基于雷达跟踪外推及Google Maps的强对流天气临近预报

以银川新一代天气雷达资料为核心,利用交叉相关外推算法,在本地化质量控制的基础上,实现对宁夏中北部地区0～1h强对流天气的跟踪外推预报。建立了基于网站和高分辨率Google Maps地理信息,综合显示雷达、卫星云图、闪电定位仪等多源气象资料及其导出、预报产品的宁夏临近预报业务系统。为预报人员根据不同的地形条件、人口及工农业分布特征,提高预报服务的针对性提供了技术支撑。

基于改进MAP方法的气象雷达风电场杂波抑制

雷达波束覆盖区域内风电场后向散射引起的杂波与气象目标回波具有类似的特性,进而影响气象目标参数估计的稳健性,导致气象雷达产生误检测与误识别。利用气象雷达二次产品(Level-Ⅱ)实测数据,基于最大后验概率(maximum a posteriori,MAP)算法实现风电场杂波抑制。在传统MAP算法基础上,考虑气象雷达和风电场位置、地形等因素对雷达波束的影响,并将其作为先验信息来选取有效的气象雷达高仰角扫描数据,以此来改善风电场杂波的抑制效果。针对高扫及低扫区域内径向速度变化较为剧烈所导致的MAP杂波抑制算法性能下降的问题,基于气象目标参数随距离均匀分布特性,用风电场周围未污染气象目标的径向速度作为先验信息,对传统MAP算法抑制后的径向速度进行修正。为定量评价风电场抑制算法的性能,给出了定量评价风电场杂波抑制效果的性能指标,并利用气象雷达不同体扫模式VCP(volume cover pattern)下的Level-Ⅱ数据对本文提出算法的有效性进行了验证。

2023年乐平港边极端短时强降水事件分析

为了监测预警极端短时强降水的发生,减少极端短时强降水造成的灾害,基于降水资料、天气图、雷达拼图、雷达PUP产品等资料和技术分析方法,对2023-08-27 T 20:00/2023-08-28 T 20:00乐平港边极端短时强降水事件进行分析,结果表明:强降水由丰城、南昌至景德镇东北-西南向的中尺度雨带造成,其中乐平中部港边24 h雨量达195.8 mm,小时最大雨强达102.8 mm,为2023年景德镇地区强降水之最;强降水与闪电密切相关,最强降水时段闪电最为密集;强降水与强劲的副热带高压阻挡有关,回波东移受阻,移动缓慢,冷暖空气较长时间对峙、交汇,前倾槽、低层辐合、高层辐散与充沛的水汽供应导致极端强降水;强降水由较大范围35~45 dBZ回波中伴有少量45~50 dBZ的絮状强回波造成,其间回波稳定少动、合并,单部雷达上表现为中等强度垂直累积液态水含量、垂直的柱状结构、低质心、正负速度辐合等特征。研究结果为极端短时强降水的临近预报提供了参考依据。

河池市大石山区洪涝区地理空间数据库研究与应用

利用河池市易涝区调查表、灾区航空影像数据、气象雷达图、实况降雨量、实时水文数据、DEM数据、全球卫星地图等多源数据,对河池市洪涝灾害隐患点开展洪涝灾害分析。分析各隐患点涝区水量、集水面积、次洪降水量、雨量阈值,及洪涝灾害隐患点地理特征及分布规律。形成河池市大石山区洪涝区地理空间数据库,与气象、应急等部门共享成果,服务社会。

基于气象雷达数据的人工增雨作业指挥系统设计及应用

基于多普勒气象雷达数据,通过MATLAB和Python混合编程,设计一套集短临天气监测、作业指令计算等主要功能为一体的地市级人工影响天气作业数据处理系统。该系统将业务工作流程进一步规范细化,可以解析多种雷达产品并叠加GIS信息、安全射界图等,通过准确识别追踪目标作业云体的多项特征以快速计算作业指令。经过业务应用检验,该系统便于交互式处理且输出结果能够为现阶段的人工影响天气指挥工作提供客观科学的参考依据。

2003年7月8日安徽系列龙卷的新一代天气雷达分析

利用合肥新一代天气雷达资料对 2 0 0 3年 7月 8日夜间发生在安徽庐江和无为县的龙卷过程进行了简要的分析。 7月 8日夜间至 9日凌晨 ,与一条自西向东移动的、被包裹在大片层状雨区中的带状对流 (飑线 )相联系 ,先后有 4个径向速度场上明显的小尺度涡旋特征出现在飑线的前沿。其中一个小尺度涡旋特征持续了大约 2小时 30分 ,先后在庐江和无为县产生了龙卷。特别是在无为产生的龙卷 ,造成了严重的生命和财产损失 ,其级别为F2～F3,属于较强龙卷。分析表明 ,此次龙卷为非超级单体龙卷 ,在反射率因子图上几乎没有任何特征 ,而在径向速度图上呈现为明显的小尺度涡旋特征 。

