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用双多普勒雷达分析华南一次飑线系统的中尺度结构特征 被引量：42
1
作者 潘玉洁 赵坤 +1 位作者 潘益农 王亦平 《气象学报》 CAS CSCD 北大核心 2012年第4期736-751,共16页
飑线是中国春、夏季常见的一种天气现象。2007年4月23—24日华南地区的一次强飑线过程,因强度强、持续时间长,给广东部分县市造成巨大的经济损失。利用广州和深圳的新一代多普勒天气雷达的探测资料,采用双多普勒雷达风场反演方法和热力... 飑线是中国春、夏季常见的一种天气现象。2007年4月23—24日华南地区的一次强飑线过程,因强度强、持续时间长,给广东部分县市造成巨大的经济损失。利用广州和深圳的新一代多普勒天气雷达的探测资料,采用双多普勒雷达风场反演方法和热力-动力反演方法,研究此次飑线内部的三维风场、动力和热力结构。在此基础上,通过质量、动量诊断探讨其维持机制。同时,结合地面、高空常规观测及自动站资料分析系统伴随的环境和地面中尺度特征。结果表明,系统发生于中等强度垂直风切变(0—3km,18m/s)和中等强度对流不稳定度的环境中,其移动速度最快达17m/s,属快速移动的飑线。飑线过境时,地面测站呈现风向突变、风速骤增、气压上升、温度与露点骤降等现象。其成熟期的雷达回波和风场结构与过去观测的热带、副热带快速移动飑线系统特征相似。由前(前方指系统移动方向)向后,降水结构依次为对流区、过渡带和层云区。其中,对流区由多个对流单体组成,对应强回波和上升运动,而单体之间为弱下沉运动。气流特征呈准二维结构,包括系统前方深厚的从前向后气流和系统后部低层的从后向前气流。这两支气流在系统前缘低层辐合形成动力高压,触发新对流单体,是系统长时间维持的主要机制。在对流区倾斜上升气流的下方,存在一凝结潜热释放增暖引起的低压区。另外,在对流系统西侧不断有新对流单体形成,并被平流至系统中,促进对流维持。进一步对对流区的质量和动量通量诊断揭示,垂直于飑线系统的水平动量的垂直输送有逆梯度输送的特性,将增加垂直飑线方向的环境垂直风切变,有利于系统维持。相对的,平行飑线方向的水平动量具有顺梯度输送特征,使该方向上风切变分量有被均滑趋势。 展开更多
关键词 飑线 双多普勒雷达 动力结构 动量通量
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派比安台风(0606)登陆期间雨带中尺度结构的双多普勒雷达分析 被引量：20
2
作者 赵坤 周仲岛 +1 位作者 胡东明 潘玉洁 《南京大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2007年第6期606-620,共15页
2006年8月3日派比安台风(0606)接近登陆时,在距离台风中心东北180km处有一强螺旋雨带生成,并随台风往陆地方向移动.本研究利用位于广州和深圳的新一代天气雷达所收集到的双多普勒雷达资料,分析该螺旋雨带的回波结构和中尺度风场,并探讨... 2006年8月3日派比安台风(0606)接近登陆时,在距离台风中心东北180km处有一强螺旋雨带生成,并随台风往陆地方向移动.本研究利用位于广州和深圳的新一代天气雷达所收集到的双多普勒雷达资料,分析该螺旋雨带的回波结构和中尺度风场,并探讨其维持机制.雷达回波分析显示,雨带由多个对流单体组织成西北—东南走向的带状结构,长约200km,宽约35km.同过去研究中台风雨带气流结构呈准二维相比,该雨带在成熟时期的气流结构呈明显的三维特征.从雨带上游至下游,沿雨带方向风速显著减弱,而跨雨带方向风速则明显加强.在雨带上游,雨带内侧为外流,而雨带外侧3km以下为内流.其中2km以下气流进入雨带时逐渐减速并在雨带内形成强辐合,部分内流转为倾斜往外的气流.1km以下,部分内流穿过雨带的强回波中心与雨带内侧的外流在雨带内边缘形成另一强辐合区.在雨带下游,在5km高度以下雨带内外均侧为内流,其中2km以下气流从雨带外部进入雨带时先加速,随后逐渐减速,在雨带内侧边缘形成最强的辐合上升运动后,随高度向外倾斜并在雨带外部形成下沉,部分下沉气流转为内流重新进入到雨带.由于雨带上、下游分别位于海洋和陆地上,因此海陆摩擦差异是造成雨带上、下游气流结构差异一个重要原因.而另一个原因是雨带上、下游同以台风中心为圆心的圆周切线间夹角不同.此外,雨带内的气流也表明由倾斜上升在雨带外侧下沉转化成的内流,对于雨带上、下游内流的加强和维持具有重要作用. 展开更多
