检索结果-内蒙古大学图书馆

作者：池艳珍王彦明金丰军郑美秀吴伟杰黄昕黄惠镕林芳芳方映清厦门市气象台（海峡气象开放实验室）厦门市气象服务中心

标准类型：地方标准

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双偏振雷达水凝物分类算法优化及在雹暴云的应用分析

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气象 2023年第11期49卷 1343-1358页

作者：夏凡龚佃利潘佳文史茜山东省气象防灾减灾重点实验室济南250031 山东省气象科学研究所济南250031 山东省长岛国家气候观象台长岛265800 山东省人民政府人工影响天气办公室济南250031 厦门市气象局厦门市海峡气象开放重点实验室厦门361012 山东省气象台济南250031

为提升我国多普勒双偏振雷达水凝物分类的应用水平,在美国强风暴实验室(NSSL)研发的水凝物分类算法(HCA)基础上,通过增加冰雹区与三体散射区水凝物类型的订正识别、选用数值模式温度分析场识别融化层、引入水凝物类型垂直分布限制条件等... 详细信息

为提升我国多普勒双偏振雷达水凝物分类的应用水平,在美国强风暴实验室(NSSL)研发的水凝物分类算法(HCA)基础上,通过增加冰雹区与三体散射区水凝物类型的订正识别、选用数值模式温度分析场识别融化层、引入水凝物类型垂直分布限制条件等,建立了优化方法(HCA-Opt)。利用HCA-Opt分析了2021年7月9日济南市章丘区一次雹暴云的水凝物分布特征,对冰雹落区与水凝物分类结果进行比对检验,得到如下主要结论:HCA-Opt可以正确识别冰雹与三体散射区的水凝物类型,修正了HCA将其识别为地物的问题;HCA-Opt利用模式温度分析场可准确识别融化层高度,解决了强对流天气下HCA使用的融化层自动识别算法(MLDA)无法有效识别融化层的缺陷;与HCA相比,HCA-Opt识别的水凝物在垂直分布上更加合理。HCA-Opt给出的水凝物分类结果较好描述了雹暴初生、降雹不同阶段的水凝物空间分布,初步揭示了不同高度水凝物粒子相态转化特征。HCA-Opt识别的水凝物分类中,中(小)雨与霰的可信度最高,冰晶与湿雪的可信度较低,且容易与干雪混淆;总体而言,HCA-Opt提高了水凝物分类识别技巧,对冰雹预警和落区判别具有较好的指示作用和业务应用前景。

关键词：双偏振雷达水凝物分类 HCA优化雹暴

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夏季欧亚环流的低频振荡对长江流域降水影响的多尺度诊断

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地球科学与环境学报 2024年第1期46卷 54-66页

作者：杨丹王黎娟鲍瑞娟南京信息工程大学气象灾害教育部重点实验室江苏南京210044 福建省灾害天气重点实验室福建福州350001 中国气象局海峡灾害天气重点开放实验室福建福州350001 南京信息工程大学气象灾害预报预警与评估协同创新中心江苏南京210044

长江流域夏季降水与欧亚中高纬大气低频振荡密切相关,定量诊断不同尺度环流异常对降水的贡献,对于提高旱涝灾害预测准确率具有重要意义。利用ERA5逐日再分析资料和CN05.1逐日降水资料,通过定义环流指数(CI),将夏季欧亚环流划分为两脊一... 详细信息

长江流域夏季降水与欧亚中高纬大气低频振荡密切相关,定量诊断不同尺度环流异常对降水的贡献,对于提高旱涝灾害预测准确率具有重要意义。利用ERA5逐日再分析资料和CN05.1逐日降水资料,通过定义环流指数(CI),将夏季欧亚环流划分为两脊一槽(DR)型和两槽一脊(DT)型,并探究了其低频特征以及不同尺度环流异常对长江流域降水的影响。结果表明:两类环流型是环流指数低频循环周期中的两个不同位相,均具有10~30 d振荡周期,对长江流域低频降水有着重要影响。其主要表现为:①两类环流型对应的500 hPa低频环流场在欧亚中高纬呈现正、负位势高度异常交替的波列结构,具有明显向东传播的特征,平均传播速度约为每天5°(经度);②当DR型达峰值位相时,850 hPa低频风场中鄂霍次克海反气旋南侧的东北风引导中高纬干冷空气向长江流域入侵,与来自南海反气旋西侧的西南气流交汇,使太平洋和南海的大量水汽向长江流域输送,低频降水正异常滞后于环流2 d达到最强,DT型的特征则与之相反;③欧亚环流对长江流域低频降水的影响以大于30 d的背景水汽条件和10~30 d低频尺度环流的共同作用为主导,小于10 d的天气尺度环流次之,大于30 d的背景环流较前二者作用偏弱,并且水汽辐合项约为水汽平流项贡献的3倍,先由湿平流提供充足的水汽条件,再通过较强的水汽辐合产生降水。

