变分法和卫星云图模式识别在强降水面雨量预报中的应用

假设数值预报对雨量的落区预报是准确的 ,用卫星云图模式识别预报的流域雨量极值 ,应用变分法对数值预报雨量极值进行订正 ,使得订正预报与未订正场之间的泛函达最小 ,从而求得预报场。试验证明 。

湖北省特大暴雨形成的物理图像和机理

利用静止卫星云图和天气图,分析了1981—2004年6—8月发生在湖北省的14场特大暴雨过程。分析结果表明:在这些特大暴雨过程发生、发展中,不仅存在着大量的水汽输送,而且还存在着大量的液态水输送,表现为特大暴雨区的上游方向,在850 hPa和700 hPa存在一个或几个中尺度的水汽(近饱和)和液态水(饱和)源,在这些暴雨过程的形成过程中,这些源持续向暴雨区输送水汽和液态水。特大暴雨的触发系统对应的云系多为中尺度涡旋云系和准纬向斜压叶云系。文章还分析总结了湖北省特大暴雨过程的若干卫星云图环境云场特点和形成过程的物理图像特征,进而讨论了特大暴雨的形成机理,认为特大暴雨是由中尺度涡旋或高空急流东移叠置在"露点锋"上或暖湿空气上触发而成,CISK是其主要作用机理,"露点锋"在特大暴雨的触发中起到了重要作用。

长江流域特大暴雨云团生成的有利环境条件研究

综合分析我国长江流域20世纪80和90年代的几次特大暴雨实例发现,江淮切变线和"湿度锋"是长江流域特大暴雨发生发展的有利条件,但不是必要条件,高空的触发系统和低空的西南急流水汽输送才是必要的条件。在不同的高低空系统配置情况下,形成特大暴雨的云团的尺度(中尺度、中β尺度)具有一定的选择性。而低层"湿度锋"的强弱与暴雨云团的尺度之间不是简单的正相关的线性关系。针对长江流域特大暴雨云团的以上特性,在参考暴雨云团发生发展的CISK机制以及它们之间相互影响共同作用形成的更复杂的物理机制的基础上,对部分物理机制进行了修改完善。从而更好的解释了长江流域特大暴雨发生发展的有利环境条件。

用GMS双谱资料估计湿度场及其在数值预报中的应用

对ＧＭＳ红外和可见光两个通道的资料进行了处理，并估计出了７００ｈＰａ和８５０ｈＰａ两个层次的湿度场．将卫星资料估计的湿度场取代数值模式通常的客观分析湿度场进行了对比业务试验．业务运行表明，应用卫星资料后，预报结果有较大改进．

暴雨分级卫星云图模型和模式识别

详细分析了1982年到1998年各种暴雨过程的卫星云图,归纳出了暴雨分级卫星云图模型。对卫星云图模型进行了图象处理,提取出了卫星云图模型的纹理、结构、灰度等特征,用统计与句法相结合的方法进行模式识别,效果良好。

MCS的形态特征和外推预报

对红外卫星云图进行图象处理之后 ,对 MCS的边界廓线进行傅里叶展开 ,求得其形态特征。利用形态特征的保守性 ,得到 MCS的移动矢。以此对 MCS的移动作外推预报 ,结果表明 ,准确率比目测判别要高。

暴雨云团演变过程的模式识别

对卫星云图进行预处理后，提取了暴雨云团演变过程的灰度、纹理、形态、中心矩等特征．用统计与句法相结合的方法进行了识别，提高了识别的自动化程度，与人工识别吻合较好．

长江中游暴雨卫星云图模型

详细分析了1982～1996年湖北省暴雨过程的卫星云图特征,特别对1996年和1991年两个特大洪涝年暴雨过程的卫星云图作了合成分析,总结出湖北省暴雨过程的卫星云图模型。

南亚高压的东西振荡对湖北省极端暴雨事件的影响分析

对1975—2008年发生在湖北省及其周边地区的14场24h雨量≥200mm,或48h雨量≥300mm的极端暴雨事件进行了研究。分析发现:极端暴雨事件与南亚高压的东西向移动密切相关。当南亚高压停留在高原上空时,低层南风将孟加拉湾的水汽源源不断地向高原输送,高原西部槽与孟加拉湾水汽汇合,在高原上形成涡旋云系,其在100—200hPa表现为南亚高压脊线东部的反气旋,在500hPa表现为气旋式涡旋。当南亚高压向东移动时,500hPa气旋式涡旋和与之相伴的孟加拉湾水汽也随之向东移动,当副热带高压和低层环境场有利时,极端暴雨事件便发生了。若南亚高压整体东移,则南亚高压中心的巨大辐散场,在低空强辐合配合下,有利于将水汽集中于某地,当中低层形势场有利时,触发极端暴雨事件。若南亚高压部分东移,则南亚高压脊线附近的中尺度反气旋在东移的过程中,触发中尺度对流系统,形成特大暴雨。如果这时有台风登陆,南亚高压形成的高层辐散可使台风低压维持相当长时间而不填塞,最后形成极端暴雨事件。

