基于深度学习的天气雷达回波序列外推及效果分析     

黄兴友  马玉蓉  胡苏蔓 《气象学报》2021,79(5):817-827

天气雷达探测资料是进行强对流天气临近预报的主要参考数据。针对传统雷达回波外推方法中存在资料信息利用率不足和外推时效有限的问题,文中利用神经网络进行雷达回波的外推、利用预测神经网络模型进行2 h以内的回波变化预报。回波外推问题的关键是回波时、空序列预测问题,该网络具有解决时间记忆问题的长、短时记忆单元（Long Short-Term Memory,LSTM）和提取空间特征的卷积模块。应用福建、江苏和河南多年的雷达探测资料构造训练和测试数据集。为消除降水的不平衡和提高对强回波的预报准确率,网络采用带权重的损失函数进行训练。对光流法和预测神经网络进行测试集检验以及个例分析,结果表明,在相同外推时效和检验反射率阈值的情况下,预测神经网络的临界成功指数、命中率均高于光流法,虚警率低于光流法。不同类型降水预测神经网络的SSIM值（structural similarity）均高于光流法,且层状云降水的SSIM值比对流云降水的大。因此,预测神经网络对强回波的预报能力高于光流法;在预报时效性上,预测神经网络模型具有一定的优越性;预测神经网络对层状云降水预报的准确率比对流云降水的高。   相似文献   

基于相似度排名的天气雷达故障案例检索     

周钦强  李建勇  王明辉  陈冰怀 《广东气象》2021,43(2):73-77

为了进一步发挥历史案例对于台站有效排除故障的指导作用,提出一种以朴素贝叶斯(Naive Bayes)为核心的天气雷达故障案例相似度检索算法,对天气雷达故障描述的向量化表示、故障特征提取、相似案例检索等关键技术进行分析,开发实现基于CINRAD/SA历史案例相似度排名的天气雷达案例推理系统。经测试应用表明,系统对于新故障信息,以相似度排名给出历史参考故障解决方案指导诊断维修,正确率达到78%左右,在故障发生时提供第一手的故障排除参考方案,有效提高天气雷达保障维护效率。  相似文献   

X波段双偏振相控阵天气雷达的防雷技术要点     

李和捷  彭彪  蔡君  庞军  刘庆裕  徐启腾 《广东气象》2021,43(2):78-80

结合广州建设X波段双偏振相控阵天气雷达网的经验,针对其防雷保护问题,从阵列天线的接闪保护、接地网形状及布置、电源系统的防雷保护3个方面探索了防雷保护技术要点。为最大限度减低接闪杆对雷达信号的遮挡问题,提出了竖向单针加横向多针的接闪方法,将滚球平面提升至塔顶平面,既解决了单针保护范围受限的问题,又避免了双针保护接闪杆对雷达信号的遮挡。为最大限度减低雷电流分流过程导致的地电位抬升对雷达的反冲影响,提出了双环形闭合接地装置加与塔身绝缘引下线分流雷电流法,可有效避免因塔身分流雷电流导致的地电位反击问题。针对易受雷电电磁脉冲影响的电源系统,提出应加强屏蔽、等电位连接和安装电涌保护器等措施。  相似文献   

多类型天气系统下VAP风场反演效果分析     

郝建平  赖晓玲  胡伟峰  诸彩彬 《广东气象》2021,43(6):72-76

基于河源雷达站的历史观测数据,挑选不同灾害天气(台风、前汛期暴雨、大范围强对流)下对应的天气系统,采用VAP方法对这些天气系统的风场进行反演并分析,结果表明:该方法对于前汛期暴雨类型天气系统能够较好反演出整体风场分布及切变线的位置、移动趋势等;对于台风系统在台风一二象限反演效果较好,但反演出的风场只能指示回波的移动方向,对于台风内部风场结构反演效果则不佳;对强对流天气系统能够很好反演出环境风场以及指示系统的移动方向,但对于系统内部中小尺度系统反演方法效果不佳.  相似文献   

