多普勒天气雷达站址视程的客观分析技术

开发了多普勒天气雷达候选站址视程的客观分析软件 .该软件根据候选站及其四周一定范围内的地理信息 ,十分快速地求算和自动绘制雷达单站的遮蔽角图、系列等射束高度图和多个雷达站 Mercator或 L ambert投影方式下的等射束高度拼图 。

联合雷达网和卫星定量监测与预报长江流域大范围降水

在吸取欧洲国际雷达网以及英国ＮＩＭＲＯＤ系统先进经验的基础上，根据我国实情，以长江中游数字化雷达网和ＧＭＳ卫星为主要技术手段，并结合数值风场预报，研制成大范围降水实时定量监测和预报的自动化系统ＬＡＲＯＲＡＳ．研究成功定量测估长江流域大范围降水累积量的实时处理技术，其产品对防汛抗洪和大型水库工程建设具有重大应用价值．

长江中游临近预报业务系统(MYNOS)及其应用

针对长江中游强风暴天气特点和现代预报业务需求,在借鉴世界临近预报系统,特别是美国的Auto-Nowcaster和WDSS-Ⅱ以及英国的GANDOLF等先进经验的基础上,以我国多普勒天气雷达网为重要技术手段,结合数值预报等信息资源,于2007年研究建成长江中游临近预报业务系统(MYNOS)。MYNOS主要技术方法包括:雷达与雨量计实时同步积分结合的降水估算方法(RASIM),雷达反演参量与中尺度模式输出物理量相结合的强风暴性质自动识别和追踪技术,基于暴雨回波生命史特性约束下的多尺度合成降水量临近预报,基于数值预报模式和模糊逻辑学的强对流天气分类落区潜势预报,集GIS功能并整合各种定量监测与预警产品于一体的短时预报工作站。MYNOS已成为短时临近预报业务的支撑平台,其中实时生成的流域定量降水估算与临近预报、强对流天气分类潜势诊断与识别预警产品等成为日常预报业务的重要参考依据。

基于准同雨团样本概念雷达和雨量计的实时同步结合方法

文中提出一种基于准同雨团样本概念雷达与雨量计(R&G)的实时同步结合技术。由于存在探测时空和分辨率的两种差异,雷达与雨量计(R&G)的同样本对应历来被视为一道难题。但观测表明,雨量计与其垂直上空雷达的小时累积量(ZOH,QG)存在符合幂律的相关性。以此为基础,提出旨在基本消除时空差异的准同雨团样本概念和5个R&G直接对应关系,着重研究一种简便实用的"时间积分垂直同步采样"TIVS,以及具有幂律形式的ZOH-QG关系。有意义的是在固定指数条件下系数AB或AM,具有Z-R转换和雨量计调整(订正)同步结合于一式的功能,两种设备在探测分辨率上巨大差异而引起的降水估算误差由此得到明显缓解。这种利用ZOH-QG关系估算地面小时降水累积量的方法称为RASIM。经过两个降水个例的试验初步表明,雷达估算半径为230km内地面区域小时累积降水量的正确率在90%以上,而全过程以站为计的点评估相对误差率平均为20%左右。本文还对时间积分垂直同步采样在具有风漂移效应各种环境风场中的可利用性作了详细分析,揭示了时间积分垂直同步采样方法的物理本质,明确指出这是一种近似的准同雨团样本采样;同时通过分析R&G数据对的分布规律,研究提出了有效的质量控制方法,明显改善了ZOH-QG关系的稳定性和合理性。

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。它不仅象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．

