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多普勒天气雷达反演风场综述
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作者 梁旭东 周海光 罗义 《气象学报》 北大核心 2025年第3期855-872,共18页
多普勒天气雷达能够提供高时、空分辨率的降水粒子空间信息和径向运动资料。反射率因子和双偏振量等降水粒子空间信息相对比较直观,但是由于雷达探测的大气运动场只有径向分量,并不直接反映大气运动的全部特征,所以需要通过各种反演方... 多普勒天气雷达能够提供高时、空分辨率的降水粒子空间信息和径向运动资料。反射率因子和双偏振量等降水粒子空间信息相对比较直观,但是由于雷达探测的大气运动场只有径向分量,并不直接反映大气运动的全部特征,所以需要通过各种反演方法提取雷达探测资料中包含的大气运动信息,以应用于中、小尺度天气的诊断、分析和预报。中外多普勒天气雷达网建设已经比较成熟,但是业务中基于雷达径向速度的风场反演应用还较少。因此,将风场反演方法分为单雷达风场反演和双(或多)雷达风场反演两类,分别进行了总结,并在附录中采用一致的数学符号给出了主要基本方法的推导和公式,以便让读者能够从基本原理出发了解这些方法的来龙去脉。基于单多普勒雷达的反演方法只要求单部雷达覆盖即可,应用方便、计算简单,但是通常是假定风场是均匀的或者是线性变化的,因此对于空间变化比较剧烈的风场,反演误差较大,同时因采用不同的风场分布特征假设也衍生出了各种扩展方法,一定程度上改善了单多普勒雷达反演风场的准确度和可用性。对于两部或多部多普勒雷达反演技术,重点介绍了原理和特点。多部多普勒雷达反演方法能够得到更加精细和精确的风场三维结构信息,但是对于观测资料的时、空一致性要求较高。随着雷达组网密度的提高,多部多普勒雷达反演方法的研究和应用受到越来越多的重视,同时,将风场反演和资料同化技术结合也是重要的发展方向和趋势。 展开更多
关键词 多普勒天气雷达 单多普勒雷达风场反演 双多普勒雷达风场反演
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基于三维测风激光雷达的风切变识别方法
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作者 谢冰洁 王改利 +4 位作者 陆欣欣 陈鸿飞 陈科艺 郑佳锋 王琪超 《科学技术与工程》 北大核心 2025年第22期9249-9259,共11页
低空风切变是对飞机飞行安全产生重要影响的因素。利用三维扫描型测风激光雷达2023年3月期间在广州白云机场的观测数据,在对测风激光雷达的观测数据进行预处理的基础上,提出了结合自适应窗口的二维合成风切变识别和时间风切变识别的两... 低空风切变是对飞机飞行安全产生重要影响的因素。利用三维扫描型测风激光雷达2023年3月期间在广州白云机场的观测数据,在对测风激光雷达的观测数据进行预处理的基础上,提出了结合自适应窗口的二维合成风切变识别和时间风切变识别的两步识别方法(简称风切变两步识别法),对比了风切变两步识别法和二维合成法对风切变的识别效果,并对识别的风切变的演变进行了分析。结果表明:数据预处理有效地去除了测风激光雷达观测的孤立点及径向数据间的脉动,并对缺测数据进行了填补;风切变两步识别法有利于风切变的提前预警,在2023年3月广州白云机场观测期间,风切变两步识别法共识别到25起风切变,其中有21起比二维合成风切变识别方法提前预警,平均早预警3~5 min,且对时间维度和空间维度风切变均有较好的识别告警作用;识别的风切变过程大多发生于中午前后(11:00—15:00)时且持续时间多在15 min左右,风切变位置受背景风场影响较大。研究中提出的风切变两步识别法能更早、更全面地识别出低空风切变,有助于提高风切变预警的准确性,为飞机飞行安全提供保障。 展开更多
关键词 三维测风激光雷达 低空风切变 二维合成风切变 时间风切变 风切变两步识别法
