多普勒雷达资料在强降水诊断及预报中的应用
发布时间：2020-06-11 17:40
【摘要】：多普勒雷达资料因其高时空分辨率,被广泛用于中小尺度天气系统的分析和强对流天气的预警预报等工作。而我国由于多普勒天气雷达网建设较晚,多普勒雷达资料的应用研究深度和运用广度相比国外先进水平有很大差距。本文为了了解多普勒雷达资料在中小尺度天气系统方面的应用以及降水系统的动力结构,首先,将单雷达两步变分风场反演法应用于合肥和阜阳两部S波段多普勒雷达资料进行双雷达反演,以得到大范围的较准确反演结果；分析了2010年6月7-10日发生在安徽省合肥和阜阳的一次持续性强降水过程。结果表明：此次持续性强降水过程与风场的低层辐合,高层辐散以及风场的气旋性旋转和东南风与东风构成的切变线有关。虽然多普勒雷达以其高时空分辨的特点被广泛的应用于风场反演和数值预报中,但是大多数研究都集中在S波段雷达,对中西部布设的C波段雷达研究较少。基于S波段雷达的研究基础之上,本文通过2013年6月19日天水短时强降水过程研究C波段多普勒雷达的风场反演效果。结果表明,两步变分反演法同样能很好的反演C波段雷达风场,此次降水过程主要由南风和东南风为降水区域源源不断的提供低层暖湿气流,另外,暖平流和低空急流对降水的触发和维持非常有利,风场与回波带有较好的对应。另外,相比S波段雷达,同等观测降水强度对应的雷达回波偏小,定量估计降水时应该进行雷达回波衰减订正。为了研究同化C波段雷达反演风场对数值模式的改进作用,针对2013年6月19日发生在甘肃天水的一次强暴雨过程进行同化C波段雷达反演风场试验研究。首先将C波段雷达反演风场转化成常规探空资料,然后以WRF-3DVAR为平台,同化雷达风场资料,以改善数值模式的初始场。试验结果表明：同化雷达反演风场后,对降水预报的改进能维持12h,尤其同化雷达反演风场后3-9h效果非常显著；0-3h作用不是很明显；9-12h预报具有一定的正作用。另外,循环同化比同化一次效果好,但并不是同化次数越多越好。另外,为了改善雷达定量估计降水中的低估问题,利用合肥2010年6月至8月的多普勒雷达资料和加密雨量站降水观测资料,根据模糊逻辑算法和雷达反射率垂直廓线将降水分为层状云和对流云以及热带暖云降水三类；然后针对不同的降水类型,采用不同Z-I关系估算降水率。为了对不同降水类型的降水估计算法进行评估,共设计了三组试验：试验一,用CINRAD WSR-98D雷达默认的单一Z-I(Z=300I1.4)关系估计降水；试验二,根据模糊逻辑算法将降水分为层状云和对流云来估计降水；试验三,将降水分为层状云和对流云以及热带暖云降水三类来估计降水。再将这三组试验分别与雨量站观测的降水进行比较。结果表明：三组试验估计的降水与雨量站观测降水都有较好的对应。试验二和试验三在很大程度上改善了雷达定量降水估计的低估问题。试验三的整体精度高于前两组试验,尤其是强降水区域的估计明显优于前两组试验。
【图文】：
部北移至安徽省北部，降水分布呈现出南少北多；么后雨量逐渐减小直至１０日逡逑００：００停止降水。其中安徽省高密度自动观测站网资料显示，６月８日至９日，全省逡逑有２０个台站降水量超过５０邋ｍｍ，霍山、潜山降水量超过１００邋ｍｍ。图２．１是安徽省逡逑高密度自动观测站观测的累计降水散点图。图２．１邋（ａ）显示的是７日１６：００至８日逡逑１３：００的２１小时累计降水散点图，，从图中可Ｗ看出，降水分布呈现出南多北少，逡逑较大雨量主要集中在合肥雷达西南部，即大别山区附近，最大雨量达１０８．５邋ｍｍ。逡逑图２．１邋（ｂ）是８日１４：００至９日０９：００的１９小时累计降水散点图，可Ｗ看出，主要雨逡逑带己由安徽省南部北移至安徽省北部，降水分布呈现出南少北多，较大雨量主要逡逑集中在安徽省东北部，最大雨量达７３．８邋ｍｍ。逡逑逦Ｗ逦逡逑ｆ＇－，＇．？－．心：逦ｒ．．．逡逑／■＇邋…＇＇＇逡逑＇逦ＨＯ逦、．．、人．一逦，／逦ｓｏ逡逑３５ＣＮ－逦’．八逦＇．一Ｔ逦？逡逑－含：一邋＇＇一逦’邋Ｖ．邋．逦７Ｕ逡逑ＷＮ－逦广、＞公－＇．逦Ｗ逡逑７逦l铃危棵絧骸危壳慑义希俊
本文编号：2708237
【图文】：
部北移至安徽省北部，降水分布呈现出南少北多；么后雨量逐渐减小直至１０日逡逑００：００停止降水。其中安徽省高密度自动观测站网资料显示，６月８日至９日，全省逡逑有２０个台站降水量超过５０邋ｍｍ，霍山、潜山降水量超过１００邋ｍｍ。图２．１是安徽省逡逑高密度自动观测站观测的累计降水散点图。图２．１邋（ａ）显示的是７日１６：００至８日逡逑１３：００的２１小时累计降水散点图，，从图中可Ｗ看出，降水分布呈现出南多北少，逡逑较大雨量主要集中在合肥雷达西南部，即大别山区附近，最大雨量达１０８．５邋ｍｍ。逡逑图２．１邋（ｂ）是８日１４：００至９日０９：００的１９小时累计降水散点图，可Ｗ看出，主要雨逡逑带己由安徽省南部北移至安徽省北部，降水分布呈现出南少北多，较大雨量主要逡逑集中在安徽省东北部，最大雨量达７３．８邋ｍｍ。逡逑逦Ｗ逦逡逑ｆ＇－，＇．？－．心：逦ｒ．．．逡逑／■＇邋…＇＇＇逡逑＇逦ＨＯ逦、．．、人．一逦，／逦ｓｏ逡逑３５ＣＮ－逦’．八逦＇．一Ｔ逦？逡逑－含：一邋＇＇一逦’邋Ｖ．邋．逦７Ｕ逡逑ＷＮ－逦广、＞公－＇．逦Ｗ逡逑７逦l铃危棵絧骸危壳慑义希俊
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