突发性强对流天气快速识别预警改进方法
发布时间：2021-11-27 00:49
传统多普勒天气雷达强对流灾害性天气监测采用固定阈值判别法给出强风暴的冰雹闪电灾害预警结果,该方法不适用于不同经纬度、季节和复杂地形条件下的强对流天气识别预警。本文利用循环递归的区域生长法对TITAN算法进行改进,从而快速识别三维强风暴单体及其雷达特征物理量;使用多普勒天气雷达和TRMM星载气象雷达的历史观测数据反演河北石家庄地区春夏两季复杂地形条件下的强风暴灾害性天气Logistics多元线性回归概率预警模型。对发生在河北石家庄夏季的一次强飑线天气和发生在春季的一次超级多单体风暴天气进行冰雹闪电灾害性天气识别预警实验,并与传统算法进行误差对比分析。实验结果表明:与传统算法对比,该方法对强风暴天气识别预警的定位精度较高,并且其漏报率和虚报率较低,有助于快速识别预警强对流灾害性天气。
【文章来源】：高原山地气象研究. 2020,40(03)
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
改进区域生长法识别二维强风暴算法流程
北京时间2017年7月9日20时石家庄站T-lnP探空数据显示:风向从925～500hPa,从低层较小风速的东南风转为偏西北风,又从中层较大风速的偏东风转为高层强盛的偏北风。整层大气垂直方向上由中低层暖平流转为中高层冷平流,存在较强风垂直切变,大气动力触发条件很充分;700hPa以下中低层接近饱和,水汽含量充沛,w_cape指数=46.8,存在很强的上升气流运行;在3km自由对流高度附近,存在一温度陡然下降区域,LI指数=-2.6°,SI指数=-3.4°,K指数=33,综合这些对流参数可以看出大气层结热力结构极不稳定[24]。图3 2017年7月9日22:09石家庄强飑线天气雷达径向速度(0.5°仰角)
图2 2017年7月9日22:09石家庄强飑线天气雷达反射率因子（0.5°仰角）图2是0.5°仰角下的北京时间2017年7月9日22:09石家庄强飑线天气雷达反射率因子。从图中可以看出雷达站中心偏东南方位120°～150°,径向距离延伸至200km附近,有一条狭长的反射率因子强回波带,其中最大回波强度达55dBZ以上,这是典型的飑线天气结构。其中,黑色圆圈标出了飑线中强对流风暴质心位置,回波强度均在45dBZ以上,对应位置的径向速度图上可以看出(图3黑色圆圈内)均存在有强辐散下沉气流并下冲到近地面,在方位正南偏西30°的50～100km径向距离处与前方暖湿气流交汇,形成一条狭长的阵风锋线[25](白色圆圈内)。采用第1节的识别预警算法,获取每个强风暴单体,计算获取其HRM30,HRM40,ET,DVIL和H-20五个自变量因子带入(12)式中,可获得强风暴冰雹闪电概率预警结果(如图4所示)。图中可以看出,改进的突发性强对流灾害天气预警算法共计识别出25个强风暴单体,冰雹灾害预警等级从轻微到严重呈均匀分布,24和25号单体附件出现闪电预警(“+”所示)。表5给出了联合使用石家庄站地面雨量计和闪电定位仪数据进行误差对比实验分析的结果(因篇幅有限,列出部分强风暴识别预警的对比分析结果)。
【参考文献】：
期刊论文
[1]改进气象雷达TITAN算法在灾害性天气预警中的应用研究[J]. 侯正俊,潘多,王磊. 大气科学学报. 2018(04)
[2]四川盆地一次阵风锋触发的局地强对流天气雷达特征分析[J]. 王晓娟,邓荣耀,陈三春. 高原山地气象研究. 2018(02)
[3]机载气象雷达自适应危险天气预警方法仿真[J]. 王磊,刘心刚,魏鸣. 系统仿真学报. 2017(07)
[4]“5.10”岷县短时暴雨斜压锋生特征和不稳定条件分析[J]. 狄潇泓,许东蓓,肖玮,沙宏娥,谭丹,宋秀玲. 干旱气象. 2017(01)
[5]京津冀地区雷电活动时空分布特征[J]. 崔海华,金晓青,张彦勇,扈勇,李小龙. 干旱气象. 2017(01)
[6]河北省雷暴大风的雷达回波特征及预报关键点[J]. 王福侠,俞小鼎,裴宇杰,杨晓亮,孟凯,何丽华. 应用气象学报. 2016(03)
[7]一次强降雹过程中垂直累积液态含水量的特征分析[J]. 晋立军,李培仁,李军霞,孙鸿娉,封秋娟. 高原气象. 2010(05)
