三江源一次降水过程雨滴谱垂直演变特征

利用布设在泽库站内的微雨雷达(Micro Rain Radar,MRR)、OTT-PARSIVEL激光雨滴谱仪、雨量计(Rain Gauge,RG)观测资料,针对2021年9月17日一次降水天气过程,对比分析MRR在高原地区的适用性,研究了不同雨强MRR观测参量及雨滴谱的垂直变化特征。结果表明:在此次过程中MRR与雨滴谱仪及RG的累计雨量结果较为一致,MRR 200 m雨强与雨滴谱仪反演值相关性较好。不同雨强下降水参量在垂直分布上有所差异,雨强Ⅰ档,受蒸发作用影响反射率因子、液态水含量、雨强由高层至低层表现出波动变化的趋势;雨强Ⅱ档,蒸发作用减弱,各微物理量峰值高度有所降低;雨强Ⅲ档,粒子碰并作用增强直径增大,各微物理量随高度的降低而增大。此次降水过程以小粒子为主,在各个高度层小粒子对数浓度的贡献均最大。1000~4000 m小粒子对雨强贡献率均大于90%;1000 m以下中等粒子随着高度降低对雨强的贡献逐渐增大;大粒子在高层对雨强的贡献率大于低层。

风廓线雷达产品在贵州降雪冻雨天气中的特征分析

利用贵阳机场CFL-03型大气边界层风廓线雷达(Wind Profile Radar,WPR)资料、贵阳机场自观资料等,针对典型降雪和冻雨个例,以及贵阳近三年发生的降雪和冻雨过程的特征进行统计分析,结果表明:①WPR的水平风场反应出降雪期间冷空气厚度及强度都超过冻雨,并且中低层主要为冷平流,而冻雨中低层主要为暖平流;②高层大气折射率结构常数C_(n)^(2)增大/减小在时间上超前于降雪的增强/减弱,可以反应降雪强度变化的趋势;③降雪阶段的回波强度分布在垂直方向上向左倾斜,高层回波强度的变化对降雪强度的变化具有指示性;冻雨的回波在垂直方向呈现“强弱强”的分布,与温度场在垂直方向上的“冷-暖-冷”的层结分布一致;④冻雨天气下粒子的下落速度小于降雪,雨夹雪的下落速度比纯雪更大,小雪下落速度最小。

基于测雨雷达与地面雨量站的山洪模拟及灾害预警时效分析

传统暴雨山洪预警主要依靠地面雨量站降雨数据,易出现虚警漏警或难以满足预警时效的情况。流域面雨量实时监测和前移山洪预警响应时间是满足山洪灾害防御目标的重要技术手段,测雨雷达技术的应用也为山洪灾害防治提供了新的预警思路。以湖北柳林镇2021年8月12日暴雨山洪事件为例,采用模块化分布式水文模型(MDHM)模拟山洪过程并进行预警分析,对比基于测雨雷达、地面雨量站降雨输入条件下的灾害预警时效,评估两种降雨数据源下山洪预警的有效性和可靠性,结果表明测雨雷达预报降雨结合水位陡涨率预警法能显著提高预警效果,可为暴雨山洪防灾减灾提供技术支撑。

加快构建雨水情监测预报“三道防线”工作思考

加快构建雨水情监测预报“三道防线”是坚持人民至上、生命至上理念的具体体现,是有效应对气候变化的客观要求和数字孪生水利建设的基础支撑。总结当前雨水情监测预报“三道防线”监测站网、监测方式、标准规范、信息共享等方面现状及其在洪水防御工作中的应用成效,剖析“三道防线”之间的逻辑关系和部门协作支持的客观要求,思考并提出雨水情监测预报“三道防线”建设下一步工作目标、重点任务、保障措施等方面的意见和建议。