关键词：异常环流夏季降水多尺度诊断低频振荡传播特征水汽通量长江流域

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海峡西岸强对流形成机理与监测预报技术及应用

海峡西岸强对流形成机理与监测预报技术及应用

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作者：赵玉春王叶红郑辉黄亦鹏池艳珍潘佳文苏志重厦门市气象台(厦门市海洋气象台、海峡气象开放实验室)

本项目所属科学技术领域为地球科学领域中的大气科学,主要涉及台湾海峡地区强对流形成机理及其监测预报技术,在2项厦门市科技局科技惠民计划项目和6项福建省气象局开放基金课题支撑下完成。重点针对海峡西岸复杂地形和下垫面条件下短时... 详细信息

标准号: 2300120177

本项目所属科学技术领域为地球科学领域中的大气科学,主要涉及台湾海峡地区强对流形成机理及其监测预报技术,在2项厦门市科技局科技惠民计划项目和6项福建省气象局开放基金课题支撑下完成。重点针对海峡西岸复杂地形和下垫面条件下短时强降水、大风和冰雹等强对流天气精细化预报预测能力不足的问题,围绕短时强降水、大风和冰雹等强对流天气的形成机理、监测识别以及预报预警技术开展研究。该项目面向世界科技前沿,立足自主创新,技术难度大,围绕海峡西岸强对流系统形成机制与监测识别、预警预报关键技术等核心问题开展了系统定量研究,创建了短时强降水、局地大风和大冰雹等强对流系统形成发展的物理图像、对流云从初生到消亡的自动化定量化监测与评估系统、基于ZDR柱的强对流云自动识别与追踪系统、考虑标准大气折射的动态地球坐标系双多普勒雷达三维风场反演系统、雷达反演风场三维拼图技术及其强对流精细结构分析系统、多模式最优融合降水预报系统等,有效提高了强对流分析预警预报业务水平。主要创新有： 1、发现海峡西岸早期对流冰相过程多寡、对流回波生长快慢、云顶增长、云体增厚、云顶冻结等过程的剧烈程度与后续超级单体和冰雹出现存在的密切关联,揭示了早期对流特征对后续对流强度及其灾害性天气的指示作用。 2、总结了海峡西岸短时强降水、局地大风和大冰雹超级单体对流风暴双偏振雷达动力结构与降水粒子相态分布和观测演变特征,构建了短时强降水和大冰雹超级单体对流系统双偏振雷达观测的概念模型,提炼了对流追赶合并导致地面局地强对流大风的一种新物理机制, 构建了双偏振雷达冰雹监测识别预警指标体系。 3、构建了台湾地形下游动力热力效应在海峡西岸台风环流内形成正涡度带、假相当位温中尺度低值带及中尺度锋区,导致强对流螺旋雨带长时间发展维持的物理概念模型,揭示了多物理因子锁相效应在海峡西岸复杂地形区台风环流内对流强降水形成中的作用。 4、发展了动态地球坐标系下三多普勒雷达三维风场反演技术和考虑标准大气折射的双多普勒雷达三维风场反演技术,根据区域雷达布局、分组和拼图规则,实现了较大区域多雷达三维风场组网拼图,研发了区域多部雷达组网的强对流三维精细结构分析系统。 5、针对考虑海峡地区复杂地形下垫面和对流云多暖雨过程特征,利用FY-4A静止气象卫星云目标分阶段提取和多通道组合分析技术,研发了红外窗区通道、云目标阶段与演变、云类型和深对流云指数等产品,建立了对流云从初生到消亡的自动化、定量化监测评估系统。 6、发展了海峡西岸强对流双偏振雷达ZDR柱自动识别算法,利用探测数据判断强对流传播和发展趋势,实现雷达回波转向、分裂和传播预测,构建了双偏振雷达强对流自动识别与追踪系统。 7、揭示了双雷达反演风场拼图资料的观测误差统计特征,针对模式分辨率提出最优稀疏化方案,实现反演风场三维变分同化融合与效果优化,发现热启动循环同化模拟的背景场误差样本在背景误差协方差及其同化预报中的重要性,改进了台风强对流及其风雨24h预报。 8、根据季节分类固定时段的各类TS评分最优统计量的降水量级融合,发展了多模式最优融合降水预报系统。成果已在国家气象中心、武汉中心气象台、福建省气象台、浙江省气象台、厦门市气象台等19个国家、区域、省、市四级气象业务单位以及厦门市海事、体育、水利、航运、应急管理和市防汛抗旱指挥部等部门中得到了广泛应用,在预报综合决策有效提高强对流分析预警预报业务水平中发挥了重要作用,社会经济效益显著。

