黄土高原一次疑似龙卷天气的中尺度特征

利用高空、地面常规观测资料、分钟级加密自动气象站资料和榆林多普勒雷达资料,对2013年8月4日傍晚发生在榆林市的一次超级单体风暴天气进行中尺度分析。结果表明:(1)此次过程疑似一次超级单体龙卷天气过程;(2)从环流背景来看,榆林市上空中层强干冷平流配合低层切变线、西南急流,高层干冷、低层暖湿特征明显;从环境条件来看,强风暴发生前和发生期间,能量、抬升凝结高度、风切变满足龙卷发生所需的热力不稳定、垂直风切变条件;(3)雷达钩状回波结构清晰,并伴有强中气旋,>60 dBZ的回波和正负速度对已接地,呈现龙卷发生时的回波特征;(4)强风暴发生前后,由北向南经过榆林地区有多个龙卷涡旋TVS产品被识别;(5)气象要素场变化剧烈,地面气压明显降低,风速出现极值增强,风向发生突变,与龙卷发生期间风场观测特征基本一致,表明该区域出现龙卷的可能性较大。

异步传输模式下电路探测激光回波信号增强

激光回波信号是电路探测传输的常用信号,信号强度是保障集成电路探测效果的关键,因此提出大数据异步传输模式下的电路探测激光回波信号增强方法。利用多权重混合分布模型消除激光回波信号的背景噪声;根据异步传输模式的通信方式,建立激光回波信号接收机,接收保留完整信号信元;利用整形脉冲信号处理方法完成信号累积和自适应匹配滤波,实现大数据异步传输模式下电路探测激光回波信号的增强。实验结果表明,所提方法的信号增强结果在任意波长处的能量和光谱强度均较高。

激光主动探测中的“猫眼”目标识别定位算法

激光主动探测是利用光学系统的“猫眼效应”对敌方侦察设备进行探测识别的技术,其核心技术是利用回波精准地找到敌方光学探测器的位置,从而实施对探测器的干扰或其他措施。构建了激光主动探测中激光传输的基本模型,讨论了大气衰减、离焦量和入射角度等多种条件对激光主动探测的影响;基于激光主动探测的光电回波图像,以实际探测过程中的激光传输特性为基础,创造性地提出了回波功率、目标大小、目标形状3种判据,与传统目标检测算法相结合,实现了对敌探测设备的精确识别定位;通过实例检验,验证了该算法相较于传统算法具有更好的识别能力,且具有较强的通用性和一定的实战应用价值。

几类区域性暴雨雷达回波模型

以2007-2008年湖北省暴雨过程为研究对象,按区域性暴雨过程的定义,通过分析地面雨量资料筛选出32次区域性暴雨过程。在对比分析多普勒天气雷达反射率因子回波形态、结构、暴雨落区以及主要影响天气系统的基础上,概括了湖北省区域性暴雨雷达回波模型。结果表明:典型区域性暴雨雷达回波形态有逗点状暴雨回波、涡旋状暴雨回波、涡带结合型暴雨回波和带状暴雨回波等4类,它们分别与锋面上中尺度气旋波扰动、川东低涡系统的发展、低涡发展与梅雨锋结合和气旋波上准静止锋面切变线的形成等紧密相关。

一次致灾冰雹的超级单体风暴雷达回波特征分析

利用石河子C波段多普勒天气雷达资料,对2010年6月28日下午发生在准噶尔盆地南缘石河子垦区北部沙漠边缘地带的强冰雹超级单体风暴的雷达回波演变特征进行了详细分析。结果表明,该超级单体风暴前进方向的右侧出现了弓形回波,左前侧和右后侧分别出现了"V"字型缺口;沿入流方向穿过最强回波位置的反射率因子垂直剖面呈现出典型的有界弱回波区、回波悬垂和有界弱回波区左侧的强大回波墙,最大回波强度出现在沿回波墙狭长区域的下部,其值达到70dBz;相应的径向速度上出现了中气旋,该中气旋的发展和维持使得超级单体弓形回波发展并维持;强冰雹发生在有界弱回波区、垂直累积液态水含量大值区和中气旋重合的区域内;可用中气旋提前30min预警短时冰雹,其反射率因子垂直剖面上的宽大有界弱回波及其回波悬垂和回波墙下部的强回波中心强度(70dBz)可作为预警大冰雹的预警指标。

