多普勒雷达短时临近预报技术研究

摘要

本文以河北省中南部2004～2008年共5年的对流性天气过程作为研究对象,利用常规观测资料和雷达资料,分析了对流性天气过程产生的天气背景、雷达回波图像特征；同时,应用EVAD技术计算得到的平均散度,分析了对流天气产生的动力学特征；根据风暴相对螺旋度(SRH)的变化判断对流发生的时间及强弱。具体研究开发内容有：①分析了对流性天气过程的天气背景,总结出雷暴、冰雹等灾害性天气的气候和天气学特征。②分析多普勒天气雷达回波的强度和径向速度等图像产品,找出对流天气过程的雷达图像特征。通过分析径向速度PPI产品的零速度线的走向,能够定性判断大尺度风向的辐合辐散,根据相同距离圈正、负速度数值的差异定性判断某个高度层风速的辐合辐散,进而跟踪对流的发展。③利用EVAD技术计算低层不同高度上的水平散度值,根据低层散度随时间的变化,判断环境场是否有利于对流天气的发展。通过对2005～2008年5—9月石家庄雷达扫描范围内共50次强对流天气过程进行分析,得到了利用晴空回波预警强对流天气的指标。④利用雷达垂直风廓线产品(VWP)计算风暴相对螺旋度(SRH),通过对2007～2008年的27次强对流天气过程的分析,找出高低层SRH变化与对流出现时间的关系,归纳总结出不同类型强对流天气(冰雹、大风、短时强降水)的预报预警指标。⑤根据晴空回波统计结果开发了“强对流自动报警系统”,并于2009年6—8月进行了试运行。从2009年汛期运行情况来看,系统简单方便,运行基本稳定。6—8月除5天无雷达资料外,共报警56次,正确率为73.6％,空报率为19.5％,漏报率为6.9％；辐合平均提前对流天气出现时间为7.1h。总体看来,该报警系统具有漏报少,虚警较多的特点,对降低强对流天气漏报率,提高强对流天气的临近预报水平有重要意义。

目录

文摘

英文文摘

第一章 前言

1.1 研究的目的和意义

1.2 国内外研究进展

1.3 研究的方法

1.4 技术关键和创新点

第二章 石家庄强对流天气的气候和天气学特征

2.1 石家庄市雷电特征

2.1.1 雷暴的时间分布特征

2.1.2 雷暴的地理分布

2.1.3 雷电天气系统分型

2.2 石家庄市冰雹气候特征

2.2.1 冰雹的时间分布特征

2.2.2 冰雹的地理分布

2.2.3 冰雹的路径

2.2.4 石家庄冰雹天气系统

第三章 强对流天气的雷达回波特征分析

3.1 雷雨大风的多普勒雷达回波特征

3.1.1 反射率因子PPI特征及预报指标

3.1.2 弓形回波

3.1.3 阵风锋

3.2 冰雹天气的多普勒雷达回波特征

3.3 短时暴雨的多普勒雷达回波特征

第四章 晴空回波在强对流潜势预报中的应用

4.1 利用多普勒雷达资料识别晴空回波原理

4.1.1 图像定性识别法

4.1.2 EVAD技术定量分析法

4.2 晴空回波定量识别统计特征分析

4.3 典型个例分析

4.3.1 天气实况简介

4.3.2 图像定性分析

4.3.3 EVAD技术定量分析

第五章 风暴相对螺旋度在强对流预报中的应用

5.1 风暴相对螺旋度(SRH)简介

5.2 应用雷达产品计算风暴相对螺旋度的方法

5.2.1 多普勒雷达垂直风廓线(VWP)产品简介

5.2.2 应用雷达产品计算风暴相对螺旋度

5.3 风暴相对螺旋度在强对流预报中的应用

5.3.1 不同灾害性天气类型的SRH特征

5.3.2 远距离和小范围强对流天气的SRH特征

5.3.3 预报指标

第六章 强对流自动报警系统介绍

6.1 强对流自动报警系统设计思路

6.2 散度计算系统简介

第七章 2009年过程检验

7.1 典型个例

7.1.1 2009年8月4日强降水

7.1.2 2009年8月27日强对流

7.2 2009年汛期综合分析

7.2.1 强对流自动报警系统

7.2.2 SRH灾害天气类型监视系统

第八章 总结与讨论

8.1 研究成果

8.2 存在的不足

参考文献

致谢