关键词：强对流形成机理天气预报自动识别追踪预警系统

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强降雹超级单体风暴湍流结构的双偏振回波特征分析

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高原气象 2023年第1期42卷 139-149页

作者：吴举秀魏鸣刁秀广潘佳文山东省气象防灾减灾重点实验室山东省气象局大气探测技术保障中心山东济南250031 气象灾害预报预警与评估协同创新中心/南京信息工程大学江苏南京210044 山东省气象台山东济南250031 厦门市海峡气象开放重点实验室/厦门市气象局福建厦门361012

对流风暴通过湍流实现动量的传输,因此深入认识强对流风暴湍流结构的回波特征具有重要意义。本文关注5 m·s^(-1)以上的速度谱宽,对比分析了两次具有不同中气旋强度的强降雹超级单体风暴的湍流强度,揭示了气流结构和湍流增强的关系... 详细信息

对流风暴通过湍流实现动量的传输,因此深入认识强对流风暴湍流结构的回波特征具有重要意义。本文关注5 m·s^(-1)以上的速度谱宽,对比分析了两次具有不同中气旋强度的强降雹超级单体风暴的湍流强度,揭示了气流结构和湍流增强的关系。结果表明:(1)强降雹超级单体在强上升气流区可存在中等或以上强度的湍流,阵风锋触发的超级单体在入流路径上也出现中等强度的谱宽,指示了较强湍流存在的可能。(2)超级单体内部湍流较强的地方在速度大切变区,通常速度切变强度较大的区域具有较强湍流,具有中等强度中气旋的超级单体最大谱宽约10 m·s^(-1),差分反射率因子ZDR在1 dB之内,回波强度超过35 dBZ,差分相移率KDP较大;具有强中气旋的超级单体强湍流区主要位于ZDR柱上部正负速度交会处,在中气旋附近谱宽高达16.5 m·s^(-1),靠近强回波核心一侧含有较多过冷水,相关系数(Correla‐tion Coefficient,CC)在0.96左右,KDP较大,另一侧回波强度稍低,CC低至0.85,KDP在0(°)·km^(-1)左右,存在霰粒子与上升气流带来的大雨滴。这些强湍流区域指示了动量传输的路径。(3)超级单体风暴上部具有最强湍流,上升气流下沉气流都很强,靠近下沉气流的地方湍流更强,可能和风的水平切变有关,强中气旋风暴下沉气流区谱宽高达17.5 m·s^(-1),其ZDR稍高于上升气流的,并且KDP为负值,上升气流KDP、ZDR分别在0(°)·km^(-1)、0 dB左右,具有中等强度中气旋的风暴则谱宽增大较小。强中气旋超级单体内具有更大湍流增强,研究结果为深入理解强风暴的湍流结构和动量传输提供了双偏振雷达的观测依据。

关键词：超级单体风暴谱宽湍流双偏振特征

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毫米波云雷达距离旁瓣回波质量控制及效果评估

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气象 2022年第6期48卷 760-772页

作者：曾正茂郑佳锋吕巧谊杨晖蔡艺友福建省气象信息中心福州350001 厦门市气象局海峡气象开放实验室厦门362012 福建省灾害天气重点实验室福州350001 成都信息工程大学大气科学学院高原大气与环境四川省重点实验室成都610225 平和县气象局福建漳州363700

根据福建省平和县布点的毫米波云雷达实际性能特点,且针对业务运行出现的距离旁瓣回波问题,提出了改进的质量控制方法;并利用福建平和站2018年9月至2020年8月的观测资料,定量评估质量控制效果对云-降水探测的具体影响。结果表明:提出的... 详细信息

根据福建省平和县布点的毫米波云雷达实际性能特点,且针对业务运行出现的距离旁瓣回波问题,提出了改进的质量控制方法;并利用福建平和站2018年9月至2020年8月的观测资料,定量评估质量控制效果对云-降水探测的具体影响。结果表明:提出的质量控制方法能较好改善雷达探测结果,距离旁瓣回波被有效滤除。距离旁瓣回波显著影响雷达对空中云雨回波的探测,影响最大集中在两个宽脉冲模式的盲区以上起始高度附近,即1.50~2.28 km和3.63~7.74 km,且距离旁瓣回波出现频次随高度上升而逐渐下降;距离旁瓣回波主要会干扰雷达对中低空弱云的探测,会导致云底被低估、云顶和云厚被高估,三个云参数的平均误差分别可达-0.53、0.74和0.73 km。