基于闪电定位和雷达资料的邵阳地区雷电预报预警研究     

周明薇  王道平  罗龙友  王少娟  郭斌 《气象与环境学报》2021,37(3):117-124

选取2018年夏季邵阳地区的17个雷暴单体和9个非雷暴单体,分析了单体30 dBz、35 dBz和40 dBz回波顶高及0℃、-10℃和-20℃层超过30 dBz、35 dBz和40 dBz的回波面积与闪电发生的关系,利用40 dBz回波顶高、-10℃层以上超过40 dBz的回波面积及其与单体总面积的百分比对该地区闪电进行预报。结果表明：雷暴单体和非雷暴单体在回波强度为40 dBz时,超过0℃、-10℃和-20℃三种层结高度所占百分比的差值最大。-10℃层的40 dBz回波顶高较其他层结高度能更好地区分邵阳地区的雷暴单体与非雷暴单体。-10℃层以上超过40 dBz的面积所占单体总面积百分比大于1%这一阈值时,可作为区分雷暴单体和非雷暴单体的一个有效预警指标。综合使用40 dBz回波顶高、-10℃层以上超过40 dBz的回波面积及其与单体总面积的百分比对12个单体样本进行检验,雷暴单体预报的准确率达66.7%,非雷暴单体判断的准确率为83.3%。  相似文献   

循环同化雷达资料对一次飑线系统临近预报的改进作用     

董琪如  邱晓滨  王莹  王泽林  李季  梁绵 《气象与环境学报》2021,37(3):1-11

利用WRF（Weather Research Forecast）模式及其3D-Var（Three-Dimensional Variational assimilation）变分系统,针对2017年7月7日一次飑线进行了雷达资料的循环同化敏感性试验。结果表明：以循环同化雷达资料至飑线成熟期时刻的试验预报效果最好,主要原因在于预报的低层西北冷空气较强,从而导致较强的低层切变,再配合强的热力不稳定条件从而使飑线的发展得以维持。通过七组试验对比表明,对于单次雷达资料,同化的时机更为重要。同化飑线成熟阶段的雷达反射率,对低层热力层结有改善作用,为飑线发展提供了不稳定能量;对于循环同化,通过观测的影响和模式自身的热动力调整,对流场也有较好的修正作用,为对流系统的持续发展提供了充分的动力条件。  相似文献   

2019年7月3日辽宁开原伴随EF4级强龙卷的超级单体风暴分析     

耿世波  才奎志  王瀛  周福然  肖光梁  黄海亮  柴晓玲 《气象与环境学报》2022,38(3):1-10

综合利用多普勒雷达、地面自动气象站以及风廓线等观测资料和ERA5再分析资料,对2019年7月3日发生于辽宁开原的超级单体风暴伴随EF4级强龙卷环境条件、多普勒雷达回波特征和形成机理进行详细分析。结果表明:本次过程发生于低层暖湿高层冷干强的热力不稳定环境条件下,在地面干线汇合流场形成地面辐合线附近触发湿对流并发展为伴有龙卷的超级单体风暴。龙卷发生于低层钩状回波附近,多普勒雷达上呈现经典超级单体风暴雷达回波特征,低层强的垂直风切变将水平涡度转化为对流风暴中垂直涡度,强上升运动使得顺流涡度倾斜拉伸,从而龙卷发生前17 min在多普勒雷达2.4°仰角首先出现中气旋结构,随后风暴向南移动过程中,风暴的后侧下沉气流(RFD)将中低层的涡度“压低”致使龙卷接地,因此龙卷发生后1 min在0.5°仰角也出现强中气旋并有类龙卷涡旋特征(TVS),中气旋最强时的旋转速度达到28 m·s^(-1)(强中气旋标准),因此本次龙卷符合“自上而下”I型龙卷特征。由于环境干燥空气夹卷造成水滴强烈蒸发和冷却,使得地面出现了1 h降温达10℃的强冷池,过强的冷池可能在促使龙卷消亡过程中起到关键作用,致使龙卷持续了约30 min后消亡。  相似文献   

