6·23龙卷FY-2G卫星云微物理特征分析

利用FY-2G静止卫星资料,采用多光谱综合分析方法,对2016年6月23日江苏盐城特大龙卷强对流灾害天气进行分析,重点分析强对流云微物理特征和识别强对流的卫星信号,并与雷达、TRMM卫星观测资料进行了对比分析。结果表明:(1)静止卫星RGB合成图能够可视化、便捷显示云微物理特征与发展趋势,对流云2区云团是产生龙卷的主云团,云系移动缓慢、位置基本保持不变是本次龙卷的特点,致使龙卷始终维持在盐城。(2)归纳出龙卷强对流云微物理特征和卫星信号为云顶高、云顶温度(T_(top))达到-80℃,存在过顶现象;云顶粒子有效半径(Re_(top))小、以小冰粒子为主,云砧结构明显,上部存在云粒子有效半径(Re)随温度(T)递减带;晶化温度(T_g)冷,达到同质冻结温度,对应有效半径(Re_g)小。08:00(北京时) FY-2G已探测到1、2、4区云团具有强对流发展潜势,通过卫星跟踪云团强弱变化,及时发现灾害性强对流天气发生云团,加强对该云团监测,提前预警强对流灾害性天气发生,为静止卫星应用于强对流天气监测预警提供新途径。

西北中东部ECMWF-HR云量预报产品与FY-2G云量产品的对比

为了了解ECMWF-HR模式云量预报产品在西北中东部地区的精度,利用2019年10月至2020年9月共计12个月的FY-2G卫星总云量反演产品,对西北地区中东部同时段的ECMWF-HR总云量预报产品进行对比分析,并选取3个典型区分析ECMWF-HR总云量预报偏差的日变化特征。结果表明,ECMWF-HR模式对西北地区中东部总云量的预报偏差白天较小,夜间偏差增大约10%~20%。总云量预报偏差具有明显的季节特征,夏半年ECMWF-HR模式云量预报整体偏多且偏差空间分布均匀;冬半年总云量预报有区域性特征,祁连山区西段明显偏低,甘肃和陕西南部明显偏多,其他大部地区的预报偏差低于夏半年。总体来说,ECMWF-HR模式总云量预报稳定可信,但在祁连山西段和甘肃与陕西南部2个明显异常区域需进行偏差订正。前者需要在模式预报基础上调高10%~30%,后者需要降低20%~30%;订正后的总云量预报与卫星反演结果较为接近,平均绝对偏差约4.5%,且与卫星反演结果具有相似的日变化特征。

基于FY-2G静止气象卫星资料的对流初生预警

文章基于FY-2G静止气象卫星数据和Mecikalski等人提出的八分法,利用多小波融合、积云掩膜、金字塔图像和面积重叠法得到了对流初生预警算法。根据FY-2G静止气象卫星和GOES静止气象卫星在分辨率以及八分法研究区域上的差别,通过一系列实验对对流初生预警指标和其阈值进行调整和修改。并对北京地区的两次强对流天气过程进行对流初生预警研究,所得预警结果与多普勒天气雷达进行对比验证分析。其结果表明:对流初生预警算法能够提前30~40min预警出北京地区的对流初生过程,说明了算法的可行性和有效性,为短时灾害性天气的预警提供理论支持。

FY-2G卫星红外遥感图像中的震前异常统计分析

红外遥感图像异常是一种重要的地震前兆,需要稳定且有效的提取算法才能发现地震前兆。然而,许多算法只是在少数地震中有验证,数据样本少,不能进行异常信号的统计分析。本文提出了一种方法,对中国及周边地区的红外遥感图像的功率谱异常信号进行统计,以评估算法的准确性和普适性。该方法还分析异常信号的幅度、空间范围和相关的地震信息,将时间和空间上连续的异常点视为一个样本,以计算不同参数条件下异常信号的阳性预测值和地震的真阳性率。本文提取了FY-2G卫星的红外遥感图像中的地震异常信号,并进行统计,得到20.37%的阳性预测值和65.96%的真阳性率。高幅度大范围的异常信号可以达到80%的阳性预测值。对于大于5.4级的地震,真阳性率可以达到81.82%。本文验证了功率谱相对变化法能在大部分地震前提取到红外遥感图像异常,该方法可以分析异常信号的特征和评估异常信号与地震的相关性,有利于算法的对比和改进。