基于微雨雷达的降水参数反演和粒子相态识别

本文基于微雨雷达原始的后向散射信号,采用一种新的功率谱处理算法(RaProM算法),在功率谱计算、噪声去除、退模糊等处理的基础上计算了雷达基本参量,并反演了液态降水参数,例如雷达反射率因子、雨强等,并对粒子相态进行识别。RaProM算法综合考虑粒子下落速度、等效雷达反射率因子、不同相态粒子的尺度特征以及是零度层亮带位置等信息,可识别的粒子相态包括雪、毛毛雨、雨、冰雹以及混合相态。选取了三个山东地区较为典型的个例对RaProM反演算法进行验证,即2021年7月2日典型层状云降水个例、2019年12月25日雨雪转换个例以及2018年3月4日零度层高度逐渐降低的降水个例。结果显示:粒子识别方法应用于典型层状云降水,垂直方向上不同相态粒子的分层较为明显,过冷层里的固态降水雪花、零度层附近冰水转换区的混合相态降水以及零度层以下的液态降水符合现有认识,验证了反演算法以及粒子识别算法的有效性。将结果进一步在雨雪转换降水相态识别中和零度层高度的检测,该反演算法均能得到较好应用,与同址同步观测的微波辐射计、云雷达、二维视频雨滴谱仪等观测结论一致。另外,与微雨雷达标准反演算法对比,RaProM算法的优势是没有粒子相态的原始假设,且考虑降水粒子向上的速度,反演结果与微波辐射计、云雷达在垂直结构上有较高的一致性。与地面激光雨滴谱仪观测数据对比显示,也有效提升了微雨雷达对雨滴谱和雨强的反演能力。

暴雨山洪监测技术研究进展与发展趋势

山区局地降雨是诱发暴雨山洪的最主要因素,加强山区小流域雨量监测,分析致灾临界雨量指标值并及时发布有效预警信息,是降低山洪灾害损失的有效非工程手段。目前针对暴雨山洪灾害研究主要集中在短时临近预报预警领域,对山洪监测技术适用性研究不足,山洪暴发的时空尺度具有特异性,传统监测站网无法满足山区暴雨高强度短历时的监测需求,当前构建跨尺度山洪监测体系仍具有一定难度。针对山洪监测技术中雨量监测研究现状,评述了国内外雨量计、测雨雷达、卫星遥感、微波链路测雨及降雨融合技术研究进展。暴雨山洪监测技术虽然在不断发展,但单一监测传输手段及信息源将无法满足复杂山区环境的山洪监测要求,通过构建山洪立体监测技术体系,可为山洪过程模拟、洪灾风险评估及山洪预报预警提供实时雨量监测数据和技术支撑。

河北冬季一次冷锋降雪云系微物理演变特征综合观测分析研究

利用河北省中南部地区皇寺国家观测站布设的毫米波云雷达、微雨雷达结合飞机等联合观测数据,对2019年2月14日河北中南部地区一次冷锋降雪云系微物理演变特征进行分析,探讨雷达回波与冰雪晶粒子微结构的关系,以便更好地认识该地区自然降雪的宏微观结构特征。研究结果表明:降雪初生阶段表现为双层云结构,中云云顶高约4100 m,云底高约3600 m,低云云顶高约3100 m,云底高约200 m,中间存在一干层,3000 m以下高度粒子增长以凇附过程为主。降雪发展阶段上下两层云相接,雷达回波强度较强的时段地面降水量也较大,该时段降雪过程主要以凝华-聚并增长为主。降雪后期回波强度最大值减小,云顶高降低,3000 m以下高度范围内回波强度、多普勒速度、谱宽随高度降低呈增大趋势;飞机观测结果显示,降雪消散阶段逆温层底部由于水云云层较薄,催化潜力较小,冰雪晶粒子主要位于云的中上部,随着高度降低,冰雪晶粒子在下落过程中增大,与雷达观测结果一致,毫米波云雷达和微雨雷达反射率因子随高度变化与降水粒子有效粒径之间相关系数分别为0.89和0.83,雷达反射率因子主要受冰雪晶等大尺度粒子主导。

激光云高仪与Ka波段云雷达测云能力对比分析

文章基于激光云高仪和Ka波段云雷达2种仪器协同测量云技术,对2021-06-01/07-31宁夏六盘山气象站的数据进行对比分析。在几乎相同的地理位置下比较2种设备所获取的云底高度和云时间数据,进一步分析2种设备的观测性能受天气状况影响的程度。结果表明:在观测条件相同的情况下,2种设备的观测结果不尽相同。原因是激光云高仪易受特殊的天气现象影响,其中受雾、霾、降水等影响较大,导致云的观测数据出现了偏差。