华南飑线系统对流与层云区闪电起始和通道位置处的云微物理特征     

赵川鸿  郑栋  张义军  刘显通  张阳  姚雯  张文娟 《热带气象学报》2021,37(3):358-369

利用广州S波段双偏振雷达观测数据和低频电场探测阵列三维闪电定位数据, 分析了2017年5月4日和5月8日华南地区两次飑线过程中闪电起始和通道位置处的雷达偏振参量和降水粒子特征。两次飑线中约80%的闪电起始和通道(统称闪电放电)定位于对流区。对流区闪电放电位置处的雷达反射率(Z_H)要比层云区平均大4~5 dBZ, 其它偏振参量的平均值较为接近。闪电放电位置处的Z_H中值随高度增加而减小, 但差分反射率(Z_DR)、差分传播相移率(K_DP)和共极化相关系数(CC)在-10 ℃层以上随高度变化不大; -10 ℃层以下, 对流区闪电放电位置对应Z_DR和K_DP随高度下降明显增大。闪电起始位置的平均Z_H比闪电通道位置处的平均Z_H大1~2 dBZ, 但前者在对流区内对应Z_H分布峰值区间为25~30 dBZ, 弱于后者的30~35 dBZ; 同时, 它们的对比关系在-20 ℃层上下不同。对流区内闪电放电位置处的主导性粒子是霰和冰晶, 它们的区域占比接近。在层云区内, 闪电放电位置主要是干雪和冰晶, 干雪区域的占比显著大于冰晶。   相似文献   

强雷暴天气的闪电和雷达回波特征个例分析     

张春燕  刘霞  高文俊  周宝琴  张国平 《热带气象学报》2021,37(3):419-426

利用粤港澳闪电定位系统、广州多普勒天气雷达和自动气象站等资料, 分析了2017年6月2日发生在广州市中北部的一次强雷暴天气过程的地闪变化特征及闪电与雷达回波特征的关系。(1)本次强雷暴天气是华南一起典型的以西南急流和切变线为环流背景的强对流天气过程。在整个雷暴生命史中以负地闪为主, 占69.3%;正闪在雷暴发展的初始和结束阶段占比较大。(2)闪电频数分布与强雷达回波区域存在着较好的对应关系, 闪电活动位置稍有提前, 地闪频数峰值的时间比雷达回波峰值时间平均提前了11.1 min。(3)回波顶高是产生闪电的先决条件, 闪电较多分布在回波顶高9~15 km范围内, 地闪频数峰值落后于回波顶高峰值12~18 min。   相似文献   

基于SRTM地形数据天气雷达地形遮挡分析系统开发及应用     

周嘉健  徐黄飞  邹庆彪  汤晶晶  刘艳中 《热带气象学报》2021,37(2):258-267

天气雷达是目前对强对流、台风、暴雨等天气过程进行精细探测的重要手段之一,其观测数据对天气预报业务起着关键的作用。天气雷达的探测能力会受到雷达所建位置四周地形遮挡影响。因此合理的雷达选址能更大程度地发挥出雷达的探测能力。基于中国科学院计算机网络信息中心地理空间数据云平台获取的SRTM地形数据,利用MATLAB工具开发天气雷达地形遮挡分析系统,实现一键智能绘图,获取天气雷达遮蔽角图、各方位遮蔽角柱状图、等射束高度图及等射束高度拼图,提高雷达选址的工作效率。通过仿真试验测试系统功能,通过实例应用实际分析拟建站点地形遮挡情况。同时,系统新加入智能分析结果为雷达建站选址提供相应的分析,并具备人工补偿功能可将人工现场观测数据加入结果中完善雷达建设选址。   相似文献