强对流天气的多普勒天气雷达探测和预警

简要介绍了强对流天气(包括强冰雹、龙卷、雷雨大风和暴洪)的多普勒天气雷达识别和预警技术.     

基于单多普勒天气雷达产品的强对流天气预报预警方法

本文对发生在常德新一代天气雷达探测区内的强对流天气(雷雨大风、冰雹、龙卷)在雷达回波强度场及速度场上的表现特征进行了归类分析,既用实例证实了美国强对流天气在多普勒天气雷达产品上的表现特征同样适用于中国,又对其表现特征进行了完善。在此基础上建立了适用于当地的基于单多普勒天气雷达产品的强对流天气预报方法,并根据雷达实时体扫资料对强对流天气进行语音、文字自动报警以及对风暴移向、移速进行预报作了实用性的探讨。在多普勒天气雷达产品应用还处在探索、起步阶段的我国,该方法为制作强对流天气预报提供了较系统的预报思路。     

新一代天气雷达与强对流天气预警

简要介绍了对流风暴的分类、对流风暴的强弱和强对流天气的多普勒天气雷达识别和预警技术，以及新一代天气雷达对强对流风暴预警水平的改进。     

改进气象雷达TITAN算法在灾害性天气预警中的应用研究

提出一种适用于我国不同季节、经纬度和下垫面的改进气象雷达TITAN算法。建立天气雷达数据格式转换系统,将我国不同型号新一代天气雷达基数据转换成MDV格式雷达数据;按我国不同气候类型、经纬度和海陆下垫面特征,统计获取不同区域强风暴天气雷达特征指标参数阈值。利用云贵高原和海南地区不同下垫面的两次典型超级单体强风暴天气雷达实况数据与改进的TITAN算法进行实验对比分析。分析结果指出,采用改进TITAN算法识别、跟踪和预测0.5~1 h后的强风暴天气误差较小,可信度较高,有助于识别预警灾害性天气和人影指挥作业。     

运用天气雷达识别强对流天气的人工神经网络方法

选取对强对流天气反应较好的雷达回波参数和天气因子作为输入信息单元，应用Ｂ－Ｐ神经网络方法可对强对流天气和雷雨天气非常理想又迅捷地识别出来。     

多普勒天气雷达识别和预警下击暴流

发生在机场周围的下击暴流,对飞机起降安全构成重大威胁。多普勒天气雷达以其高时空分辨率成为监测和预警下击暴流的有力工具。对国内外利用多普勒天气雷达研究下击暴流的现状进行了综述,包括下击暴流的基本概念、回波特征以及目前国内外主要算法:基于切变段法、图像处理法和线性判别分析法。最后对多普勒天气雷达识别和预警下击暴流的研究现状进行了总结,为国内开展这方面研究提供参考和借鉴。     

人工影响天气自动预警关键问题

通过对多普勒雷达PUP资料（回波顶高ET、回波反射率因子R19、液态水含量VIL）实时分析,编程实现了ArcGIS中Identify工具,完成雷达栅格图层（Raster）数组值索引.提出预警半径r、预警区域附角θ的概念,给出监测点抽样算法、方位角算法、（θ,α）点元筛选算法,并运用C#对各算法进行了实现.在Visual Studio2008开发环境下,实现了基于.NET的自动预警系统原型,可实时生成各作业点作业参数,为人工影响天气作业智能化提供必要理论及技术支撑.     

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。     

江西一次突发性局地强对流天气的雷达回波特征分析

对2004年4月11日赣中出现的突发性局地强对流雷达回波资料进行了分析.分析结果表明,这次强对流过程虽然从天气形势上很难做出预报,但从多普勒天气雷达资料上仍可分析出一定的预报特征:最大反射率(DBZM)和最大反射率高度(HGT)的突降,与降雹和龙卷的发生时间具有较好的相关性;垂直积分液态水含量(VIL)的变化,尤其是跃增的特性,对于判断冰雹的增长非常有效,而对于判断降大冰雹的可能性,尤其是微型超级单体的降雹,VIL密度比VIL具有更明显的指示意义;冰雹指数(HI)对强对流天气的预报具有一定的指示意义,尤其当持续出现"PRO"或"POS"报警时,往往表示风暴已发展成熟,极有可能产生剧烈的强对流天气;三体散射回波(TBSS)的出现,预示风暴中可能有大冰雹生成;风暴追踪信息(STI)产品能有效地预报出回波未来的移动方向和影响区域,但对于转折时间,则需结合反射率等产品来进行预报预警服务;风暴内出现中气旋特征时,应做好发布强对流天气预警的准备工作.     