关键词 双多普勒雷达 螺旋雨带 三维特征
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数字天气雷达虚拟终端的硬件和软件设计 被引量：6
3
作者 赵坤 陈建军 +2 位作者 方德贤 葛文忠 慕熙昱 《高原气象》 CSCD 北大核心 2006年第2期335-343,共9页
设计了一套基于PC机的数字天气雷达虚拟终端系统,用普通的PC机代替传统数字天气雷达信号处理分机[1,2]直接完成雷达信号处理和实时显示。该系统在硬件方面,设计了基于PCI总线的三通道高速数据接收卡,以满足大容量数据高速传输要求;在软... 设计了一套基于PC机的数字天气雷达虚拟终端系统,用普通的PC机代替传统数字天气雷达信号处理分机[1,2]直接完成雷达信号处理和实时显示。该系统在硬件方面,设计了基于PCI总线的三通道高速数据接收卡,以满足大容量数据高速传输要求;在软件方面则利用高级语言(C++)和虚拟设备驱动程序(WDM)技术开发了一套基于WINDOWS2000/9X操作系统的实时处理软件,以此控制数据接收卡和雷达工作,并完成信号处理和实时显示。实际应用表明,该系统结构简单、界面友好、操作方便、便于升级,完全能够实时、高效地处理常规天气雷达信号,而且处理后的雷达回波层次清楚,具有较高精度。本研究也为虚拟终端应用到多普勒天气雷达打下了一个良好的基础。 展开更多
关键词 虚拟终端 PC机 信号处理
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黄河三花区间天气雷达测雨技术应用研究 被引量：3
4
作者 王春青 赵坤 +1 位作者 张勇 邱淑会 《水文》 CSCD 北大核心 2010年第2期62-65,49,共5页
采用改进窗概率配对方法以及自适应卡尔曼滤波和变分联合的方法分别对郑州和三门峡两部新一代多普勒天气雷达观测资料以及地面自动雨量站资料进行了降水反演和评估,并实现了两部雷达降水反演的拼图。评估结果表明在雷达测雨中,利用改进... 采用改进窗概率配对方法以及自适应卡尔曼滤波和变分联合的方法分别对郑州和三门峡两部新一代多普勒天气雷达观测资料以及地面自动雨量站资料进行了降水反演和评估,并实现了两部雷达降水反演的拼图。评估结果表明在雷达测雨中,利用改进窗概率配对方法确定的Z-R关系反演的雷达测雨精度要优于目前国内业务雷达采用的经验关系式,而且经过自适应卡尔曼滤波和变分联合处理之后,既保持了雷达观测降水的空间分布特征,也显著提高了雷达测雨的精度。 展开更多
关键词 雷达测雨 自适应卡尔曼滤波 变分法 三花区间
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在雷达测雨和洪水预报中自适应卡尔曼滤波法的应用 被引量：28
5
作者 赵坤 葛文忠 +1 位作者 刘国庆 李致家 《高原气象》 CSCD 北大核心 2005年第6期956-965,共10页
采用自适应的卡尔曼滤波方法,运用少量雨量计对雷达估测降水进行了校正,结合新安江水文模型和GAME/HUBEX项目1998年在史灌河流域观测的水文资料,对6月28日08:00～7月5日20:00史灌河流域的一次洪水过程进行预报,并与雨量计网测量的面雨... 采用自适应的卡尔曼滤波方法,运用少量雨量计对雷达估测降水进行了校正,结合新安江水文模型和GAME/HUBEX项目1998年在史灌河流域观测的水文资料,对6月28日08:00～7月5日20:00史灌河流域的一次洪水过程进行预报,并与雨量计网测量的面雨量预报结果进行对比.比较结果表明,经过校正后的雷达估测雨量和雨量计测量的面雨量都能较好地预报出流域出口蒋家集的洪水变化趋势、洪峰时刻以及洪水总量,雷达预报的结果同实际观测更加接近,而雨量计预报结果明显偏高. 展开更多
关键词 雷达测雨 卡尔曼滤波 自适应系数 新安江模型 降水 洪水
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台湾海峡中气旋结构特征的单多普勒雷达分析 被引量：22
6
作者 赵坤 周仲岛 +1 位作者 潘玉洁 葛文忠 《气象学报》 CAS CSCD 北大核心 2008年第4期637-651,共15页