关键词：毫米波云雷达距离旁瓣回波质量控制评估

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闽西南地区一次高架雷暴中尺度特征分析

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热带气象学报 2023年第1期39卷 55-65页

作者：张伟陈琳黄惠镕黄昕胡雅君陈德花厦门市海峡气象开放重点实验室福建厦门361012 厦门市气象台福建厦门361012 厦门市灾害防御技术中心福建厦门361012 翔安区气象局福建厦门361103

利用常规观测资料、ERA5再分析资料、闪电定位仪资料、福建龙岩双偏振多普勒天气雷达资料,分析了2020年春季闽西南地区的一次强对流过程。结果表明,此次过程发生在地面锋线北侧冷区内,属于典型的高架雷暴过程,产生的灾害性天气包括冰雹... 详细信息

利用常规观测资料、ERA5再分析资料、闪电定位仪资料、福建龙岩双偏振多普勒天气雷达资料,分析了2020年春季闽西南地区的一次强对流过程。结果表明,此次过程发生在地面锋线北侧冷区内,属于典型的高架雷暴过程,产生的灾害性天气包括冰雹、短时强降水、高山站雷雨大风。500 hPa冷平流、850 hPa暖湿平流、925 hPa闽西南地区的假相当位温高能舌为高架雷暴的发生发展提供了有利的环境条件。探空显示逆温层深厚且逆温层顶温度高,暖湿气流沿着锋面被强迫抬升,至逆温层之上饱和假相当位温随高度递减,存在显著的条件不稳定,对流得到快速发展。雷达分析表明,本次高架雷暴冰雹回波自低层快速倾斜向上发展,具有发展快、强度强、降雹时间长的特征。其双偏振参数演变特征与基于地面抬升的雷暴基本一致,降雹阶段表现为CC谷、ZDR接近零、KDP小于零。降雹前回波单体中存在强ZDR和KDP柱,可以作为冰雹预报的参考,提前量达到半小时。

关键词：高架雷暴条件不稳定列车效应双偏参数

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一次长生命史超级单体降雹演化机制及双偏振雷达回波分析

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气象 2021年第2期47卷 170-182页

作者：高丽潘佳文蒋璐璐翁之梅福建省台州市气象局台州318000 厦门市气象局海峡气象开放实验室厦门361012 宁波市气象局宁波315000

2019年3月21日一次长生命史超级单体导致浙江省中部多个县(市)降雹,为了研究超级单体得以长时间维持的环境背景及其云物理特征,利用常规资料以及宁波S波段双偏振雷达数据,结合粒子相态识别算法,对此次过程的演变进行了分析。结果表明:... 详细信息

2019年3月21日一次长生命史超级单体导致浙江省中部多个县(市)降雹,为了研究超级单体得以长时间维持的环境背景及其云物理特征,利用常规资料以及宁波S波段双偏振雷达数据,结合粒子相态识别算法,对此次过程的演变进行了分析。结果表明:高空槽前、850 hPa切变线附近和地面冷锋为超级单体提供了合适的环流背景;风暴传播区域对流有效位能的增加、风暴承载层的平均风向与风暴移动方向相近、风速大、对流风暴沿地面假相当位温梯度大值区向东传播及沿海强垂直风切变,导致中气旋旋转速度和旋转厚度的增加,这些都是对流风暴长时间维持的原因。通过此次降雹单体风暴结构分析发现:整个生命史对流发展非常旺盛,最大反射率维持在60 dBz以上,风暴顶维持在8 km以上,风暴质心高度出现的三次明显波动,对应三次降雹过程。垂直累积液态含水量(VIL)跃增量虽不及传统指标,但结合垂直累积液态含水量密度(VILD)、VIL最大值及最大反射率因子大值区,对冰雹业务预报有指示作用。通过降雹单体双偏振特征分析发现:冰雹下落过程中的翻滚现象,导致差分反射率(Z_(dr))值接近0 dB,水平和垂直偏振波差异导致三体散射特征(TBSS)根部Z_(dr)大值区的出现;冰雹降落融化产生的外包水膜现象,使其Z_(dr)值增大,相关系数(CC)值减小;通过偏振参数Z_(dr)和CC特征,有助于识别高空大冰雹;超级单体的有界弱回波区(BWER)附近的Z_(dr)柱不仅可指示上升运动,同时对降雹单体不同的成长阶段具有指示作用。