雷达与雨量计同步结合区域型估算降水方程的误差分析

在明确提出云雨转换的概念和建立4个区域型雷达降水估算方程的基础上,重点研究了A_(BS)区域型降水估算方程误差估算的表示方法和评估判据,并分析了误差产生的原因,由此建立一种可通过设定μ_i合理区间来判别雷达和雨量计错误数据对的质量控制新方法。单站云雨转换系数A_(Bi)是时-空的函数,带有强烈的天气系统和地理属性。A_(Bi)与区域云雨转换公共系数A_(BS)以b_f^(-1)为指数幂值的相对离差就等于单站降水误差估算因子μ_i,从而揭示了引起降水估算误差的根本原因。在μ_i的基础上扩展衍生出表示区域降水估算误差的4个量值,即区域平均绝对误差估算因子μ_A、区域降水误差估算率μ_S、区域降水绝对误差估算率μ_(|S|)及区域平均绝对误差估算量E_N,指明了各自的物理意义并分析其间的相互关系。理论和实践表明,在"基于准同雨团样本概念雷达和雨量计的实时同步结合方法"(RASIM)中,A_(BS)型区域降水估算方程对于区域各站降水总量的估算具有μ_S=0的特点。μ_A是区域内各单站|μ_i|的平均值,可诠释为多个单站的A_(Bi)相对于A_(BS)的聚合与离散程度的整体表示,与天气系统的结构及演变过程特征的复杂性密切相关,但μ_A与雨量大小无关,无力判定降水估算的误差量。而μ_(|S|)和E_N既联系着μ_A,又与雨量有关,是较为合理而实用的降水估算误差判据。经过武汉雷达探测4次降水过程的试验评估,总体绝对误差率μ_(T|S|)小于30%,比未经过质量控制的误差减少7%。

雷达和卫星图象的坐标同化及其实现

雷达和卫星图象综合处理及叠加显示是一项新技术。本文主要介绍武汉区域中心数字化天气雷达自动联网拼图以及和H卫星云图实行叠套显示的坐标同化方法和实现过程,并对经投影变换后的两种底图坐标变形问题进行了分析和讨论。

武汉新一代天气雷达CINRAD/SA的环境技术要素分析

介绍了武汉CINRAD/SA雷达系统建设中确定雷达塔高与频点的技术分析过程 ,明确提出了雷达站四周的净空保护要求 ;重点计算和分析了CINRAD/SA雷达在 3种实际运行模式 (VCP11、VCP2 1、VCP31)下电磁辐射功率密度的空间分布 ,并按照国家“电磁辐射防护规定”和“电磁辐射环境影响评价方法和标准”的要求 ,估算了武汉CINRAD/SA雷达电磁辐射的最小防护距离。

WSR-81S雷达反演降水累积量技术及其应用

介绍武汉WSR 81S数字化天气雷达以 10～ 30分钟为周期探测的反演降水累积量技术 ,对 1998年 7月 2 1～ 2 2日发生在武汉及鄂东南地区的特大暴雨进行逐时和任意时段降水累积量的雷达估算和精度分析 。

武汉CINRAD/SA雷达的基本结构及性能

简单回顾了湖北省天气雷达的发展进程,重点结合实际扼要介绍了武汉、宜昌所建多普勒天气雷达CINRAD/SA的基本结构、探测方式及工作性能。

挑起跨世纪的大梁

湖北省气象局举行了首次享受政府特殊津贴人员授奖大会.这是获奖人员的光荣,也是我们全体气象科技工作者的光荣.它体现了党和政府对广大科技工作者和我们气象部门广大知识分子的关心和爱护.对此,我们青年科技人员倍受鼓舞和鞭策.实现我省气象业务现代化。

一次冷锋大暴雨过程的多普勒雷达观测分析

2003年6月22—23日受冷锋和低空急流影响,湖北省东部地区出现了一次区域性大暴雨过程。用每6 min一次的武汉多普勒雷达资料,详细分析了冷锋和低空急流天气系统在多普勒雷达径向速度PPI、速度垂直剖面VCS和速度谱宽产品上的主要特征和演变特点。结果表明:PPI上冷锋对应一条径向速度辐合线,由于多普勒雷达所测的是径向速度,辐合线在向雷达站移动过程中出现逐渐“变短”的现象。因在冷锋附近低层的风垂直切变相对较大,多普勒雷达所测的速度谱宽很大,这一特征对确定冷锋的位置很有帮助。中尺度低空急流在PPI速度图上表现为有较大径向速度切向梯度的大风核,且距离雷达站越远这一特征越明显。在上述分析基础上,还结合地面逐时雨量资料等分析讨论了产生暴雨中尺度对流系统的传播与冷锋和低空急流的关系。