FY-2G地表温度反演产品改变模式初值对一次台风暴雨模拟的影响

为探讨地表温度初始场在台风暴雨模拟中的重要性,以2015年第13号台风"苏迪罗"为例,分别用FY-2G卫星反演的陆表温度、海表温度产品替换NCEP资料初始场,进行数值模拟试验。对模拟结果进行分量级降水TS评分和预报正确率检验,并对比分析了各试验方案2 m温度场、感热通量和潜热通量场、900 h Pa流场和850 h Pa垂直速度场间的差异。结果表明:使用FY-2G卫星反演的陆、海表温度产品作模式初始场均能不同程度地改善降水模拟效果,但改善程度随时间降低,24 h后其改善作用已较小;陆表温度试验对小雨和中雨量级的预报质量均有提高,而海表温度试验仅提高了小雨量级的预报质量。进一步分析表明,陆表温度试验主要通过改善陆表温度初始场影响感热通量和潜热通量的分布,进而减小台风东北部低层温度正异常,使该区域气旋性环流减弱、垂直速度减小,有效抑制了虚假对流出现,最终达到改善降水预报质量的效果;海表温度试验原理与陆表温度试验类似,但对降水预报质量改善不明显,仅在广东南部沿海地区降水模拟效果较好。

FY-2G云量产品与地面观测云量对比分析

为推动地面云观测自动化,利用2015 2016年全国范围内不同时段FY-2G卫星观测云覆盖率和总云量反演产品与同时段地面气象站人工观测总云量资料进行对比分析,评估卫星观测与地面人工观测的一致性和偏差。结果表明,FY-2G卫星观测云产品较地面观测偏低,总云量较云覆盖率偏低明显。定义晴天、少云、多云、阴天四种不同云量等级,进一步分析卫星数据,结果显示不同云量等级下云覆盖率与总云量与地面人工观测的一致性和偏差有所不同,晴天和少云状态下总云量产品一致性较好,阴天时云覆盖率一致性较好。从分布上分析发现西部和西南部观测偏差较大,且根据云量等级呈现不同的状态。因此在云观测自动化布局中,卫星观测不能完全替代地面云量观测。地面观测应在西部和西南部,以及天气状况较为复杂的区域加强观测。

祁连山中段夏季降雨与对流特征分析

祁连山中段夏季降雨特征研究可为地形云人工增雨提供天气背景依据支撑。基于2015—2017年地面观测资料和FY-2G卫星红外黑体亮度温度(Temperature of Black Body, TBB)逐时资料,分析祁连山中段夏季降雨与对流特征及降雨日变化与局地环流的关系。结果表明:祁连山中段海拔低于3.5 km的气象站降雨量随海拔呈线性递增变化,东部(99.2°E以东)降雨量随海拔的变化较西部剧烈。位于山谷的野牛沟和祁连站山谷风环流和降雨日变化较青海湖畔的刚察站明显,两站降雨最大值和次峰值分别在傍晚和清晨,分别对应该地区两类主要地形云(积雨云和层积云)高频时段,平均雨强分别为2.0~2.3、1.0~1.3 mm·h^(-1)。与河西走廊张掖站相比,在雨强小于1.5 mm·h^(-1)和大于等于1.5 mm·h^(-1)条件下,祁连、野牛沟和刚察站的TBB概率分布峰值从-22~-12℃转为-32~-22℃;在使用TBB<-32℃的降雨云识别阈值时,祁连山地区降雨云的覆盖率低于河西走廊地区;TBB<-22℃阈值更适宜祁连山地区弱对流降雨云的识别。研究区内深对流与浅对流的高值区分别呈现南北向、西北—东南向分布,基于TBB资料的浅对流频率日变化等可反映该地区降雨日变化的部分特征。

宁夏中部夏季层状云特征参数与降水相关性研究

以宁夏中部2016年、2017年夏季8次层状云降水过程为例,基于FY-2G卫星反演的云特征参数和6个国家气象站的降水观测资料,根据云特征参数和降水强度分级方法,统计并分析层状云的结构特征参数与降水的相关性.结果表明,在降水背景下,平均云顶高度为4.0~5.3 km、云顶温度为-19.0~-12.0℃、过冷层厚度为2.0~2.8 km、云光学厚度为11.0~18.0、云粒子有效半径为8.2~11.8μm、云中液态水的质量含量为100~170 g/m^(2)、云黑体亮度温度为-18.0~-5.0℃;云特征参数的空间分布与累计降水量分布趋势相反,其分级自东南向西北递增;云顶高度、云顶温度、云光学厚度和云黑体亮度温度等对降水的响应较好;云特征参数在有降水情况下的频数分布较无降水情况下的更趋于向高等级集中;云特征参数分级较高的云系发生强降水的概率较大、发生弱降水的概率较小,云特征参数分级较低的云系发生强降水的概率较小、发生弱降水的概率较大.研究结果可为分析云降水的发展演变规律、识别人工影响天气的播云条件和效果等提供参考.