一次伴随强烈龙卷的强降水超级单体风暴研究

利用徐州多普勒天气雷达、常规观测和地面加密观测资料,对2005年7月30日发生在安徽北部的伴随强烈龙卷和暴雨的强降水超级单体风暴的环境条件和回波结构演变特征进行了详细分析。主要结果如下:(1)该强降水超级单体产生在中等大小的对流有效位能和较大的深层垂直风切变条件下,同时抬升凝结高度很低,边界层内的低层垂直风切变很大,地面存在阵风锋。上述中等程度的对流有效位能值和大的深层垂直风切变有利于超级单体风暴的产生,而大的低层垂直风切变、低的抬升凝结高度和地面阵风锋的存在有利于F2级以上强龙卷的产生。(2)该超级单体的演化可以归结为"带状回波-典型强降水超级单体-弓形回波"三个阶段。在带状回波阶段,该超级单体的发展从一条狭长对流雨带的变短变粗开始,雨带中间的对流单体内首先有中气旋发展,从4km左右高度首先出现,然后同时向上和向下发展,前侧入流缺口变得明显,接着雨带南端的单体中也有中气旋发展。在典型强降水超级单体阶段,雨带南端单体逐渐与中间单体合并,构成一个庞大深厚的强降水超级单体和被包裹在其中的直径12 km左右、深厚强烈的中气旋,然后由于后侧入流的开始出现,低层回波形态层演变为"S"形,而中层回波呈现为螺旋型。(3)龙卷出现在"S"形回波阶段,在龙卷出现前,有一个龙卷涡旋特征TVS(Tornadic Vortex Signature)出现在中气旋的中心,其对应的垂直涡度值估计为6.0×10-2s-1。龙卷地点上空有很强的风暴顶辐散,散度值约为0.8×10-2s-1。弓形回波阶段的开始由在弓形回波北部逗点头回波的中心的另一个中气旋形成为标志,原有的中气旋位于弓形回波顶点附近,随后弓形回波的北宽南窄的不对称结构逐渐明显,原有的位于弓形回波顶点附近的中气旋消失,并出现地面直线型风害。另外,还对此次过程中气旋产生和超级单体形态的演变的可能机制进行了探讨。

准噶尔盆地南缘一次强对流风暴雷达回波演变特征

利用Doppler雷达产品,结合常规观测资料对2008年7月25日中国准噶尔盆地南缘冰雹、强降水的雷达回波结构演变特征进行分析。结果表明:此次冰雹、强降水天气过程发生在西伯利亚至巴尔喀什湖冷槽东南象限的对流不稳定层结中,近低层至地面有中尺度辐合切变线。强风暴的演变可归为"逗点—‘人’字形—螺旋形"3个回波阶段,相应径向速度图上出现"逆风区"、中气旋和辐合区。冰雹的雷达回波强度中心值超过65 dBz6,0 dBz回波顶高为5.5 km,65 dBz回波顶高为3.0 km。垂直累积液态含水量由10 kg.m-2增至70 kg.m-2。强降水的雷达回波强度中心值达60 dBz,55 dBz回波顶高为3.7 km6,0 dBz回波顶高为2.2 km。垂直累积液态含水量由15 kg.m-2增加至55 kg.m-2。Doppler雷达产品对冰雹、强降水天气监测预警具有指示意义。

相同季节和相似区域华南两次飑线过程比较分析

利用常规观测资料以及广东省中尺度自动气象站资料、多普勒天气雷达产品、风廓线雷达资料、卫星云图以及NCEP/NCAR 1°×1°再分析资料,对分别发生在2016年4月13日和17日的华南两次飑线过程(前者简称"4.13"飑线,后者简称"4.17"飑线)的特征及其差异进行了分析,重点探讨了相同季节、相似区域不同飑线过程对同一地区所带来的灾情影响差异较大的原因。结果表明:(1)两次飑线发生的环流背景相似,但后期对广东的影响差异较大,"4.13"飑线影响范围小而强,其进入广东境内发展成弓形回波;"4.17"飑线范围大而相对较弱,其进入广东境内后逐渐减弱。(2)"4.13"飑线过程存在有利于其发生并增强的前倾槽结构和较强垂直风切变;"4.17"飑线过程下游地区有冷空气浸入,不利于强天气发生。(3)低层暖平流及中层干冷空气下沉造成"4.13"飑线过程强不稳定层结,在广州附近形成气旋性中尺度辐合线有利于飑线在此加强。(4)两次飑线过程造成地面大风的原因不同,"4.13"飑线大风由弓形顶下击暴流产生,后部入流很强,强回波质心高;"4.17"飑线大风由普通超级单体造成,回波质心较低,雨滴的重力拖曳作用较小,致使地面雷雨大风强度相对较弱。