一种自动多普勒雷达速度退模糊算法研究

提出了一种能解决孤立风暴、高切变和强台风等情况下速度模糊问题的自动多普勒雷达速度退模糊算法。该算法首先通过搜索最弱风区,第一次确定的最多两组初始参考径向和参考速度库,其中使用了相邻仰角初始参考径向应具有方位连续性的约束条件,剔除假零速度线引起的不恰当备用初始径向;然后从初始参考径向和参考速度库开始,对其周围邻近的速度库进行连续性检查,如果当前库的径向速度与参考速度的差值大于给定阈值就对其进行纠正;完成两次全方位径向退模糊处理后,算法进行径向和方位方向的强风切变检查,如果还有强风切变存在,那么通过搜索弱风切变区中有效速度库最多的径向,第二次确定一组退模糊的初始参考径向和参考速度库,再重复前面的退模糊过程,这有利于远离雷达的孤立风暴的速度退模糊。在多次退模糊过程中,判断速度模糊的标准由紧到松,切变阈值由小到大,以确保用于后面退模糊处理的参考速度的可靠性。利用我国S波段多普勒天气雷达观测的龙卷、飑线、孤立强风暴及台风等事件的1 000多个体扫资料对该算法进行了测试和评估,结果表明,速度退模糊准确率>99.5%。对于孤立风暴、高切变及强台风等复杂情况下的速度退模糊来说,新算法要优于我国新一代天气雷达业务退模糊方案。

雷达回波垂直廓线及其生成方法

研究雷达回波Z(R)垂直廓线VPR有两个重要内容:一是VPR的生成方法,二是用VPR订正雷达估算降水的技术。在简要比较现有生成方法———参数法、平均法和识别法的主要特点后,认为平均垂直廓线MVPR具有简便、实用的优点。文章着重对MVPR的生成方法作了细致的探讨,形成了4种生成算法,并作了比较;展示了各种生成参数对MVPR的不同作用,并简要介绍了一个应用程序框图。对两个降水实例实施订正后初步评估表明,用MVPR订正雷达估算降水可使评估因子R/G从0.84(0.86)提高到0.93(0.97),而绝对误差率则下降4%。

基于多普勒天气雷达的两种垂直风廓线反演方法的对比分析

利用2010年阳江高精度探空仪国际比对试验中观测的探空测风资料、CINRAD-SA型多普勒天气雷达体扫资料及基于PUP-VAD方法反演的垂直风廓线产品资料,使用三种不同复杂程度的分层VVP方法(VVP1、VVP2和VVP3)反演了阳江雷达站上空的垂直风廓线,以探空测风为参考,以平均风向、风速均方差和相关系数作为评估因子,将雷达站周围降水回波分布分为较均匀和不均匀两种情况,对比分析了基于分层VVP方法和PUP-VAD方法反演的垂直风廓线。结果表明,相比PUPVAD方法,分层VVP方法都能提供更实用、质量更好的垂直风廓线,特别是在雷达周围降水回波分布不太均匀的情况下。主要原因是在某一高度,相比PUP-VAD方法只分析某仰角某距离圈上的径向速度资料来说,分层VVP方法是通过对该高度层10~100 km范围内的所有有效径向速度资料进行多元线性回归来求解该高度层的平均水平风向、风速,受资料覆盖率的影响程度要小于PUP-VAD方法。