2014—2022年古田人工增雨随机试验物理检验

基于2014—2022年福建古田地面火箭人工增雨随机试验样本,利用回波强度、回波顶高和负温层厚度等雷达宏观参量以及双偏振参量差分反射率和差分相位差,开展人工增雨随机试验物理检验及催化个例的物理响应研究。结果表明:与作业后非催化样本回波强度小幅上升后快速减弱相比,81.6%的催化样本在作业后回波强度增强,其中52.6%的样本最大增幅为0~20%(不含0),21.1%的样本增幅为20%~50%(不含20%),7.9%的样本增幅超过50%;作业后52.6%的催化样本出现回波顶高升高和负温层增厚现象,其中36.8%的样本增长0~20%(不含0),13.2%的样本增长20%~50%(不含20%),2.6%的样本增长超过50%;催化样本的双偏振参量差分反射率和差分相位差在作业后也出现持续增强;个例分析显示,催化作业有助于云体发展、增强和维持,促使降水量显著增加,不仅降水粒子增多增大,云体生命史也延长。

基于盲源分离的毫米波雷达抗雨杂波干扰研究

毫米波雷达信号在降雨环境下传播时,会产生雨杂波,对雷达目标测距精度产生较大影响。本文研究了毫米波雷达信号在降雨环境下的衰减计算方法,给出了单次散射情况下毫米波雷达的体反射率,明确了降雨环境下的雷达方程。并根据雨滴尺寸分布特性建立降雨环境下的雨滴谱三维分布模型与雷达探测范围模型,仿真分析了降雨环境下的雷达测距结果。提出了一种基于四阶累积量与正交联合近似对角化的盲源信号分离算法,对降雨环境下雷达混合接收信号进行分离,实验结果证明了该方法的有效性。

2022-05-29武宁大暴雨天气过程复盘

为了监测预警武宁大暴雨天气,文章利用MICAPS常规天气数据、地面自动气象站气象数据、雷达拼图回波数据等资料,采用天气学原理、雷达气象学原理等技术方法,对2022-05-29武宁一次大暴雨天气过程进行分析,对此次过程中的预报服务进行复盘,结果表明:2022-05-29武宁大暴雨,伴随≥30 mm/h的短时强降水;降水时空分布不均,大暴雨集中分布在武宁县中部一带,强降水主要出现在08:00—14:00,雨量量级与回波强度变化一致;大暴雨主要受高空槽、低层切变线和西南急流共同影响;强降水时段主要受短带回波上反复经过的强单体影响,回波强度为45~55 dBZ;强降水发生前风暴跟踪信息具有密集指向区平行于带状回波的特征,降水持续时间长,有利于发生短时强降水,对临近预报具有很好的指示意义。监测预警、预报服务和实况检验为今后类似天气的预报服务提供宝贵经验。

藏东南墨脱地区季风期降水的垂直结构特征

以2021年6—9月(季风期)藏东南水汽输送通道入口关键区墨脱布设的微雨雷达、降水现象仪和雨量计的观测数据为基础,对比不同仪器测量结果的一致性。将降水划分为对流云降水、层状云降水、浅层云降水3种类型,研究不同类型降水的雨滴谱分布、下落速度、降水率、液态水含量和雷达反射率因子的平均垂直分布特征。结果表明:微雨雷达、降水现象仪和雨量计测量结果一致性较好,微雨雷达和雨量计日降水量相关系数最高达到0.96,各相关系数的显著性水平较高;对流云降水的各微物理量特征值较大,雨滴在下落过程中碰并增长过程显著,雨滴数浓度迅速增加,在1~2 km高度处存在明显的上升气流;层状云降水回波强度较弱,反射率因子、降水率和液态水含量随高度降低有所增加,雨滴下落速度在垂直方向基本保持均匀,中等大小的雨滴浓度随高度不变,蒸发、破碎和碰并过程处于相对平衡状态;浅层云降水各微物理量较小,但随高度变化明显,垂直方向上为明显的负梯度变化,以雨滴的碰并过程为主。

盆地西部一次极端短时强降水过程的多源资料分析

利用FY4卫星、多普勒雷达、风廓线雷达、闪电监测以及分钟级降水和风等多源观测资料,从短临监测的角度分析了2020年8月11日四川盆地西部一次极端短时强降水过程。结果表明:本次过程中,多站小时雨量超过100 mm且范围集中。风廓线雷达资料显示,当低空急流加强时,近地层风向发生明显转变,扰动加剧,形成高低空切变线;当强降水发生时,伴有明显的地面辐合线特征,且多普勒雷达呈现出清晰的低层气旋辐合;分钟级降水与降水质心高度、低空急流强度、低层气旋辐合及地面辐合线的形成等具有良好的对应关系;低空急流指数、闪电频次等峰值特征超前强降水峰值0.5~1 h。

