：反射率因子和回波顶高拼图产品展现了整个对流系统自西向东发展、演变的全貌,为全面跟踪灾害性天气影响的时间和地点以及短时、临近预警提供有利依据。同时,根据反射率因子剖面图,不仅可以提前10－20 min对冰雹或大风天气做出预警,而且还可以从回波垂直剖面的形状区别冰雹或者大风,明显的回波悬垂、弱回波区和回波墙是发布冰雹预警的充分而非必要条件。     

基于消息调度的江西省天气雷达拼图技术方法

为提高多普勒天气雷达资料处理效率,基于消息中间件技术、数据缓存等技术,开展了雷达资料处理与组网拼图技术应用研究.采用RabbitM Q消息中间件,实现雷达资料质量控制、网格化处理、数据缓存等实时调度处理.采用多进程技术,实现雷达资料组网拼图和可视化绘制.在此基础上,构建分布式并行业务运行系统,对江西省8部多普勒天气雷达进行组网拼图处理,实时制作时空分辨率分别为6 m in和0.01°的雷达拼图产品.基于消息的雷达拼图技术显著提高了数据处理时效,满足了天气监测预警等精细化气象业务服务需求.     

FOSE系统中的新一代天气雷达拼图及单站产品制作

气象数据宽带通信网的建设为实现全国新一代多普勒天气雷达资料的实时应用提供了支撑。本文介绍了国家气象中心预报业务支持环境(FOSE)下的,基于准实时PUP产品的高频度全国和区域雷达拼图以及单站雷达产品的设计制作方法和业务化流程。作者参与开发的雷达拼图产品制作服务程序充分考虑了业务实际需求,设计灵活,投入使用以来运行稳定。     

基于Delphi和MapX组件的新一代天气雷达拼图系统

以辽宁省电子地图为基础数据,利用Borland Delphi为主要软件开发平台,基于COM技术的可编程OCX控件MapX开发了辽宁省新一代天气雷达拼图系统。该系统发挥了地图控件显示处理地理信息的优势和面向对象语言编程的灵活性,实现了新一代天气雷达拼图在电子地图上的"显示和缩放"、"漫游"和"图层控制"等功能。论述了雷达产品的坐标系转换原理、地图投影的选择、雷达重叠区域回波处理和栅格图像的配准以及MapX提供的数据绑定和临时图层生成方法,实现了雷达数据的地图加载。     

青海省短时强对流天气雷达自动预警技术应用初步研究

针对WSR-88D 冰雹算法虚警率较高,且可修改的可调参数有限的缺点,根据青海省短时强对流天气的雷达预警指标,自动识别强对流云和发布强对流天气预警(简称自动预警技术)。使用雷达体扫基数据,将自动预警技术初步应用于2010 年青海省东部12 个强对流风暴日过程,并与基于WSR-88D 风暴产品的人工预警结果进行对比分析。结果表明:自动预警平均比实况提前时间大于25 min,其数据处理效率和预警正确率远高于人工预警;自动预警技术的降水预警正确率为91%、虚警率为9%,而人工预警的降水预警正确率75%,人工与自动预警的降雹正确率均为100%。在短临天气预警预报业务中,将自动预警技术作为WSR-88D 算法的辅助识别技术,可进一步提高强对流天气预警预报的正确率和提高短临天气业务的自动化程度。     

多普勒雷达资料同化在“7.21”北京特大暴雨个例中的应用

基于WRF(Weather Research Forecast)模式和GSI(Gridpoint Statistical Interpolation)同化系统,研究了同化4部多普勒雷达探测资料对"7.21"北京特大暴雨过程中降水预报的改善作用。GSI系统直接同化径向风,而采用云分析的方式间接同化反射率。2012年7月20日21时—21日00时(世界时)雷达探测资料同化试验采用30 min循环同化径向风和反射率资料。结果表明,循环同化雷达探测资料改善了短时(0—6 h)和短期(0—24 h)降水预报,ETS评分提高了约0.2。同化反射率资料增加了初始场的水凝物,改善了温度场分布,直接影响了降水的形成,同时还使650—250 hPa位势高度的均方根误差平均降低了8 gpm。直接同化径向风资料对中尺度风场产生了一定影响。ETS评分结果表明:同化反射率资料的效果要优于同化径向风。     