多普勒天气雷达地图系统的设计与实现

根据国家测绘局提供的地理数字线划图数据 DL G及中国新一代天气雷达CINRAD所需地图投影变换后的数据格式 ,研究天气雷达地图信息处理技术 ,设计了相应的系统软件。该雷达地图生成系统能够根据国家测绘局提供的地图数据实时生成符合我国 CINRAD要求格式的全国任何一个地点指定探测范围内的地图 。

融合动态风险图和改进A*算法的动态改航规划

结合机载气象雷达探测信息,本文提出了一种融合动态风险图和改进A*算法的动态改航规划方法。该方法首先利用机载气象雷达的探测结果,将其进行离散化处理,建立一个定期更新的动态风险图,以此作为算法的仿真环境;然后,综合考虑了航迹长度、航迹偏离度和管制约束等因素来构造算法的代价函数,基于该代价函数进行航迹规划。同时,对A*算法的搜索方式进行了改进,并对规划后的航迹进行了平滑优化处理;最后,提出两种不同策略进行了仿真分析试验,试验结果验证了所提方法的有效性,并且适用于动态改航规划。

江苏省南京地区1次强雷暴天气过程分析

强对流天气是夏季长江中下游地区多发的灾害性天气,其天气过程的产生和发展受诸多内外因素的影响,如水汽条件、大气垂直运动等。2008年5月27日12:19在江苏省南京地区发生的强雷暴天气是1次典型的强对流过程。笔者通过运用多途径分析方式去分析此次过程,使用较为全面的探测资料力求更加准确地分析判断雷暴生命期特征。分析结果表明:雷暴之前南京地区持续高温使该地蓄积了大量不稳定能量是此次雷暴的先决条件,充足的水汽供应、强烈的大气垂直运动及大气中的不稳定层结为此次雷暴天气提供了必要的条件,南下的冷空气触动了不稳定能量是此次雷暴的诱发因素。

基于天气特征的终端区航路状态研究

恶劣天气是影响航空运输安全和造成航班延误的重要因素。分析了恶劣天气与终端区航路状态之间的关系,根据天气雷达回波图,生成了能够与航路进行融合分析的动态天气网格。研究提出了8个与航路状态可能相关的天气特征,并给出了相应的计算模型和互信息验证方法。通过厦门终端区的算例分析,表明提出的特征度量是有效的。

基于气象雷达反演和云图外推法的临近期降雨预报方法研究

开展精准化临近期降水预报是开展实时洪涝预测预警的基础。传统的临近期降水预报一般基于气候模式进行数值预报,计算时间较长、空间分辨率低,预报精度仅为15%~20%,难以满足洪涝灾害预测预警需求。为快速、高精度、高空间分辨率预报降水过程,本研究提出了一种基于气象雷达反演和云图外推法的临近期降雨预报方法。主要包括:(1)采用金字塔光流法(Pyramid Lucas Kanade Optical Flow,简称LK光流法)进行云的运动矢量计算,根据运动矢量计算云团的运移位置;(2)提出基于回波强度和梯度特征的云层类型自动识别方法;(3)利用回波反射率与降水强度间的关系进行临近期降水量的反演及预报;(4)对预报结果进行落区精度评估和量级精度评估。2019-2020年四场降水实验研究结果表明:该方法可以实现0~1 h近实时1km高空间分辨率预测,而且预测期内的降水落区预测精度较高,平均精度可达60%;对落区内雨量站的量级精度进行对比分析得出四场降水的偏差BIAS分别为0.23 mm、3.56 mm、-7.12 mm、-5.15 mm,均方根误差RMSE分别为5.09 mm、8.45 mm、21.23 mm、14.63 mm,四场降水的相对误差绝对值均值为37.21%。预测精度均随时间增加呈下降趋势,下降程度与降水系统特征密切相关。总体来说,该方法对大范围高强度的降水预测精度较高,可为实时洪涝过程模拟分析提供重要支撑。

新一代天气雷达业务化系统地图设计及模式应用

天气雷达回波需要与地理信息融合应用,以定位雷达回波,指导气象服务。本文针对新一代天气雷达业务化系统(ROSE)产品显示子系统,设计了全新的开放地图格式,采用全国一份地图数据文件,各地雷达站点动态匹配的方式,改进了现有雷达业务系统中主用户处理系统(PUP)需要各个站点分别申请定制地图的不便。ROSE产品显示子系统支持多种型号业务雷达数据在不同地球投影方式下的地图自适配显示。地图应用子模块程序设计中引入设计模式,有效解决了精细化地图数据的显示效率问题,实现了显示信息与速度的平衡。