雷达强度数据中的阵风锋特征统计和自动识别

利用江苏南京2009-2012年天气雷达数据结合地面自动站风场资料分析江苏沿江地区阵风锋变化特征、阵风锋弧长与移速关系,及其在雷达反射率因子图像中呈现的总体、局部特征,详细分析了三种窄带回波回波带反射率因子分布特征。通过设计反映回波带平坦性的计算方法实现定量分析窄带回波分布异同功能。根据回波带径向波形特征判断径向波形的波宽、波峰个数、波峰阈值和波形双边梯度等特性,实现阵风锋径向波段识别。在对反射率因子图像预处理基础上,结合回波平坦性测试方法和阵风锋径向波形识别算法达到自动识别阵风锋回波的目的。识别效果表明:回波带平均值>5 d BZ的独立阵风锋回波识别准确率达87%以上,回波带平均值>10 d BZ的混合型阵风锋回波识别准确率达89%以上。对弱阵风锋识别成功率仍较低。

“5．10”强对流天气雷达产品特征及临近预报

本文运用多普勒雷达的基本反射率(R)、基本径向速度(V)、垂直积分液态含水量(VIL)等产品对2005年5月10日邯郸发生的强对流天气进行分析,总结了雷达产品特征.得出了一些具有实用价值的结果.为预报员快速判断强对流的潜势提供参考。

超声对羊水内带状回声的诊断价值

目的探讨超声诊断羊水内带状回声的临床价值。方法 54例伴有羊水内带状回声的中晚期妊娠的孕妇,超声观察带状回声的超声特点及胎儿、附属物情况,询问病史并追踪随访。结果 54例羊水内带状回声中,双胎间隔膜18例,羊膜片16例,不全纵隔子宫9例,羊膜、绒毛膜未融合7例,轮状胎盘2例,羊膜带综合征2例。结论羊水内带状回声的形成有多种原因,有的为正常生理现象或良性过程,有的为严重病理现象,直接影响胎儿预后,做出正确诊断对指导临床有重要的价值。

2013年4月29日皖西南强风暴天气雷达资料分析

2013年4月29日下午皖西南的安庆市和东至县发生了一次冰雹、雷雨大风强天气过程。本文以九江雷达资料为主,辅以GFS预报场和地面资料,重点对风暴单体雷达特征、雷达物理量参数演变规律进行了分析。结果表明:(1)雷达反射率因子图上,强风暴单体为涡旋状回波,回波前沿存在反射率因子高梯度区;速度图上涡旋状回波区对应着连续出现中气旋的现象,说明强风暴单体为具有涡旋形态的超级单体;强风暴顶高于11 km,大于50 dBz的强反射率因子高度超过-20 C层的高度等特征是产生大冰雹的重要指标。(2)风暴和中气旋参数分析表明,冰雹发生在最大反射率因子高度(HT)和风暴顶高(TOP)出现最强值的上升阶段中,最大垂直液态水含量(VIL)为58 kg·m-2,最大反射率因子(DBZM)极值为77 dBz;VIL密度(DVIL)≥4.0 g·m-3的持续时间达1 h以上,其最大值超过6.0 g·m-3。(3)该过程大冰雹产生在最大DVIL值出现后半小时,在DVIL为5.0 g·m-3时且在高梯度区附近出现;大风出现在中气旋持续时间较长和中气旋位置较高的时候。

跟踪和预报雷达强回波运动初探

利用数字化天气雷达资料，针对强对流天气下的回波块，提取面积Ｓ、形状描绘子Ｒ和矩不变量Ｍ３个特征量，作为判别因子，对强回波块进行跟踪，然后作出回波移动预报。对７次降水过程的实测雷达资料试验结果表明：该方法的跟踪和预报准确率是令人满意的。