关键词：超级单体长生命史双偏振雷达粒子相态识别

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苏沪城市群区域出梅后期对流初生客观识别方法及其时空分布特征

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气象学报 2024年第3期82卷 275-288页

作者：曹林兮吴梦雯罗亚丽陈锋南京信息工程大学气象灾害教育部重点实验室/气象灾害预报预警与评估协同创新中心/大气科学学院/天气与气象技术研究院南京210044 浙江省气象科学研究所杭州310051 福建省灾害天气重点实验室/中国气象局海峡灾害天气重点开放实验室福州350007

研发了一套利用天气雷达观测资料对流初生(CI)客观识别算法。该算法定义“对流块”为雷达反射率因子达到35 dBz的连续强回波区域,如果某一对流块的前30 min、周边一定范围内没有任何对流块,且它维持超过20 min,则该对流块被识别为CI。... 详细信息

研发了一套利用天气雷达观测资料对流初生(CI)客观识别算法。该算法定义“对流块”为雷达反射率因子达到35 dBz的连续强回波区域,如果某一对流块的前30 min、周边一定范围内没有任何对流块,且它维持超过20 min,则该对流块被识别为CI。将这套CI客观识别算法应用于苏-沪城市群区域出梅后期(从梅雨季结束到8月底,且排除热带气旋影响)CI识别,构建了该地区2019—2022年出梅后期高时、空分辨率(10 min、1 km)CI数据库,通过个例和统计研究,分析了CI识别结果对算法中两个参数的敏感性。判断对流回波是否为首次出现,当区域半径(R)设为10 km时,对流块最小面积设为4 km^(2)(Test1)或2 km^(2)(Test2)对CI识别结果的影响不大,两个试验都能识别出CI连续发生和相邻发生的复杂情况,Test1能够识别出Test2的83%CI事件,二者识别出的CI日数、逐日CI数、CI高频区分布、CI频次日变化等统计特征基本一致;当R设为30 km、对流块最小面积为4 km^(2)(Test3)时,仅能识别出Test1的36%CI事件,其识别的CI数目不足,导致CI发生频次的空间分布和日变化的分析结果明显不同于Test1和Test2。识别结果表明,分析区域内有CI发生频次较高的3个子区域:沿长江的“上海—苏锡常—南京”城市带、从南通北部到黄海近海、分析区域西南侧的天目山系部分区域,CI频次日变化呈现午间(11—14时,北京时)主峰特征。

关键词：对流初生客观算法数据库构建时空分布

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台风“杜苏芮”(2305)影响福建期间DSAEF_LTP模型降水预报检验

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海洋气象学报 2025年第1期45卷 45-58页

作者：苏志重王婧王新敏任福民厦门市海峡气象重点开放实验室福建厦门361012 厦门市气象局福建厦门361012 福建省灾害天气重点实验室福建福州350028 中国气象科学研究院灾害天气国家重点实验室北京100081

为了评估改进的动力统计相似集合预报登陆台风降水模型(Dynamical-Statistical-Analog Ensemble Forecast model for Landfalling Typhoon Precipitation,DSAEF_LTP)在2023年第5号超强台风“杜苏芮”影响福建地区的表现,对其预报的台风过程降水量进行常规检验和空间检验,并与欧洲中期天气预报中心(European Centre for Medium-Range Weather Forecasts,ECMWF)数值预报降水产品(以下简记为“ECMWF”)、福建省气象局最优TS(threat score)评分订正法(optimal TS,OTS)订正降水产品(以下简记为“FZECMOS”)结果进行对比。分析表明:(1)DSAEF_LTP模型对福建沿海强降水落区和东北部强降水中心的预报接近实况,100 mm及以上和250 mm及以上等极端降水量TS评分比ECMWF和FZECMOS提升明显,但DSAEF_LTP模型存在特大暴雨预报范围显著偏小等缺点。(2)在100 mm及以上和250 mm及以上量级,MODE(Method for Object-based Diagnostic Evaluation)空间检验显示,DSAEF_LTP模型在整体相似度上明显优于ECMWF和FZECMOS,尤其在对孤立小区域强降水的预报性能方面表现出色。(3)随着降水检验量级的增加,DSAEF_LTP模型预报产品与实况重叠面积之比也增大,表明DSAEF_LTP模型在极端降水方面的预报效果更加突出。(4)DSAEF_LTP模型还能够根据最新的相似路径实况和预报,调整筛选历史相似台风,合理保留相似台风及其降水分布,使得集合预报效果得以改善。

关键词： DSAEF_LTP模型台风“杜苏芮” 台风过程降水量预报检验

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