[8]TITAN系统的移植开发及个例应用[J]. 周毓荃,潘留杰,张亚萍. 大气科学学报. 2009(06)
[9]贵阳地区春季一次暖切变型飑线回波分析[J]. 刘贵萍,李丽,刘烈霜,罗文芳,陶祖钰. 四川气象. 2007(S1)
[10]单多普勒雷达反演风场的质量控制[J]. 彭霞云,闵锦忠,周振波,高斌斌. 南京气象学院学报. 2007(01)
本文编号：3521261
【文章来源】：高原山地气象研究. 2020,40(03)
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
改进区域生长法识别二维强风暴算法流程
北京时间2017年7月9日20时石家庄站T-lnP探空数据显示:风向从925～500hPa,从低层较小风速的东南风转为偏西北风,又从中层较大风速的偏东风转为高层强盛的偏北风。整层大气垂直方向上由中低层暖平流转为中高层冷平流,存在较强风垂直切变,大气动力触发条件很充分;700hPa以下中低层接近饱和,水汽含量充沛,w_cape指数=46.8,存在很强的上升气流运行;在3km自由对流高度附近,存在一温度陡然下降区域,LI指数=-2.6°,SI指数=-3.4°,K指数=33,综合这些对流参数可以看出大气层结热力结构极不稳定[24]。图3 2017年7月9日22:09石家庄强飑线天气雷达径向速度(0.5°仰角)
图2 2017年7月9日22:09石家庄强飑线天气雷达反射率因子（0.5°仰角）图2是0.5°仰角下的北京时间2017年7月9日22:09石家庄强飑线天气雷达反射率因子。从图中可以看出雷达站中心偏东南方位120°～150°,径向距离延伸至200km附近,有一条狭长的反射率因子强回波带,其中最大回波强度达55dBZ以上,这是典型的飑线天气结构。其中,黑色圆圈标出了飑线中强对流风暴质心位置,回波强度均在45dBZ以上,对应位置的径向速度图上可以看出(图3黑色圆圈内)均存在有强辐散下沉气流并下冲到近地面,在方位正南偏西30°的50～100km径向距离处与前方暖湿气流交汇,形成一条狭长的阵风锋线[25](白色圆圈内)。采用第1节的识别预警算法,获取每个强风暴单体,计算获取其HRM30,HRM40,ET,DVIL和H-20五个自变量因子带入(12)式中,可获得强风暴冰雹闪电概率预警结果(如图4所示)。图中可以看出,改进的突发性强对流灾害天气预警算法共计识别出25个强风暴单体,冰雹灾害预警等级从轻微到严重呈均匀分布,24和25号单体附件出现闪电预警(“+”所示)。表5给出了联合使用石家庄站地面雨量计和闪电定位仪数据进行误差对比实验分析的结果(因篇幅有限,列出部分强风暴识别预警的对比分析结果)。
【参考文献】：
期刊论文
[1]改进气象雷达TITAN算法在灾害性天气预警中的应用研究[J]. 侯正俊,潘多,王磊. 大气科学学报. 2018(04)
[2]四川盆地一次阵风锋触发的局地强对流天气雷达特征分析[J]. 王晓娟,邓荣耀,陈三春. 高原山地气象研究. 2018(02)
[3]机载气象雷达自适应危险天气预警方法仿真[J]. 王磊,刘心刚,魏鸣. 系统仿真学报. 2017(07)
[4]“5.10”岷县短时暴雨斜压锋生特征和不稳定条件分析[J]. 狄潇泓,许东蓓,肖玮,沙宏娥,谭丹,宋秀玲. 干旱气象. 2017(01)
[5]京津冀地区雷电活动时空分布特征[J]. 崔海华,金晓青,张彦勇,扈勇,李小龙. 干旱气象. 2017(01)
[6]河北省雷暴大风的雷达回波特征及预报关键点[J]. 王福侠,俞小鼎,裴宇杰,杨晓亮,孟凯,何丽华. 应用气象学报. 2016(03)
[7]一次强降雹过程中垂直累积液态含水量的特征分析[J]. 晋立军,李培仁,李军霞,孙鸿娉,封秋娟. 高原气象. 2010(05)
[8]TITAN系统的移植开发及个例应用[J]. 周毓荃,潘留杰,张亚萍. 大气科学学报. 2009(06)
[9]贵阳地区春季一次暖切变型飑线回波分析[J]. 刘贵萍,李丽,刘烈霜,罗文芳,陶祖钰. 四川气象. 2007(S1)
[10]单多普勒雷达反演风场的质量控制[J]. 彭霞云,闵锦忠,周振波,高斌斌. 南京气象学院学报. 2007(01)
本文编号：3521261
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