雷达资料时间循环同化应用于闪电落区等研究初探
WRF数值预报模式气象资料的同化处理与对比分析
WRF数值预报模式气象资料的同化处理与对比分析潘江勇;李发明;荆大为【期刊名称】《安徽农业科学》【年(卷),期】2010(038)017【摘要】应用WRF中尺度数值预报模式及其同化模块(WRFDA)对常规观测资料和青岛市气象台多普勒气象雷达资料进行同化试验.以山东半岛2009年7月8日夜间一次暴雨天气过程为例.首先,以7月8日00:00(文中所有时间均为国际时间)NCEP再分析资料为初始场,对00:00的常规观测资料进行同化,积分36 h;其次,将上述试验积分12 h后对7月8日12:00的常规观测资料和多普勒雷达资料进行循环同化试验,并积分24 h.将以上同化后得到的初始场结果和数值预报场结果分别进行对比分析,结果表明:常规观测数据的同化对初始场各层的风、温度、水汽等要素均有影响,但对雨水混合比影响较小;多普勒雷达资料的同化,使初始场的对流层中低层水汽增加,高层水汽减少,并且使中低层雨水混合比增大;多普勒雷达资料对初始场各层的风均有明显影响.多普勒雷达资料对初始场的调整比常规观测资料大一个量级以上,同时同化上述2种数据后显示,风、水汽、雨水混合比结果明显趋近于单独同化雷达数据的结果.以00:00为初始场同时同化常规观测资料并积分36 h的结果,对较大范围的强降水落区的修正效果最好:同化前降水中心位置和降水量与实际观测结果比较相差较大;同化后降水中心和降水量都与实况比较接近,但模式没有模拟出青岛地区小范围的暴雨天气.同化12:00雷达资料后,模式模拟的青岛地区的降水落区与降水量均与实况接近.试验结果说明,同化常规观测资料对中尺度环流形势有较好的改善,能较好地模拟出大范围的降水落区,但对小尺度的系统模拟效果较差;同化多普勒雷达资料对中小尺度强对流天气的模拟效果较好,但仅适用于短时临近预报;而循环同化可以将两者的优点相结合,综合利用2种资料能改善模拟效果,增加预报结论的可靠性.【总页数】5页(P9098-9102)【作者】潘江勇;李发明;荆大为【作者单位】北京大学物理学院大气科学系,北京,100871;民航青岛空中交通管理站气象台,山东青岛,266108;民航青岛空中交通管理站气象台,山东青岛,266108;民航青岛空中交通管理站气象台,山东青岛,266108【正文语种】中文【中图分类】P468【相关文献】1.气象数值预报模式WRF自动化业务构建系统的搭建试验 [J], 单乃超2.气象资料三维变分同化阶段区域分解并行实现 [J], 张卫民;朱小谦;赵军3.GRAPES非静力数值预报模式的三维变分资料同化系统的发展 [J], 马旭林;庄照荣;薛纪善;陆维松4."00.7"北京特大暴雨模拟中气象资料同化作用的评估 [J],5.气象资料同化对PM2.5预报影响的模拟分析 [J], 胡译文;臧增亮;马晓燕;梁延飞;赵定池;尤伟因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
新一代天气雷达在气象服务中的应用分析
新一代天气雷达在气象服务中的应用分析作者：胡伟萍陈丽明来源：《农业灾害研究》2023年第11期作者简介胡伟萍（1986—），男，福建霞浦人，助理工程师，主要从事天气雷达研究。
收稿日期 2023-08-11Application Analysis of the New Generation Weather Radar in Meteorological ServicesHu Wei-ping et al（Sansha Meteorological Station of Ningde City， Ningde， Fujian 355100）Abstract On the basis of expounding the composition and working principle of the new generation weather radar and the display of radar products based on GIS， this paper describes the observation mode of the new generation weather radar， and analyzes the application of weather radar in four typical examples， namely， short-time heavy precipitation forecasting service，thunderstorm and gale forecasting service， low-temperature early warning service， and Cloud seeding， in combination with the weather radar weather service practice