暴雨中期过程的卫星云图和数值预报形势场的综合分析

本文运用GMS－5卫星云图和ECMWF数值预报形势场，详细分析了“98．7”特大暴雨发生的中期过程，发现将卫星云图与数值预报产品进行了分析，对暴雨中期过程的预报是一个很好的尝试。

长江上游流域短期强降水面雨量预报系统

介绍了长江上游流域短期强降水面雨量预报系统的结构、运行情况及功能。简单叙述了制作强降水面雨量的各种预报方法。

最优化法求Z—Ⅰ关系及其在测定降水量中的精度

本文介绍了用最优化原理求取Z—I关系的新方法,并将求得的最优化Z—I关系式应用于雷达探测单点和区域降水量。结果表明:探测降水量精度可以明显提高。经过检验,表明该关系式具有一定代表性。

湖北省集中暴雨特征分析

定义了湖北省集中暴雨的标准。对1954年以来发生在湖北省的符合标准的12个集中暴雨过程作了详尽的分析,发现集中暴雨为3场以上的暴雨组成:第1场为冷锋暴雨,即东亚大槽建立形成的暴雨,强度较弱;第2场为高原涡(槽)叠在切变线和露点锋上形成的暴雨,强度较强,常常为特大暴雨,或有较弱暴雨夹在其中;第3场为低槽形成的暴雨,强度较弱。归纳出了集中暴雨的环境条件,大中尺度天气学特征,得出了一些有用的结论,对湖北集中暴雨的预报有参考价值。

多卜勒天气雷达PPI上0℃层亮带模式识别系统

系统对PPI数字回波资料经图象预处理、特征提取后,采用三级识别方式对是否存在0℃层亮带进行自动判别。试验表明,准确率很高。

有雨概率与分维数关系的初步研究

对武汉地区１９８２～１９９４年有雨分维数与有雨概率之间的关系进行了初步的分析和研究，并给出了研究结果．为今后修改降雨衰减预报模型作准备．

用MAPS模式预报冰雹落区

文中详细分析了 1982～ 1998年发生在湖北省的冰雹过程 ,这些冰雹过程被归纳为槽前型和槽后型两类。两类过程的一个共同特点是过程发生前具有极强的位势不稳定。槽前型主要表现在中低空及地面为极强的增湿增暖 ,导致中低空能级升高 ,而中高层是相对干冷的区域或变化不是很大 ,这类过程的触发主要是由于西北槽中有短波槽扰动凌驾于不稳定区之上 ,一方面加大水平能量锋区 ,另一方面使得垂直不稳定度加大 ,进而触发对流。槽后型主要表现在中高层为极强的干冷平流 ,引起降温降湿 ,而低层有弱的增温增湿 ,这类过程的触发主要是西北气流中横槽转动和小槽沿脊前下滑 ,在中低层加大水平能量锋区 ,促进垂直不稳定能量的释放。因此将水平能量锋区ΔθseH/Δn和垂直不稳定ΔθseH/Δz之和作为冰雹判据 ,辅之以其它条件 ,在日常业务中 ,具有较高的预报准确率。利用研究结果 ,对武汉区域中心数值预报模式MAPS的积云对流参数化方案进行改进 ,即改进积云对流参数化中的稳定度条件。用改进后的MAPS模式对 1999～ 2 0 0 1年 3～ 5月的过程进行试报 ,结果表明 ,该模式对冰雹落区有一定的预报能力。

“V”型中尺度对流系统实例分析

运用卫星云图及其它常规天气资料,对2003年3月26日下午至27日凌晨发生在贵州附近的一次“V”型中尺度对流系统进行了详细地分析,描述了此次强天气过程中该系统的云图演变过程,揭示了本次过程的触发机制、大气不稳定特征,并对此次VMCS与一般降雹的部分特征进行了比较。

卫星云图资料在NWP产品释用中的应用研究

该项研究工作旨在探讨NWP产品释用中如何利用数字化卫星云图资料的问题.首先,通过回归分析方法,以NWP产品为依据,制作出湖北省区域大到暴雨初级预报,然后在湖北省暴雨过程卫星云图模型总结的基础上选定关键区,以基元为单位,计算灰阶面积,再与初级预报结果一起作为预报因子,建立多元回归增强预报方程.检验结果表明,卫星云图资料与NWP产品的结合应用,提高了强降水的预报准确率.

一次飑线过程的中尺度特征分析

利用武汉WSR—81S数字化雷达回波,GMS展宽数字化云图、逐时地面流场及常规天气图等资料,分析了湖北省1993年4月30日的飑线过程,得到了一些有意义的结果。