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自适应尺度的雷达回波交叉相关跟踪算法研究 被引量:4
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作者 罗义 梁旭东 +2 位作者 王刚 曹正 文俊鹏 《气象》 CSCD 北大核心 2022年第3期372-385,共14页
提出了一种能够自动选取跟踪单元大小的雷达回波交叉相关跟踪外推算法(ATREC)。ATREC方法通过雷达回波的边界识别,得到不同尺度的雷达回波的特征运动信息,再不断地内部分化,得到不同次级尺度的内部运动信息,将特征尺度的特征运动场和次... 提出了一种能够自动选取跟踪单元大小的雷达回波交叉相关跟踪外推算法(ATREC)。ATREC方法通过雷达回波的边界识别,得到不同尺度的雷达回波的特征运动信息,再不断地内部分化,得到不同次级尺度的内部运动信息,将特征尺度的特征运动场和次级尺度的内部运动场进行合成,最后得到外推的运动矢量场。ATREC方法可以在回波总体运动场基础上,逐级细分出不同次级尺度的移动信息,所以运动场更加平滑且兼顾不同尺度的移动信息,同时能够有效解决TREC类方法采用固定大小的跟踪单元而带来的问题,特别是TREC类方法针对小尺度对流系统的不适用问题。通过个例分析,并与基于交叉相关的多尺度雷达回波跟踪方法(MTREC)进行对比试验,结果表明:针对不同尺度、不同类型的天气系统,ATREC方法具有较强的客观分析能力和灵活的适用能力。通过个例分析检验评分和基于2016年4月总共128个个例的综合统计检验,检验评分结果表明:ATREC方法的预报评分整体优于MTREC方法。 展开更多
关键词 天气雷达 ATREC方法 MTREC方法 临近预报
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垂直向基流二次切变对梅雨锋中尺度低涡暴雨系统的影响 被引量:6
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作者 谷文龙 杨引明 +1 位作者 刘洁 姚祖庆 《气象学报》 CAS CSCD 北大核心 2010年第2期217-223,共7页
β中尺度低涡是引发长江中下游地区梅雨锋暴雨的主要中尺度天气系统之一,采用实况统计与数值模拟相结合的方法,对1999—2005年长江中下游地区梅雨期间23个低涡暴雨过程进行分析得出:暴雨一般都发生在中低层低涡南侧的西南急流里,急流的... β中尺度低涡是引发长江中下游地区梅雨锋暴雨的主要中尺度天气系统之一,采用实况统计与数值模拟相结合的方法,对1999—2005年长江中下游地区梅雨期间23个低涡暴雨过程进行分析得出:暴雨一般都发生在中低层低涡南侧的西南急流里,急流的强度和位置直接影响降水落区和强度,低涡所激发的涡旋Rossby波在急流里传播时引发不稳定,产生强降水。根据基本流场风速二次切变理论,进一步研究表明:大部分低涡降水区基本流场都存在二次切变或者非线性切变,而这种情况正是涡旋Rossby波产生的物理根源。当垂直向基流风速二次切变U_(ZZ)>0,且高层200 hPa附近引导气流比较强时,低涡移向东北偏东;当垂直向基流风速二次切变U_(ZZ)<0,且中层急流比上下层略强,即U_(ZZ)绝对数值很小,低涡移向东南偏东;当垂直向基流风速二次切变U_(ZZ)<0,且中低层急流相对于高层急流很强的时候,低涡移向西南向;当垂直向基流在中层的急流很强,上下急流不明显时,低涡移向西或西偏北。因此,垂直向基流风速二次切变是影响梅雨锋中尺度低涡路径的关键因子,这一结论对于梅雨期间低涡暴雨落区预报有很好的指示意义。 展开更多
关键词 低涡 梅雨锋 涡旋ROSSBY波 数值模拟 垂直向二次切变
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欧亚遥相关型对印度夏季风与华北夏季降水间关系的影响 被引量:7
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作者 杨洁凡 郭品文 《大气科学学报》 CSCD 北大核心 2021年第5期764-772,共9页