in Ningde City， Finally，several precautions for using the new generation weather radar are proposed for reference.Key words New generation weather radar; Observation mode; Meteorological services摘要在闡明新一代天气雷达组成、工作原理、基于GIS的雷达产品显示的基础上，描述了新一代天气雷达的观测模式，并且结合宁德市天气雷达气象服务实践，就短时强降水预报服务、雷雨大风预报服务、低温预警服务、人工降雨4个典型案例分析了天气雷达的应用，并提出了使用新一代天气雷达的注意事项，以供参考。
基于闪电数据的雷暴识别、追踪与外推方法
基于闪电数据的雷暴识别、追踪与外推方法周康辉;郑永光;蓝渝【摘要】该文提出了一种新的雷暴识别、追踪与外推方法.该方法基于地闪数据,利用密度极大值快速搜索聚类算法实现雷暴的识别,采用Kalman滤波算法实现雷暴的追踪与外推.应用该方法处理了2013年的全国地闪定位数据,同时利用多普勒天气雷达等数据对选取的个例进行评估.结果表明:该方法能有效识别雷暴并对其进行实时追踪,且能有效处理雷暴分裂与合并的情况;算法具有较好的0～60 min的临近外推预报能力,各项性能指标整体与TITAN (ThunderstormIdentification,Tracking,Analysis and Nowcasting)算法接近,在30 min时效有更好的表现.该方法能够实时监测、预报全国雷暴发生发展状况,对于0～60 min临近预报具有一定参考价值.【期刊名称】《应用气象学报》【年(卷),期】2016(027)002【总页数】9页(P173-181)【关键词】闪电;雷暴;识别;追踪;外推【作者】周康辉;郑永光;蓝渝【作者单位】国家气象中心,北京100081;国家气象中心,北京100081;国家气象中心,北京100081【正文语种】中文该文提出了一种新的雷暴识别、追踪与外推方法。
该方法基于地闪数据，利用密度极大值快速搜索聚类算法实现雷暴的识别，采用Kalman滤波算法实现雷暴的追踪与外推。
应用该方法处理了2013年的全国地闪定位数据，同时利用多普勒天气雷达等数据对选取的个例进行评估。
结果表明：该方法能有效识别雷暴并对其进行实时追踪，且能有效处理雷暴分裂与合并的情况；算法具有较好的0～60 min的临近外推预报能力，各项性能指标整体与TITAN (Thunderstorm Identification,Tracking,Analysis and Nowcasting)算法接近，在30 min时效有更好的表现。
该方法能够实时监测、预报全国雷暴发生发展状况，对于0～60min临近预报具有一定参考价值。
多普勒雷达资料三维变分直接同化方法研究
多普勒雷达资料三维变分直接同化方法探究一、引言多普勒雷达(Doppler radar)是一种常用于天气预报和气象探究的重要工具。
它通过测量气象目标的径向速度和回波功率，能够提供大气中的风速、涡度等重要资料，对于天气的分析、预报和短临天气预警具有重要意义。
然而，由于天气系统的复杂性和多普勒雷达观测的局限性，单独使用多普勒雷达资料可能无法准确地描述和猜测大气的变化。
因此，将多普勒雷达资料与数值天气预报模型相结合，利用同化方法对多普勒雷达资料进行三维变分直接同化，可以提高天气预报的准确性，增强对天气系统的理解。
二、多普勒雷达观测资料的特点多普勒雷达观测资料是通过接收回波信号的频率偏移来测量气象目标的径向速度。
与传统的天气雷达资料(例如，回波强度、径向速度)相比，多普勒雷达资料具有以下特点：一是近地面的观测精度较高，能够提供较准确的径向速度；二是三维空间上的观测区分率较低，受限于雷达的技术条件和地形的影响。
因此，多普勒雷达观测资料需要通过合适的同化方法来融合到数值模型中，以得到空间上的连续、准确的三维风场等资料。
三、三维变分直接同化方法的基本原理三维变分直接同化方法是将观测资料与模型状态变量进行最优化耦合的方法。
详尽而言，它通过最小化观测资料与模型资料之间的差异来更新模型状态变量，使模型的状态更加贴近于实际观测状况。
这一过程分为两个阶段：解耦阶段和耦合阶段。
在解耦阶段，通过观测算子将模型状态变量转化为观测空间上的预估；在耦合阶段，通过求解代价函数最小化的问题，更新模型的状态变量。
详尽的数值方法包括变分方法、卡尔曼滤波方法等。
四、多普勒雷达资料三维变分直接同化方法的关键问题多普勒雷达观测资料的特点决定了在同化过程中需要解决一些关键问题。
起首，由于雷达观测数据的噪声和采样不匀称性，需要对观测数据进行质控，以去除异常数据和杂波。
其次，多普勒雷达观测数据具有非线性和非高斯性，需要引入适当的变换方法(如变分变换、对数正态变换等)将其转化为线性高斯形式。
强对流天气中多普勒天气雷达和闪电定位资料的应用分析