2004年9月10日傍晚,在台湾北部海面大范围中尺度对流雨带中有一钩状回波并伴随中气旋。受台湾东北部和西南部海面两个热带低压系统的环流影响,海峡北部海面有一大尺度的风切辐合带,为中气旋发展提供了有利环境。文中利用台湾地区北部民... 2004年9月10日傍晚,在台湾北部海面大范围中尺度对流雨带中有一钩状回波并伴随中气旋。受台湾东北部和西南部海面两个热带低压系统的环流影响,海峡北部海面有一大尺度的风切辐合带,为中气旋发展提供了有利环境。文中利用台湾地区北部民用航空局中正机场多普勒雷达资料,分析中气旋特征,结果显示此中气旋由低层形成随后向上发展,最高可达8km以上,内核直径先是低层大中层小,随后中层扩大与低层接近成圆柱状,之后快速减弱,整个过程约2h。进一步用地基雷达风速轨迹显示法(GBVTD)反演中气旋成熟期间的环流结构变化,结果显示在分析期间,最大风半径维持在5—6km,且随时间在高度分布由向内倾斜转化为无明显倾斜再到向外倾斜。轴对称径向风先在低层最大风速半径以内有外流,以外有内流,在最大风速半径处为上升运动区并伴随强回波,而在气旋中心附近为下沉运动区。随后气旋中心回波和下沉运动均逐渐增强,同时低层外流增强并扩散至最大风速半径外,相应的上升运动和强回波也移至最大风速半径外。切向风先呈现波数1的非对称结构,最大风速区位于气旋移动的左侧,且随高度有沿逆时针方向旋转的现象,随后显著增强,分布趋于对称,最大轴对称切向风达20m/s位于约1km高度。此后切向风速逐渐减弱,同时波数1非对称结构又有加强的趋势,最大风速区位于移动方向左前侧。中气旋发展过程和结构同其他地区观测的非超级单体微气旋非常相似,其成熟期环流特征同台风结构也非常类似,不同之处在于其中心下沉运动及低层外流为降水所造成,且尺度和生命期均远小于台风。 展开更多
关键词 多普勒雷达 钩状回波 中气旋 地基雷达 风速轨迹 显示法
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登陆台风卡努(0515)内核区环流结构特征分析 被引量：12
7
作者 魏超时 赵坤 +1 位作者 余晖 王明筠 《大气科学》 CSCD 北大核心 2011年第1期68-80,共13页
本文采用地基雷达轨迹显示技术(Ground Based Velocity Track Display,简称GBVTD)反演的雷达风场资料,分析台风卡努(0515)在登陆期间近中心环流结构特征。轴对称环流结构分析表明,登陆前卡努轴对称切向风速最大值出现在眼墙区域2 km高... 本文采用地基雷达轨迹显示技术(Ground Based Velocity Track Display,简称GBVTD)反演的雷达风场资料,分析台风卡努(0515)在登陆期间近中心环流结构特征。轴对称环流结构分析表明,登陆前卡努轴对称切向风速最大值出现在眼墙区域2 km高度附近,最大风速半径随高度向外倾斜。轴对称径向入流主要位于低层,而上升气流主要出现在眼墙区和外围雨带区内。台风最大风速半径在登陆前几乎不变,但登陆后逐渐內缩。登陆过程中,轴对称切向风速值总体随时间呈明显减弱的趋势,但在中低层存在波动,特别是在登陆前半小时,切向风速突然增强。此外,登陆后最大轴对称切向风速高度明显抬升,伴随着外围雨带区上升流显著减弱。同时台风低层入流增强、厚度增加、范围向内和向外扩展。非对称环流结构显示:登陆过程中,台风眼墙区切向风环流和雷达回波均呈显著的一波不对称结构。其中大风速区和强降水区的位置相对于台风移动方向和垂直风切变方向有显著的规律性分布。由于卡努移动速度较快,且登陆期间受强垂直风切变影响。因此,其不对称结构应是垂直风切、台风移动和陆气相互作用三者共同作用的结果。 展开更多
关键词 登陆台风 地基雷达轨迹显示技术 轴对称环流结构 非对称结构
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利用多普勒雷达数据分析中国华东地区登陆台风轴对称降水特征 被引量：5
8
作者 吴丹 赵坤 +1 位作者 余晖 王明筠 《气象学报》 CAS CSCD 北大核心 2010年第6期896-907,共12页