2022-06中旬乐平连续性大暴雨特征分析

为了更好地预报大暴雨天气,文章使用MICAPS天气图、江西乐平自动气象站雨量和江西雷达拼图等资料,采用天气学、雷达气象学等原理,对2022-06-18/20乐平地区连续性大暴雨过程进行了分析。文章介绍了连续大暴雨的天气实况和天气背景,同时对短时强降水的雷达回波特征及回波垂直结构进行了详细分析,最后得出结论,以期为监测乐平大暴雨天气中出现的短时强降水天气提供指导作用。

陕西蓝田致灾大暴雨的环境场特征及触发机制分析

利用3部相控阵雷达、FY-4A高分辨率卫星资料、ERA5逐小时再分析资料和常规气象观测资料,对2021年8月19日发生在西安蓝田的突发极端大暴雨天气的环境场特征及触发机制进行分析.结果表明:“8·19”暴雨主要有两个强降水时段,期间西安均处在副热带高压边缘,高温高湿且位于假相当位温“上低下高”的位势不稳定区,为强降水的发生发展提供了有利的环境场条件;然而两降水时段的触发机制却存在明显不同,分散性对流降水阶段,底层大气接近超绝热状态,极易触发对流,地面上雷暴高压的冷池出流造成蓝田南部山区的扰动温度梯度增大,动力不稳定增强,触发新生对流,造成蓝田出现局地短时强降水;持续降水发生时,近地层有明显的冷锋锋生,锋前触发的多个中γ尺度雷暴单体发展合并,与秦岭山区触发的沿着山体向东传播的对流云团不断合并加强产生“列车效应”,导致蓝田出现持续强降水.

综合技术方法在雨污管线探测中的应用分析

基于准确查明某厂区地下雨污管线分布情况的目的,本文主要采用了探地雷达和管线探测仪相结合的技术方法,通过对采集数据进行综合分析和异常解释,取得了准确和可靠的探测效果。不仅得出了探地雷达和管线探测仪相结合适用于进行雨污管线探测的结论,还总结了一些实际工作中的经验,对从事管线探测工作的技术人员具有一定的参考和借鉴意义。

毫米波云雷达数据衰减研究与应用

文章通过分析2021-08-19的1次持续时间长、雨量级小的层状云降水过程,以微雨雷达底层数据作为参考进行系统偏差订正,随后运用逐库法对毫米波云雷达回波进行订正,将订正后的结果与微雨雷达整层回波进行对比,验证订正效果,可为提高天气预报准确度及设计人工影响天气作业方案提供有效的数据支撑。

降雨衰减对毫米波雷达有源干扰效果分析

介绍了复杂气象环境对毫米波信号传播衰减的影响,重点分析了降雨对毫米波信号传播附加衰减的影响。在此基础上,定量分析了降雨对毫米波信号侦察距离、有源压制式干扰效果和有源欺骗式干扰效果的影响,研究结论对于复杂气象环境下毫米波导引头的作战使用具有重要意义。

水域雷达的软件化杂波处理

针对水域雷达的杂波干扰,本文设计了软件化的杂波处理方法,首先对雷达回波数据进行增益控制的灵敏度时间控制,抑制近区海杂波;然后进行快时间常数控制,抑制气象杂波(雨雪杂波);最后依据杂波和船只分布情况选择使用不同类型恒虚警,提取目标回波数据.程序上采用模块化、网络接口和多线程并行处理的软件化设计.实验表明,所提出的方法能有效抑制水域雷达杂波,从不同杂波背景中检测出目标.

闽西北山区一次致灾暴雨的特征分析

2016年5月8日闽西北山区出现了分散性特大暴雨天气过程,造成闽西北山区泰宁发生泥石流灾害。基于地面、高空常规气象观测资料、多普勒雷达、风廓线雷达、加密自动站等资料,分析了此次致灾暴雨过程特征。结果表明:(1)特大暴雨期间,西南急流显著,有静止锋切变维持和暖切南侧有明显的风速辐合,近地层有辐合线存在,高层抽吸特征明显,是典型的福建暴雨形势。(2)边界层有冷空气侵入,地形动力抬升和喇叭口地形收缩作用为特大暴雨形成提供很好的条件。(3)雷达组合反射率上有多个“列车效应”,最强降水时段,在风廓线上能看到明显的风速辐合,加密自动站上存在中尺度辐合,对暴雨有着较好的指示意义。