雷达回波外推和数值预报产品融合的降水临近预报研究
发布时间：2022-01-03 04:24
降水的临近预报一直是预报难题,基于雷达回波外推的临近预报技术虽已成熟,但不能准确预报出降水系统生消趋势;通过同化多普勒天气雷达资料等改善数值模式初始场的数值预报也还不够完善,其自身存在“spin-up”的问题。因此,将两种预报方法进行融合,是近年来国内外临近预报方法研究的重要方向。本文拟从雷达回波外推算法、数值模式预报、雷达外推预报与数值预报融合算法这三个方面着手,尝试一种可用于临近预报业务的融合预报方法,为降水临近预报提供参考价值。主要内容和结论如下:（1）采用局部光流法对广东省4次不同类型降水过程进行雷达回波外推预报试验,试验结果表明:光流法对大范围降水或具有旋转性运动特征的台风系统降水预报时效性能长达2小时;对强对流系统降水预报时效至少可达1小时,但需要提高对回波强度的预报效果。这是因为光流算法仅考虑了回波运动矢量的变化,只能得到准确的位置预报,忽略了垂直方向上对流的发展,不能估测回波强度。此外,采用预报评分方法对结果进行定量分析表明:所有个例的预报准确性都随着预报时长的增加呈现递减趋势。（2）本研究选取了中尺度数值天气预报模式WRF及其三维变分同化系统,对上述四种不同类型降水过...
【文章来源】：南京信息工程大学江苏省
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
光流矢量场（a）
南京信息工程大学硕士学位论文14法的预报准确性。图2.3是四次降水过程中关键时刻的雷达回波图，分别为2014年3月30日（世界时，下同）飑线降水过程（图2.3a），2013年2月4日大范围降水过程（图2.3b），2013年9月22日台风降水过程（图2.3c）和2013年3月19日局地强对流降水过程（图2.3d）。表2.1简要描述了各降水过程的变化特征。图2.3四次降水过程雷达回波图(a)2014年3月30日飑线降水过程(b)2013年2月4日大范围降水过程(c)2013年9月22日台风降水过程(d)2013年3月19日局地强对流降水过程表2.1四次降水过程雷达回波和降水的变化特征四次降水过程雷达回波特征逐小时降水演变特征2014年3月30日21:00-31日06:00飑线降水过程初生阶段，飑线由两个强回波单体合并加强形成，逐渐形成弓状回波，中心强度达到55dBZ。23:00时左右，飑线中心正好经过广州测站。31日00:00时左右，飑线后部层状云范围增大，回波强度集中在30~35dBZ。对流云从广东省西北部向东南方向移动，降水呈现带状分布，为东北—西南走向，强降水中心明显，最大降水中心出现在广东省中部地区，最大降水量为160mm，雨强在40mm/h以上。2013年2月4日05:00-24:00大范围降水过程层状云回波范围大，基本未发生位置变化；大部分回波强度为15~35dBZ，仅对流单体的回波强度达到了40~45dBZ。随后，对流单体消散。降水范围大，持续时间长，弱降水强度为0~4mm/h，降水中心强度达到8~10mm/h。2013年9月21日23:00-23日03:00台风降水过程22日00时左右，广东省东南部出现台风螺旋雨带回波，排列走向为逆时针转动。广东省沿海地区出现大雨或暴雨，降水范围大，持续时间较长，在台（a）（b）（c）（d）
第二章基于雷达回波外推技术的降水预报17达回波的生消变化预报效果较差。由于是大范围系统性回波中内嵌的对流单体，且单体移动不明显，从整体来看，光流法对该降水系统预报效果较好。图2.52013年2月4日10时雷达外推预报图和对应实况图（黑色实线是雷达反射率因子为30dBZ（a）（b）（c）（d）（e）（f）（g）（h）
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于评分最优化的模式降水预报订正算法对比[J]. 吴启树,韩美,刘铭,陈法敬. 应用气象学报. 2017(03)
[2]光流法及其在临近预报中的应用[J]. 曹春燕,陈元昭,刘东华,李程,李辉,贺佳佳. 气象学报. 2015(03)
[3]雷达回波预测极端暴雨概率方法构建原理与应用研究[J]. 王坚红,黄维,王群,苗春生,张志刚,徐良谋. 高原气象. 2015(02)
[4]改进的光流法在回波外推预报中的应用[J]. 张蕾,魏鸣,李南,周生辉. 科学技术与工程. 2014(32)
[5]基于雷达回波外推和中尺度模式预报的短时降水对比分析[J]. 王丹,王改利,刘黎平,钟水新. 高原气象. 2014(03)
[6]降水偏差订正的频率(或面积)匹配方法介绍和分析[J]. 李俊,杜钧,陈超君. 气象. 2014(05)
[7]基于雷达外推临近预报和中尺度数值预报融合技术的短时定量降水预报试验[J]. 程丛兰,陈明轩,王建捷,高峰,杨汉贤. 气象学报. 2013(03)
[8]新一代中尺度预报模式（WRF）国内应用进展[J]. 王晓君,马浩. 地球科学进展. 2011(11)
[9]计算几何法在风暴识别中的应用[J]. 徐月飞,顾松山,黄兴友,何建新. 热带气象学报. 2011(02)