利用中国新一代多普勒雷达网温州雷达和台湾气象局五分山雷达资料、地面自动站降水资料,分析2004—2007年登陆中国华东地区的6个台风从登陆前18小时至登陆后6小时的降水结构时空变化特征。环状平均回波分析显示,在台风离陆地较远时,轴... 利用中国新一代多普勒雷达网温州雷达和台湾气象局五分山雷达资料、地面自动站降水资料,分析2004—2007年登陆中国华东地区的6个台风从登陆前18小时至登陆后6小时的降水结构时空变化特征。环状平均回波分析显示,在台风离陆地较远时,轴对称降水径向廓线呈双峰结构,最大降水位于台风眼端处,降水次大值位于台风外围雨带处。台风强度越强,最大降水越强,且离台风中心的距离也越近。当台风接近登陆时,其内核区降水有增强的趋势,从登陆前6小时至登陆时,各台风内核区平均降水率的增强倍率在1.3—3.2,且外围降水随时间向台风中心收缩,内缩速率随台风强度增强而减慢。台风登陆后,台风眼被降水填塞,强度快速减弱,同时降水持续内缩,内核区总降水逐渐衰减。此外本文还建立了一个登陆前台风轴对称降水径向廓线模型,该模型能定量地描述降水廓线的双峰结构,模拟结果与实际雷达观测降水廓线的的均方根误差最小为0.46 mm/h,最大为5.3 mm/h。 展开更多
关键词 登陆台风 轴对称分量 降水分布
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T-TREC方法反演登陆中国台风风场结构 被引量：5
9
作者 王明筠 赵坤 吴丹 《气象学报》 CAS CSCD 北大核心 2010年第1期114-124,共11页
在传统的基于天气雷达反射率因子的相关方法跟踪回波运动(TREC)技术的基础上,本研究发展出适用于台风环流反演的T-TREC方法。同传统的TREC技术相比,T-TREC根据台风环流呈逆时针方向旋转的特征,利用雷达观测资料客观选取台风中心,选取扇... 在传统的基于天气雷达反射率因子的相关方法跟踪回波运动(TREC)技术的基础上,本研究发展出适用于台风环流反演的T-TREC方法。同传统的TREC技术相比,T-TREC根据台风环流呈逆时针方向旋转的特征,利用雷达观测资料客观选取台风中心,选取扇形网格单元,在以台风中心为原点的极坐标系下进行逆时针方向回波追踪。同时,该方法也利用雷达径向风资料客观选取切向的搜索范围并建立风场相关矩阵,以减少主观设定搜索区域造成的误差。通过利用中国新一代天气雷达网(CINRAD WSR-98D)观测的登陆台风桑美(0608)资料对方法进行验证,结果表明T-TREC方法可以更加准确估计强台风环流,反演的径向风平均误差小于4 m/s。其中径向风信息的引入明显提高了反演风场精度,特别是改善了在眼墙区因回波结构较均匀造成的风场低估。当台风靠近陆地时,因地物回波以及台风环流与地形相互作用激发对流的影响,使得低层风场反演误差增加。文中也探讨了台风中心、搜索网格单元大小等因子对反演精度的影响,结果显示,反演结果对于中心定位比较敏感,中心位置偏移4 km将造成反演的径向风平均误差增加约10%。而搜索单元大小对反演结果影响和台风尺度相关,若台风尺度较小,则较小的搜索单元反演效果较好。 展开更多
关键词 登陆台风 雷达回波相关跟踪法 多普勒雷达
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非线性VAD反演低层风廓线拟合阶数优化方法 被引量：4
10
作者 马秀梅 李文兆 +2 位作者 赵坤 唐晓文 杨洪平 《应用气象学报》 CSCD 北大核心 2014年第3期321-329,共9页
结合理论和SoWMEX试验(西南气流试验,Southwest Monsoon Experiment)的连续多普勒天气雷达观测资料和广东省阳江雷达资料,对非线性速度方位显示(非线性VAD)方法反演低层低于2 km垂直风廓线精度和能力进行定量分析。结果表明:非线性VAD... 结合理论和SoWMEX试验(西南气流试验,Southwest Monsoon Experiment)的连续多普勒天气雷达观测资料和广东省阳江雷达资料,对非线性速度方位显示(非线性VAD)方法反演低层低于2 km垂直风廓线精度和能力进行定量分析。结果表明:非线性VAD基本能反演出低层风廓线在空间和时间上的演变。但当雷达径向速度数据在方位存在较大的连续性缺测、体积扫描仰角较少时,因传统非线性VAD采用的速度方位显示(VAD)方法拟合阶数和垂直拟合阶数过高,反演的低层风廓线会存在较大误差,造成不合理高风速区和风廓线不连续。通过实际观测资料统计分析反演参数对非线性VAD的影响,提出基于连续性数据缺测间隔和不同仰角的多少的VAD和垂直拟合阶数动态调整方法。同锋面降水和台风降水两典型个例的实际探空比对显示,调整后的非线性VAD显著改进低层风廓线反演精度,反演的风廓线结构和变化与实况相符,反演平均误差小于2 m·s^(-1)。 展开更多
关键词 非线性VAD 低层垂直风廓线 多普勒天气雷达
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