利用国家气候中心160站月平均降水资料、印度热带气象研究所的全印度月平均降水资料和NCEP/NCAR的再分析资料,从年际和年代际角度分别研究了欧亚遥相关型(Eurasian teleconnection,EU)对印度夏季风与华北夏季降水关系的影响,并探究其物... 利用国家气候中心160站月平均降水资料、印度热带气象研究所的全印度月平均降水资料和NCEP/NCAR的再分析资料,从年际和年代际角度分别研究了欧亚遥相关型(Eurasian teleconnection,EU)对印度夏季风与华北夏季降水关系的影响,并探究其物理机制。结果表明,EU与印度夏季风之间的相关系数只有-0.078,二者相互独立。印度夏季风与华北夏季降水有正相关关系(Indian Summer Monsoon and North China Summer Rainfall,ISM-NCSR),且在正EU位相时,ISM-NCSR关系较弱;负EU位相时,ISM-NCSR关系较强。这是由于EU负位相时,贝加尔湖右侧存在反气旋环流,有利于北风及冷空气南下。因此,强印度季风时北上的暖湿气流在华北地区与偏北风相遇形成锋面,有利于华北降水;弱印度季风时华北地区完全被强北风控制,水汽输送通道被阻断,不利于降水,从而导致ISM-NCSR关系强。正EU位相时与此相反,相关关系弱。 展开更多
关键词 欧亚遥相关型 印度夏季风 华北夏季降水
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植被下垫面Z_(0)的估算及其改进影响评估
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作者 田春艳 崔寅平 +3 位作者 申冲 陈修治 沈傲 樊琦 《中国环境科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第9期3969-3982,共14页
利用卫星遥感反演数据和多种观测资料,基于形态学-遥感反演的方法,估算我国主要植被下垫面的空气动力学粗糙度长度(Z_(0)),将其应用于区域大气化学模式(WRF-Chem)中改进模式默认Z_(0)值,并结合全国气象和污染物观测数据进行改进效果评估... 利用卫星遥感反演数据和多种观测资料,基于形态学-遥感反演的方法,估算我国主要植被下垫面的空气动力学粗糙度长度(Z_(0)),将其应用于区域大气化学模式(WRF-Chem)中改进模式默认Z_(0)值,并结合全国气象和污染物观测数据进行改进效果评估,探究Z_(0)改进对模式气象场和化学场模拟结果的影响.结果表明:(1)Z_(0)高值主要位于森林类下垫面,可超过1m;农田、草地类下垫面Z_(0)值较小,低于0.5m,其余植被下垫面的Z_(0)值基本介于两者之间.(2)Z_(0)改进后,10m风速(WS10)和地表温度(TSK)的改进效果较好,而2m温度(T2)和相对湿度(RH)的改进效果不明显;从空间分布和不同下垫面结果来看,Z_(0)对TSK主要是增温作用,对WS10是减小作用;就改进比(各要素改进后的模拟值与改进前的模拟值之差比上改进前的模拟值,下同)而言,Z_(0)改进对WS10的影响大于TSK.从对污染物浓度效果评估看,Z_(0)对PM_(2.5)和PM_(10)模拟改进效果较好,对其它污染物(SO_(2)、NO_(2)、O_(3))的改进效果不明显.(3)对比气象要素和污染物浓度效果评估可知,Z_(0)改进对气象要素的影响大于污染物浓度,其主要是通过影响气象场来间接影响污染物浓度.总的来看,Z_(0)改进影响最大的是气象场的10m风速,考虑其原因在于改进后的Z_(0)普遍高于改进前模式默认Z_(0)值,而Z_(0)是表征地表粗糙度的变量,由于地表粗糙度的增加,增强了对气流的阻碍作用,使得近地层风速减小. 展开更多
关键词 空气动力学粗糙度长度 植被下垫面 数值模拟 WRF-Chem模式 PM_(2.5)
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