强对流天气中多普勒天气雷达和闪电定位资料的应用分析摘要利用近30年观测资料统计分析安徽强对流天气的气候分布特征。
分析多普勒天气雷达和闪电定位资料在安徽强对流天气中的应用。
最后介绍了目前较为先进的NCAR自动临近预报系统中区域追踪技术（CTREC）和雷暴识别、跟踪、分析和临近预报技术（TITAN）以及这二种技术的应用能力。
主要结果和创新点如下：1 安徽省雷暴、雷雨大风、冰雹的气候时空分布特征:安徽的雷暴分布在地理位置上呈现出随纬度增加雷暴减少和山区多平原少的特征，说明雷暴与纬度、地形这二个因素有关。
在季节上表现为冬季少，夏季多，7月是一年中雷暴最多的月份，但气温仍较高的9月其雷暴迅速减少，减到与3月相近，说明雷暴的产生和地面气温有关，但地面气温只是其中的一个影响因素，更多的影响因子是一个值得研究的问题。
雷雨大风和冰雹易出现在山区（皖南山区和大别山区）和沿淮东部。
雷雨大风主要出现在4～8月， 7月最多，其次是8月。
冰雹主要出现在3～8月， 3月最多，其次是5月，虽然7月最易出现雷暴，但冰雹不是最多，主要原因可能是0℃层太高，既不利于冰雹的形成，也使冰雹在下落过程中容易融化掉。
2 多普勒天气雷达在2002年8月24日飑线过程的分析应用结果：（1）多普勒雷达上飑线回波呈现弓形，伴有雷暴出流边界。
飑线前沿与强回波相对应处有辐合或伴有中气旋。
（2）飑线中的雷暴群其垂直结构基本是一致的，呈现前倾结构。
（3）边界层辐合线对飑线中的雷暴新生和演变有较好的指示性。
首先边界层辐合线与雷暴之间距离的变化一定程度上可以预示未来雷暴强弱的变化：边界层辐合线快速远离雷暴时，雷暴将迅速减弱；距离变化不大时，雷暴一般也基本维持原来的强度。
其次边界层辐合线相交处易新生雷暴或使移到此处的雷暴加强。
3 多普勒天气雷达和闪电定位资料分析2003年7月8日安徽无为龙卷表明：(1) 这次F3级龙卷在强度场上不同于经典结论，而类似于普通雷暴（雷达反射率因子35dBZ～50 dBZ，回波顶高6～9km，这一特征在雷暴的临近预报中值得警惕）。
基于2种观测资料对我国闪电活动特征分析
基于2种观测资料对我国闪电活动特征分析作者：陈道辉钟博宏来源：《现代农业科技》2016年第15期摘要近年来，由于我国的地理环境差异性较大以及气候各不相同，造成了我国的闪电活动具有一定的空间分布特征，闪电的发生往往伴随着暴雨等气候，给人们的生活以及整个生态系统均构成了威胁。
利用2010—2014年OTD/LIS以及ATD定位资料，采用了统计学方法，对我国闪电密度空间分布以及闪电频次日、月变化以及经纬度变化特征进行研究。
结果表明：对于闪电密度空间分布情况，这2种观测资料具有较好的相似性。
统计出的闪电密度主要集中在我国沿海区域，而在西北区域闪电活动相对较少，闪电频次日分布情况，这2种观测资料具有一定的差异性；根据OTD/LIS资料，闪电频次月变化呈单峰值变化趋势，而对于ATD资料，闪电频次月变化呈单谷-单峰值变化类型。
对于闪电频次经纬度分布情况，这2种观测资料具有较大差异性。
关键词 OTD/LIS；ATD；闪电密度；经纬度；闪电活动；中国中图分类号 P427.32+1 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2016）15-0218-04Abstract In recent years，due to the large geographical differences and climate vary，resulting in lightning activity of a certain spatial distribution of lightning occurs often accompanied by rain and other weather，to people′s lives and the entire ecosy stem constitute a threat. In this paper，using of OTD/LIS and ATD location data from 2010 to 2014，statistical methods were employed，the spatial distribution of lightning，daily，monthly change characteristics of lightning density，and latitude and longitude variation characteristics were studied. Results showed that：The lightning density spatial distribution of these two observations have good similarity. Lightning density statistics are mainly