[10]一种基于多种资料融合技术的短时临近预报方法[J]. 颜琼丹,苏洵,韦庆华,曾小团. 气象研究与应用. 2010(04)
硕士论文
[1]基于天气雷达反演的参量和光流法在回波外推中的应用研究[D]. 刘燕斐.南京信息工程大学 2019
[2]雷达资料在高分辨率快速循环同化中的应用研究[D]. 文秋实.成都信息工程大学 2017
[3]基于和声优化算法的研究与应用[D]. 张彪.聊城大学 2015
[4]江淮流域夏季局地强降水预警预报方法研究[D]. 黄维.南京信息工程大学 2013
本文编号：3565564
【文章来源】：南京信息工程大学江苏省
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
光流矢量场（a）
南京信息工程大学硕士学位论文14法的预报准确性。图2.3是四次降水过程中关键时刻的雷达回波图，分别为2014年3月30日（世界时，下同）飑线降水过程（图2.3a），2013年2月4日大范围降水过程（图2.3b），2013年9月22日台风降水过程（图2.3c）和2013年3月19日局地强对流降水过程（图2.3d）。表2.1简要描述了各降水过程的变化特征。图2.3四次降水过程雷达回波图(a)2014年3月30日飑线降水过程(b)2013年2月4日大范围降水过程(c)2013年9月22日台风降水过程(d)2013年3月19日局地强对流降水过程表2.1四次降水过程雷达回波和降水的变化特征四次降水过程雷达回波特征逐小时降水演变特征2014年3月30日21:00-31日06:00飑线降水过程初生阶段，飑线由两个强回波单体合并加强形成，逐渐形成弓状回波，中心强度达到55dBZ。23:00时左右，飑线中心正好经过广州测站。31日00:00时左右，飑线后部层状云范围增大，回波强度集中在30~35dBZ。对流云从广东省西北部向东南方向移动，降水呈现带状分布，为东北—西南走向，强降水中心明显，最大降水中心出现在广东省中部地区，最大降水量为160mm，雨强在40mm/h以上。2013年2月4日05:00-24:00大范围降水过程层状云回波范围大，基本未发生位置变化；大部分回波强度为15~35dBZ，仅对流单体的回波强度达到了40~45dBZ。随后，对流单体消散。降水范围大，持续时间长，弱降水强度为0~4mm/h，降水中心强度达到8~10mm/h。2013年9月21日23:00-23日03:00台风降水过程22日00时左右，广东省东南部出现台风螺旋雨带回波，排列走向为逆时针转动。广东省沿海地区出现大雨或暴雨，降水范围大，持续时间较长，在台（a）（b）（c）（d）
第二章基于雷达回波外推技术的降水预报17达回波的生消变化预报效果较差。由于是大范围系统性回波中内嵌的对流单体，且单体移动不明显，从整体来看，光流法对该降水系统预报效果较好。图2.52013年2月4日10时雷达外推预报图和对应实况图（黑色实线是雷达反射率因子为30dBZ（a）（b）（c）（d）（e）（f）（g）（h）
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于评分最优化的模式降水预报订正算法对比[J]. 吴启树,韩美,刘铭,陈法敬. 应用气象学报. 2017(03)
[2]光流法及其在临近预报中的应用[J]. 曹春燕,陈元昭,刘东华,李程,李辉,贺佳佳. 气象学报. 2015(03)
[3]雷达回波预测极端暴雨概率方法构建原理与应用研究[J]. 王坚红,黄维,王群,苗春生,张志刚,徐良谋. 高原气象. 2015(02)
[4]改进的光流法在回波外推预报中的应用[J]. 张蕾,魏鸣,李南,周生辉. 科学技术与工程. 2014(32)
[5]基于雷达回波外推和中尺度模式预报的短时降水对比分析[J]. 王丹,王改利,刘黎平,钟水新. 高原气象. 2014(03)
[6]降水偏差订正的频率(或面积)匹配方法介绍和分析[J]. 李俊,杜钧,陈超君. 气象. 2014(05)
[7]基于雷达外推临近预报和中尺度数值预报融合技术的短时定量降水预报试验[J]. 程丛兰,陈明轩,王建捷,高峰,杨汉贤. 气象学报. 2013(03)
[8]新一代中尺度预报模式（WRF）国内应用进展[J]. 王晓君,马浩. 地球科学进展. 2011(11)
[9]计算几何法在风暴识别中的应用[J]. 徐月飞,顾松山,黄兴友,何建新. 热带气象学报. 2011(02)
[10]一种基于多种资料融合技术的短时临近预报方法[J]. 颜琼丹,苏洵,韦庆华,曾小团. 气象研究与应用. 2010(04)
硕士论文
[1]基于天气雷达反演的参量和光流法在回波外推中的应用研究[D]. 刘燕斐.南京信息工程大学 2019
[2]雷达资料在高分辨率快速循环同化中的应用研究[D]. 文秋实.成都信息工程大学 2017
[3]基于和声优化算法的研究与应用[D]. 张彪.聊城大学 2015
[4]江淮流域夏季局地强降水预警预报方法研究[D]. 黄维.南京信息工程大学 2013
本文编号：3565564
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