一次强雹云结构的双多普勒雷达观测分析

利用石家庄SA多普勒天气雷达和饶阳X波段双偏振雷达探测资料,结合常规综合观测资料,对2018年6月13日下午发生于太行山东麓的雹云的天气背景、降雹特征、雷达回波演变特征及回波三维立体结构进行了综合分析,重点利用双多普勒雷达径向速度资料反演出格点的三维风速(流场),并结合回波特征分析了雹云云体结构。结果显示,高空强劲的偏北风急流促使涡后横槽转竖,槽后冷空气沿偏北气流南下,形成上干冷、下暖湿的不稳定层结,在低空低涡附近及地面辐合线上发展造成这次风雹天气;双多普勒雷达反演风场表明,雹云的中层强回波中心呈明显的"S"形水平流场和悬挂回波配置特征,构成了具有成雹的"0线"结构;不仅佐证了雹云降雹"0线"结构的存在,而且证明其呈现形式具有多样性。

特定形状小目标的回波特性分析

通过商业建模软件ANSYS对特定形状小目标进行精确几何建模,利用基于物理声学的板块元方法,对特定形状小目标的几何回波特性进行理论研究,包括目标强度和几何回波亮点结构。通过缩比模型的水池实验和数据分析,将理论预报结果和实测结果进行了比较,结果吻合较好。

基于双阀值法的超声辊型在线检测系统

介绍一种基于对阀值技术提高检测精度的超声在线辊型检测方法,同时系统还采用参考探头的方法,消除温度、压力等对声速的影响,从而实现精确的超声测距,达到辊型在线检测的要求。

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。

1522号“彩虹”台风龙卷现场调查与中尺度特征分析

2015年10月4日,当年第22号台风"彩虹"外围螺旋雨带中发生两次龙卷天气,分别袭击了广东省佛山市顺德区和广州市番禺区。通过现场灾情调查、互联网视频和照片、新一代天气雷达观测等资料的综合分析,确定这两次龙卷最大强度达到EF3级。分析了典型台风龙卷的发生发展过程及其致灾和中小尺度特征。主要结论如下:两次龙卷过程发生的环境条件是,龙卷位于"彩虹"台风右前象限,地面存在触发对流的中尺度辐合线,水汽充沛,抬升凝结高度低,0—1 km垂直风切变强;天气雷达资料分析表明,顺德龙卷出现在勾状回波顶端、中气旋持续时间约1 h,番禺龙卷出现在弓型回波断裂处,中气旋持续时间约40 min;两次龙卷过程在迅速发展阶段都表现出中气旋尺度缩小、高度下降、径向切变增强等特征。上述结论可作为我国台风龙卷业务监测和预警的参考依据。

贵州“5.15”极端风雹天气过程的环境场和雷达回波特征

2021年5月15日贵州东北部发生了一次极端风雹天气过程。本文利用常规观测资料以及加密自动气象站、探空、卫星、多普勒天气雷达等资料,分析了该过程的环境场和雷达回波特征。结果表明:(1)此次极端风雹天气发生在低层暖湿和对流层中下层(500 hPa以下)具有显著条件不稳定的环境下,冷锋前沿的地面辐合线是其触发机制,切变线南侧暖湿气流输送和较强的垂直风切变有利于对流风暴的维持和加强。(2)贵州东北部较大的温度递减率和对流有效位能,强的垂直风切变,较低的自由对流高度是冰雹和雷暴大风发生的有利条件。雷暴系统过境使受其影响的测站风速急增、气压猛升、气温骤降,表现为典型的强雷暴系统过境特征。(3)雷暴系统由初始线状多单体逐渐形成分布不规则的多单体风暴系统。雷暴单体在反射率因子图上呈现出强回波中心超过60 dBz及其南侧高反射率因子梯度和中高层明显回波悬垂特征。造成下击暴流的雷暴单体的弓形回波特征明显,并伴有前侧入流缺口、后侧“V”型缺口及中层4—8 km高度强径向气流辐合(MARC)特征;而造成冰雹的雷暴单体的钩状回波特征十分明显,同时伴有较大垂直积分液态水含量(VIL)、较高回波顶高、强风暴顶辐散以及三体散射现象。

基于ARM-LINUX平台的障碍物识别系统的设计

为满足移动机器人系统中对环境物体定位的需要,在ARM-LINUX平台上,设计了障碍物形状识别系统.根据超声波测距原理,设计了"一发三收"式的超声波探测装置,利用数字示波器采集不同形状障碍物的超声波回波数据.通过比较分析,可分辨出障碍物的边角形状,并通过大量实验来验证系统的有效性.