多普勒雷达在天气预报和人工影响天气中的应用研究

摘要

论文根据多普勒雷达探测降水、强对流以及人工影响天气基本原理，利用雷达基本产品及导出产品，对降水估测与预测、强对流诊断及对流云人工增雨防雹作业流程作了实用探索研究，为多普勒雷达本地化应用、定量降水与强对流天气临近预报、人工影响天气准确高效提供指导依据。论文主要包括四个部分： (1)优化雷达降水产品。调整本地混合扫描面和不同强度回波的Z-I关系，结合雨量站资料，用最优插值、卡尔曼滤波等方法对降水产品进行优化，使降水产品质量明显提高。 (2)制作定量降水自动临近预报。用交叉相关法和引导气流法计算不同类型回波的移动速度，根据外推法应用本地化的Z-I关系及dBz-I关系计算未来1～2小时任意站点雨量及面雨量，实现定量降水临近预报自动化。 (3)强对流回波径向散度特征分析。采用极坐标散度差分公式计算对流回波单体的径向散度，了解到回波强度与径向辐合强度的对应关系，经分析得到强对流回波的辐合变化略超前于回波强度的变化。 (4)按照人工影响天气数值实验的催化剂浓度等参数，将垂直累积液态含水量及回波顶高度产品应用于火箭增雨防雹作业用弹量计算公式中，解决了人为或间接估计对流云作业区体积及其含水量的难题，提出定量计算人工增雨防雹作业用弹量的初步方案。

目录

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第一章引言

1.1研究的目的和意义

1.2国内外研究现状

1.2.1雷达测量降水的优化

1.2.2利用雷达资料作临近天气预报技术

1.2.3利用雷达资料探索强对流回波的变化规律

1.2.4雷达资料在人工影响天气中的应用

第二章雷达定量估测降水优化

2.1雷达定量估测降水的原理

2.2用雷达资料优化降水产品

2.2.1本地混合扫描面的调整

2.2.2本地Z-I关系的调整

2.3雷达结合雨量计资料校正降水估测产品

2.3.1雷达估测降水的几种方法介绍

2.3.2雷达联合雨量计优化降水产品

第三章雷达自动定量预测降水

3.1影响桂林的主要降水过程分类

3.2影响桂林的降水回波的移动速度分析与计算

3.3锋面回波带与锋前回波的移速判断与计算

3.4降水量计算

3.4.1资料处理

3.4.2任意格点、任意区域总雨量及面雨量的计算

3.4.3计算结果显示

3.5临近预报程序制作与性能

3.5.1计算流程

3.5.2预报程序运行性能

3.6预报实例与误差初步分析

第四章强对流回波的径向散度特征分析

4.1散度计算方法简介

4.2实例计算与分析

4.2.1低层辐合与回波强度的关系

4.2.2回波低层辐合变化与回波强度变化的关系

4.2.3辐合中心变化对于不同强度回波的预测作用

4.2.4 DM对VILM预测应用于强对流回波

第五章多普勒雷达在人工影响天气中的应用

5.1相关多普勒雷达产品应用原理简介

5.1.1回波顶高度(ET)产品简介

5.1.2垂直累积液态含水量(VIL)产品简介

5.2催化剂量的计算方法

5.2.1由雷达产品计算用弹量依据

5.2.2具体算法

5.3应用实例

第六章结束语

6.1雷达降水估测产品优化方面

6.2雷达自动定量预测降水方面

6.3强对流回波与径向散度关系方面

6.4试利用雷达资料计算火箭用弹量方面

参考文献

致 谢