双线偏振雷达在一次强降雹过程中的初步应用

利用北京首都国际机场C 波段双线偏振多普勒天气雷达和NECP 再分析资料,分析了北京地区2008 年6 月23 日降雹天气过程背景及双线偏振多普勒雷达产品的演变特征。通过对雷达差分反射率因子ZDR、单位差分传播相移KDP、相关系数ρHV等偏振参数的具体分析,总结出偏振雷达观测冰雹云的一些特征：雷达强度图中出现较强回波且高度较高,ZDR趋于零,ρHV、KDP比其周围数值忽然减小。此外,还分析了KDP、ρHV在辨别虚假回波和判断回波发展中的作用。上述研究对于提高双线偏振天气雷达在强对流灾害天气监测预警、防雹减灾以及航空安全等方面应用具有一定参考意义。     

双偏振多普勒天气雷达产品三维可视化技术研究

针对双偏振多普勒天气雷达（ CINRAD/SAD ）偏振产品展示缺乏三维空间的几何与拓扑信息问题,通过对双偏振产品的解析与坐标变换,利用 Python 库函数与计算机图形学插值技术,对差分反射率（ ZDR ）、差分传播相移率（ KDP ）与相关系数（ CC ）进行了三维立体（ 3D ）建模重绘。将 ZDR、KDP与CC逐仰角产品进行三维空间立体组合后与单仰角平面产品相比,三维可视化产品可以更直观和全面地展示风暴偏振特征的空间分布状况,有助于获取回波整体结构信息,为灾害性天气监测与预警提供重要参考依据。     

多普勒天气雷达径向速度产品在预报中的应用

对江苏南京雷达站四年内降水前多普勒天气雷达径向速度回波及其VWP产品的特征进行了具体的研究。速度回波图的统计结果表明,非降水回波的辐合特征和降水的发生是相关的,对降水过程的发生具有一定的提前量,该预报提前量存在地域差异和季节差异。对VWP产品的统计分析表明,风向随高度顺转且风速随高度增大时,有利于降水系统的维持和发展;同时“ND”厚度和相对湿度在大面积层状云或混合云降水过程中呈反相关,在一定程度上反映了相对湿度的变化,且“ND”厚度的变化对降水的产生也有一定的提前量,对短时预报有指导意义。     

机载雷达风切变识别算法研究及在机场预报中的应用

大气中的风切变严重威胁飞机安全,尤其低空风切变是影响飞机起降的重要因素。利用多普勒雷达速度资料计算一维切向、一维径向与二维合成风切变,准确判断风切变的危险区域,能够及时为飞行及起降提供告警。针对多普勒雷达业务应用的主用户处理器PUP(Principal User Processor)上风切变自动识别产品存在的边缘识别较弱及定位误差较大等问题,根据多普勒雷达速度资料径向分布的特点,利用最小二乘法线性拟合优势,选择适于机载雷达参数的拟合窗口,对多个实例进行了识别分析。对比结果表明最小二乘法在识别效果、定位精度、边缘识别等方面优于PUP风切变自动识别产品,提高了风切变识别能力,有助于为机载雷达风切变识别及预警提供更好的依据。     

变分回波跟踪算法及其在对流临近预报中的应用试验

目前业务上0—1 h对流天气临近预报仍旧以客观外推为主,采用不同外推算法,得到雷达回波以及降水的外推临近预报。以业务应用为目标,开展了变分回波跟踪算法在强对流天气临近预报中的应用研究。利用京津冀地区的8部新一代多普勒天气雷达逐6 min雷达组网拼图资料,选取2016—2018年夏季发生在京津冀地区的18个典型对流个例,开展变分回波跟踪算法和交叉相关法的0—1 h临近预报对比试验及检验评估。与传统的交叉相关法相比,变分回波跟踪算法采用变分技术求解雷达回波运动矢量场,在计算中使用两个严格的约束条件,运用迭代法进行求解,其得到的运动矢量场更为准确。结果表明,变分回波跟踪算法优于传统的交叉相关法,得到的30、60 min内雷达回波的形状、位置及强度的外推预报和实况更接近,定量检验评分更高:（1）京津冀地区4次典型对流天气过程临近预报对比试验表明,和交叉相关法相比,变分回波跟踪算法可以更好地预报出未来1 h内雷达回波的位置、形态和强度。（2）通过对18个典型对流个例定量检验,发现当雷达回波强度阈值为35和45 dBz时,无论是30或是60 min外推预报,变分回波跟踪算法的命中率（POD）和临界成功指数（CSI）都明显高于交叉相关法,且虚警率（FAR）更低;分天气类型定量检验发现,绝大多数天气类型,变分回波跟踪算法外推预报效果优于交叉相关法。