闪电定位系统布网方案设计的技术探讨

以闪电定位系统的定位原理和误差分析方法为基础 ,利用系统布设客观分析软件的自动选站和误差计算功能 ,比较了以不同方式组成的闪电监测网在一定范围内的定位误差。结果显示 ,除了系统本身存在的方位和时间误差外 ,布设子站的数目、几何形状、站距的大小对定位精度的影响均非常明显 ,与系统采取的定位算法也有很大关系。同时 ,提出并采取“一子多主 ,交叉组合”的技术策略 ,以湖北省为例 ,对闪电定位系统布网方案设计进行技术探讨。

新一代短时天气预警报系统设计与实现

利用现代化通信手段实时收集大容量数据,并结合地理信息系统,开发出一个完整的短时预警报服务平台,从系统需求、设计、实现三个方面进行了详细描述,着重介绍了通信系统设计、地理信息图层的实现,数据库设计。该系统设计在解决同类问题中具有普遍适用性,在实际应用中发挥了较大作用,取得了很好的效果。

武汉数字化天气雷达系统微机远程终端网络(WMSN)及其应用

天气实况和预报产品的分发是现代化短时预报系统的三个重要环节之一。本文从武汉数字化天气雷达系统(WMS)出发,结合我国实情,介绍了微机远程终端网络(WMSN)的设计方案。能实时将雷达彩色降水回波现象,以及天气预报、警报远距离输送给用户。系统经过近三年的应用,取得了较大的社会与经济效益。

多雷达反演参量联合的短时强降水识别方法研究

借鉴美国ANC(NCAR Auto-Nowcast System)基于模糊逻辑原理的临近预报技术思路,采用SWAN(Severe Weather Automatic Nowcast System)系统中雷达基本产品及其反演产品,研发了多参量联合的短时强降水落区识别算法,重点研究因子选取、误差分析及参数设置。基于历史资料分析结果筛选出1h定量降水预报QPF(Quantity Precipitation Forecast)、雨强RI(Rain Intensity)、垂直累积液态水含量VIL(Vertically Integrated Liquid Water)、回波顶高ET(Echo Top)预报量作为识别因子,并设计出相应的隶属函数。结果表明,多因子联合识别短时强降水算法的CSI(Critical Success Index)指数为0.18,性能高于QPF判别法及仅使用单因子识别的模糊逻辑方法。强降水指数HRI(Heavy RainIndex)阈值设置测试表明,选择合适的HRI阈值有助于发挥算法性能,统计结果表明取0.5～0.6比较合理。同时,较高的空报率是影响算法性能的主要因素,包括地物杂波、因子场定常外推假设、不合适的Z-R关系、局地性强降水以及多种因素的共同作用。

多普勒天气雷达双PRF径向速度资料质量控制

双PRF技术可用于扩展多普勒天气雷达不模糊速度的间隔,但是它也会导致径向速度资料受到离散奇异值的污染,在使用径向速度资料之前,需要对其进行质量控制。通过计算每个库的径向速度与其局地中值速度的差值,定量分析了CINRAD-SA、SC、CD和CC型业务多普勒天气雷达在双PRF模式下的径向速度数据质量,在此基础上提出了一种三步式的双PRF径向速度资料质量控制算法,即首先基于回波尺度大小对径向速度资料中的孤立噪声进行过滤,其次基于局地连续性原则对落在扩展不模糊速度间隔之外的模糊速度进行速度退模糊,最后基于已知的双PRF径向速度数据错误特征进行奇异值修正,并利用CINRAD-SA、SC、CD和CC型多普勒天气雷达的双PRF径向速度资料对该算法进行了测试。数据分析结果表明绝大部分点的速度都遵循连续性原则,与其局地中值速度的偏差较小或几乎没有偏差,而那些奇异值点的速度与其局地中值速度的偏差和高、低PRF的最大不模糊速度对应。对算法进行测试的结果表明该算法能有效地处理模糊速度并合理地修正速度奇异值。使用本算法对双PRF径向速度资料进行质量控制后,在保持原有数据空间分辨率不变的情况,径向速度数据质量得到显著提高。