雷暴天气在多普勒雷达资料上的前兆特征分析

通过多普勒雷达资料分析,得到：雷暴天气的形成过程通常在多普勒雷达图上往往反映为一个双层干区的迅速破坏和基本消失的过程。并且雷暴天气结束后,如果双层干区再次重新建立、破坏和消失．那么意味着再次雷暴天气过程的发生。依据上述分析通过简单统计归纳得到的合肥雷暴临近预报指标的预报效果是令人满意的。     

利用多普勒天气雷达资料建立灾害性天气的监测和预警系统

多普勒天气雷达是目前对短时强对流天气进行监测的主要手段之一.为了能够使多普勒天气雷达资料在业务预报中得到更加准确、方便的使用,设计开发了利用CINRAD/ CC新一代多普勒雷达资料建立对临近灾害性天气的监测和预警数据库系统.该系统采用Visual C++6.0 + SQL Server 2000为开发环境,由雷达原始数据采集和处理系统、雷达图像的显示系统、雷达数据库系统、监测及预警信息的发布系统、客户端应用系统等部分组成,有较好的兼容性和可移植性.实现了实时显示、入库、监测和预警、动画回放等功能,并且系统资源占用少、效率高.能够方便地为气象业务人员使用,帮助预报人员更好地分析天气系统的内部结构及发展趋势,特别是在临近预报和帮助人影值班人员指导防雹作业等方面均能发挥十分重要的作用.     

灾害性天气实况智能警示系统

介绍了江苏省灾害性天气实况警示系统,该系统对9210系统下发的全省重要天气实况报文解码入库、分析处理,以声音、图像、短信、电子邮件等多种方式进行智能报警,通过图形处理终端进行实时显示。这种灾害性天气实况的网络联防和智能报警功能,为预报员及时监测灾害性天气的发生发展、进行联防和开展准确及时的预报服务提供了重要的实时信息。     

一次强对流过程的多普勒雷达反演及预警分析

为进一步了解2009年6月5日发生在安徽的一次飑线天气过程的流场结构,本文将两步变分法应用于安徽省合肥多普勒天气雷达资料的风场反演,并利用反演结果检验发生冰雹、大风以及闪电等强对流天气过程的预警条件。结果表明,该次天气过程主要受到东北冷涡的影响,另外高空西北冷气流和地面暖气流以及深层的垂直风切变促进了该次飑线强对流天气的发生;冰雹、大风以及闪电等强对流天气对应的一些特征量关系符合相关预警条件。     

灾害性天气监测预警平台设计与开发

为解决基层气象台站现代天气业务中灾害性天气监测、识别报警、天气联防、上下级业务指导与信息反馈、产品共享、集约化业务管理等关键业务问题,基于B/S架构,采用Web、GIS、数据库等技术,研究、设计开发了省市县三级灾害性天气监测预警平台,与已有的MICAPS等系统形成互补,实现了山东天气业务、重大天气过程服务及重大活动、突发事件气象保障等为一体的业务化平台支持,不仅较好地满足了省、市、县三级气象部门现代天气业务发展对业务平台建设的迫切需求,也为优化省内集约化业务流程提供了支撑平台。     

天津地区雷暴大风天气雷达产品特征分析

应用2002-2007年天津共46次雷暴大风天气过程的新一代天气雷达资料,并结合灾情报告和地面自动气象站资料,根据雷达基本反射率回波特征,影响渤海西部雷暴大风的雷达回波形态有以下四种类型:弓状回波、阵风锋、带状回波和零散椭圆状回波,其中弓状回波对应的雷暴大风天气最为强烈,特别是弓状回波的前部和顶端突起部分;同时弓状回波主体维持时间与雷暴大风维持时间基本一致.另外,应用垂直积分液态水含量产品(VIL)进行了统计分析.结果表明:当VIL值达到或超过40 kg·m~(-2)时,随后VIL值的快速减小对于预警雷暴大风天气有指示意义,这种信息一般能够提前10分钟出现.此外,分析了雷暴大风的路径来源有四类:分别是北方路径有9次,西北路径占19次,西方路径14次和其他路径4次,其中北方路径带来的灾害相对严重.这些特征对预警渤海西部雷暴大风天气提供使用价值,同时也可提供其他地区参考使用.     