机场拟建风廓线雷达遮蔽角的测绘探索与实践

风廓线雷达用于探测其上空风向、风速等气象要素随高度的变化情况,在自动化程度和探测时空分辨率等方面优势明显,已逐渐广泛应用于机场气象探测。本文以民用机场拟建风廓线雷达遮蔽角的测绘方法和实践为例,介绍如何测定并计算拟建风廓线雷达四周范围内障碍物的遮蔽角,并根据测算遮蔽角值判断障碍物是否对风廓线雷达信号发射造成影响,为申请风廓线雷达正式批复、建设提供基础数据保障。

X波段多普勒双偏振天气雷达选址方法

文章阐述了天气雷达遮蔽角图及等射束高度图的制作原理和方法,通过说明原始数据的获取步骤,利用“多普勒雷达客观选址软件”绘制遮蔽角图、等射束高度图及等射束高度拼图,分析了此方法对五峰县X波段雷达周围的遮挡情况、探测能力以及对观测盲区的弥补作用,为天气雷达选址方法与雷达探测能力研究提供参考。

双极化SAR联合光学遥感影像在南方强风化区填图中的试验研究

中国南方地区气候温暖湿润,多数地质体覆盖有厚度不等的风化层,植被茂密,光学遥感图像上反映的大部分是植被覆盖层的光谱信息,对地质解译填图造成了困难。以粤西罗定地区为例,在植被茂密的南方强风化地区利用ALOSPALSAR双极化合成孔径雷达影像与Landsat 8 OLI多光谱影像进行联合解译,结果表明,联合解译能够有效提升可识别岩性的种类,可以在南方强风化区填图中进行推广。

基于Python和GIS信息的南海气象雷达专题图自动制作

南海海域气象雷达在近海灾害性天气监测方面发挥重要作用,直接保障沿海居民的生命财产安全。基于Python语言及其相关类库,设计程序模块实现气象雷达基数据自动检索下载、解码读取等基础功能。同时结合高分辨率GIS信息,实现天气雷达数据与地理信息的深度融合、天气雷达投影转换等功能,进而完成南海海域气象雷达高分辨率可视化专题图的自动制作与存储分发。所制作的专题图可用于近海台风、强对流等天气的气象预报服务工作,对于天气影响区域的研判准确性较此前大为提升,为组织防灾减灾工作提供了有力的资料支撑。

新一代天气雷达产品地图升级系统的设计

新一代CINRAD/SA型天气雷达产品地图经过实践验证,存在一定的不足和局限性,主要体现在地图区域(包括距离圈内外、海洋与陆地、省内和省外3方面)界限区分不明显。文章利用图像分解合成的方法对雷达产品地图进行升级,提高了新一代天气雷达产品的可用性,降低了气象工作者识图的难度。

新一代天气雷达产品在iPhone手机中的绘制

分析了新一代多普勒天气雷达的地图文件和雷达产品文件的二进制数据结构,给出数据解析方案。针对搭载iOS操作系统的iPhone手机,使用Objective-C编程语言在集成开发工具Xcode上开发一款手机APP,将天气雷达的地图和雷达产品绘制到APP中,通过手势捏合操作对雷达产品进行缩放,实现雷达产品的动画播放,使其具备不亚于PC端PUP程序的展示效果。

2010年7月19日安阳暴雨过程诊断分析

利用天气图资料、物理量场、卫星云图、雷达回波等气象资料,对2010年7月19日安阳区域一次典型暴雨天气过程进行分析,进而对我市区域性暴雨天气过程的特征进行总结,得出以下结论:①造成此次区域性暴雨的主要影响系统是西太平洋副热带高压及其西北侧的西风带低槽和西南低涡,属于典型的北槽南涡型暴雨天气类型.低槽引导西南低涡东北上,槽后明显的冷空气与西南低涡东北上、副高外围边缘的西南暖湿气流交汇,共同影响造成了安阳这次区域性暴雨过程.②较强降水并不是产生在Tbb低值中心处,而是产生在其附近的等值线密集带内,这是由于Tbb最低时,云顶最高,此时往往是云体发展最旺盛的阶段,并不是降水最强的时候,只有在云顶逐渐下降时,降水才能达到最强.③从雷达回波上看降水回波大体上是从西南往东北移动的,回波强度最大为48 dBz.

晋江市一次强雷暴天气过程的综合分析

本文从大尺度环流形势背景,反映水汽条件、层结不稳定和热力、动力条件的一些物理量、探空曲线以及卫星云图、闪电监测资料、雷达回波图等方面,对2019年5月17日晋江地区强雷暴天气过程进行了综合分析,以期对今后的强对流天气预报有所帮助。