基于雷达反射拼图的无人机危险气象告警研究

雷雨是影响无人机安全运行的重要因素,如何获取实时降水数据并据此给出相应告警信息,对于无人机的安全运行具有重要意义。将实时雷达反射拼图作为气象数据源,通过配准及投影变换标定了拼图的地理坐标信息。运用统计数据动态拟合Z-R关系,使雷达定量降水估计(QPE)更为准确。运用累计损伤的思想,提出了一种降水对于无人机威胁度的量化方法,并据此对无人机给出告警信息。案例表明,配准及投影变换能够实现全国雷达反射拼图的精细化应用,动态拟合Z-R相较于固定Z-R对降水估计更为准确,累计损伤可作为对无人机进行危险告警的数据参考。

不同雷达反射率3维拼图观测资料同化对ZJ1KM预报降水的评估研究

以业务应用为目的,开展雷达反射率拼图数据在浙江省气象科学研究所数值预报业务系统充一浙江1km高分辨率逐小时更新同化系统(ZJ1KM)中的同化应用研究。基于当下业务中使用的仅涵盖浙江地区的雷达反射率数据(RF-ZJ)的预报结果,以及覆盖全国范围的中国气象局气象探测中心的天气雷达拼图系统V3.0产品(RFV3.0)同化结果,通过亚运气象保障期间一次降水个例,比较分析两套雷达反射率3维拼图数据在ZJ1KM系统中同化应用得到的降水预报情况,并定量评估雷达反射率资料同化对其预报提升的贡献程度。初次试验的结果表明:(1)增加雷达反射率资料同化对降水预报有正的反馈效果,RF-V3.0试验的降水预报结果雨强偏弱,远小于实况降水,但在一定程度上缩小了降水偏差的量值,而RF-ZJ试验能更好地再现雨带的位置和降水强度,尤其是台州南部的降水大值区和分布范围。(2)两组同化试验中降水粒子的云水和雨水的积分柱含量与雷达反射率资料的观测覆盖区域范围较为一致,其中,同化雷达反射率数据RF-ZJ试验的结果比未同化试验(RF-NONE)的结果有明显改善,而同化RF-V3.O数据的试验与RF-NONE相比增益效果不明显,在台州地区的雪水和霰粒子还有减弱的表现。(3)水凝物粒子的垂直分布表明,RF-ZJ试验的云水粒子、云冰粒子、雪水粒子和霰粒子含量在中高层有明显的增加,雨水粒子含量在500hPa以下高度都有明显的增加,而RF-V3.0试验中的各类水凝物粒子含量在垂直方向的分布较未同化的试验结果而言,存在不同程度的减少。

雷达反射率三维拼图观测资料在北方区域数值模式预报系统中的同化应用研究

以业务应用为目标,开展雷达反射率三维拼图观测资料在北方区域数值预报系统中的同化应用研究。采用雷达反射率间接同化方法同化北方雷达反射率拼图观测资料,重点关注其对降水、湿度、温度及风的预报能力影响。首先,基于2017年8月雷达拼图观测资料批量同化和对比试验,对雷达拼图资料同化应用效果进行定量评估,结果表明雷达拼图资料同化虽然加大了地面风场预报误差,但在降水预报和湿度、温度预报等方面有明显的改善作用。其次,选择在业务中预报难度较大的强降水个例开展分析研究,分析表明:(1)同化雷达拼图观测资料有效提高了模式降水预报性能,临近降水发生的循环起报时次预报效果更好;(2)对于短时间多次强降水过程发生的预报,循环同化雷达拼图资料可及时弥补模式中由于前次降水导致的水汽、能量等消耗及热/动力条件削弱,持续支持降水系统发展。最后,通过考察雷达反射率的不同同化方案,发现同化反演水凝物或者估计水汽均能改善模式降水预报性能,但是同化估计水汽对降水预报性能的改善更为明显,联合使用两方案能同时对水凝物分布、热力场等进行调整,可提高模式降水预报性能。