基于支持向量机的雷暴大风识别方法

基于北京市观象台雷达基数据和加密自动气象站数据,利用支持向量机算法建立了雷暴大风天气的有效识别模型。首先确立了9个用于识别雷暴大风的预报因子:回波顶高、最大反射率因子、最大反射率因子所在高度、垂直积分液态水含量、垂直积分液态水含量随时间变率、垂直积分液态水含量密度、雷暴大风发生前最大反射率因子下降高度、风暴移动速度、速度谱宽。通过计算各预报因子在大风和非大风样本中的概率分布,得到对应的各项预报因子雷暴大风的隶属度,利用得到的隶属度函数对样本进行归一化处理。确立核函数和模型参数,利用支持向量机建立雷暴大风天气的提前识别和临近预警模型。通过对北京2017年7月7日飑线和2012年5月19日块状回波引起的灾害大风典型个例的识别效果检验,得到两个个例预测的命中率、误判率和临界成功指数分别为92.0%,22.1%,73.0%和99.1%,40.5%,59.2%,对于提高雷暴大风预警预报的准确率有一定帮助。     

晴空回波在强对流天气临近预报中的应用

该文介绍了利用多普勒天气雷达资料判断环境风场辐合、辐散的两种方法:径向速度图像特征定性识别法和EVAD技术定量计算法,并结合2009年8月两次强对流天气过程详细介绍了两种方法的具体应用。统计分析了2005-2008年5-9月晴空回波特征以及不同高度散度和对流出现时间的关系,晴空回波出现在距离雷达中心50km范围之内,反射率因子多在10～20dBZ,径向速度大部分为-5～5m/s;强对流天气出现之前,对流层低层均会出现辐合,可以利用低层连续5个体扫出现辐合作为环境场具有辐合条件的指标。根据统计结果建立了强对流天气临近预警系统,该系统在2009年6-8月试运行,预警命中率为88.9%,虚警率为29.8%,临界成功指数为64.5%,辐合提前对流天气出现时间平均为7.1h,对降低强对流天气漏报率,提高强对流天气的临近预报水平有重要意义。     

利用K-邻域频数法处理多普勒雷达原始资料

利用K-邻域频数法对714SDN型多普勒天气雷达原始资料进行预处理，分析了参数的选取对处理结果的影响，得出了一些重要结论。根据应用中出现的问题，对该方法作了补充完善，使得补测效果更加有效。     

一次低涡强暴雨的雷达回波特征

利用大气环流背景及物理量客观诊断和西峰新一代多普勒天气雷达回波资料,对2007年7月24日河套深厚低涡造成的甘肃环县短时强暴雨过程进行了分析,结果得到:河套低涡在铅直剖面上对应有深厚的正涡度场分布;强暴雨前天气雷达强度回波反射率因子大于等于50 dBz,随高度无明显"跃增",回波强中心在0℃层附近;径向速度回波的水平辐合和大于等于±20 m/s的速度中心对在2~7 km高度上活跃;云顶高度"跃升"变化显著;垂直液态水含量大于等于45 kg.m-2大值中心面积迅速扩大,对监测预警短时强暴雨天气和实施人影防雹作业,具有一定指示意义。     

库尔勒地区两次强对流天气过程的形势和雷达回波对比分析

通过对2006年5月3日和7月17日库尔勒地区两次强对流天气的形势和物理量对比分析,以及库尔勒新一代天气雷达(CINRAD-CC)产品中的组合反射率(CR)、风暴相对平均径向速度(V)等产品的分析,得出库尔勒地区夏季强对流天气过程发生时的有利天气形势、物理量场分布及多谱勒天气雷达产品特征。