concentrated in China′s coastal regions，and in a relatively small area northwest of lightning activity，lightning frequency distribution of the next day，two observations have some differences. According to OTD/LIS data，frequency of lightning monthly change showed a single peak trend，while data for the ATD monthly change of lightning frequency showed a single valley-single-peak variation type. For the frequency of lightning latitude distribution，these two observations have greater difference.Key words OTD/LIS；ATD；lightning density；latitude and longitude；lightning activity；China雷暴天气是产生于对流系统中的天气现象，且闪电现象具有地域、时效等特征。
利用闪电定位和雷达资料进行雷电临近预报方法研究
最佳 预 测 因子 。李南 等 ［ 和 彭丽英 等 ［］ 利 用 闪 ］ 也 。 电定位 资料 的雷 电与雷 达 回波进 行 了对 比研究 ， 结果 同样表 明雷 达 回波对 雷 暴单 体 中雷 电 的发 生 具 有指 示作 用 。所 以 目前 国 内外 雷 电 的临近 预报 技术 主 要采 用 闪电定 位 系统 、雷 达 回波或 数值 预 报模 式 等手 段开 展 ［ ， 目前业 务 上 主要是 利 卜 但 用前 两 种技术 。香港 天文 台把 闪电定 位信 息 系统 监测 到 雷 电群用 椭 圆组合 ，根据 多普 勒天 气雷 达
Ｍｕｐ ｙ 等利 用 闪 电定 位 网 、大气 电场仪 和 ｒｈ
ｂｏ ｏ
单体 后 发现 ，要想 单体 中能够 产生 雷 电 ，单体 回 波 中 ４ Ｂ 以上 回波 的顶 高必 须 高于 ７ｋ ０ｄ Ｚ ｍ。 Ｂ ａｄｎ等 ［１ 为用 一０ ℃层 高 度处 ３ Ｂ ｒｎｏ １认 ８ １ ５ｄ Ｚ回波
９６ ０
热
带
气
象
学
报
２ ７卷
雷 电临近预警 系统（Ａ —Ｎ ） Ｃ ＭＳＬ ＷＳ，也是把雷达 资料作为主要预警资料 ，采用双 回波强度 阈值和
某 温 度层 高度 上 的 回波 强度 阈值 ，结 合 闪 电定位 资 料来 预 报未 来 雷 电发 生概 率 。
为 ６ ％。１ ３ 小时预报命 中率达 到 ７ ％，成功率 为 ５ ％。为雷 电的临近预报提供 了一套可业务运行的新方法 。 ６ １ 关 键 词 ：闪电定位 系统 ；多普勒 天气 雷达 ；雷电临近预报 文献标识码 ：Ａ Ｄｏ：１．９ ９ ．ｓ． ０ —９ ５ ０ １ ６０４ ｉ ０３６ ￣ｉ ｎ１ ４４ ６ ． １ ． ．１ ｓ ０ ２ ０ 中图分类号 ：Ｐ ５ ． ４ ６９
天气雷达多源数据同化支持下的陆气耦合水文预报
天气雷达多源数据同化支持下的陆气耦合水文预报随着气候变化和极端天气事件的增多，水文预报对于水利工程、农业生产和城市防洪等方面的重要性日益凸显。
然而，传统的水文预报存在着一定的局限性，主要表此刻数据不准确、预报精度低等方面。
为了提升水文预报能力，探究人员开始探究接受多源数据同化技术改进陆气耦合水文模型，其中天气雷达数据同化是其中的重要组成部分。
天气雷达是一种主要用于探测降水的仪器，通过发射微波信号并接收回波，能够提供高时空区分率的降水信息。
传统的水文预报主要依靠气象站点和卫星数据，但由于站点遮盖范围有限以及卫星区分率的限制，无法提供准确且准时的降水观测结果。
而天气雷达能够在实时性、空间区分率和定量性方面具备明显优势，因此成为了改善水文预报准确性的重要数据源。
在水文预报中，降水是一个至关重要的参数，天气雷达多源数据同化可以有效地提高降水观测的遮盖面和定量精度。
起首，通过对天气雷达数据进行质量控制和比对，可以剔除异常值和误差，减小数据不准确性的影响。
其次，天气雷达同化可以实现不同数据源的融合，包括气象站点、卫星和模式预报等，从而提高降水空间插值的准确性。
此外，天气雷达数据同化还能够结合陆面水文模型，实现陆气耦合，将降水信息输入到水文模型中，进一步提升水文预报能力。
在天气雷达多源数据同化的支持下，陆气耦合水文预报能够有效地提高洪水预报准确性和灾难防范能力。
以洪水预报为例，传统的水文模型主要依靠气象站点观测数据，其空间分布不匀称且局限性较大。
而天气雷达多源数据同化能够提供高时空区分率的降水观测结果，将降水信息输入到水文模型中，使得洪水预报更加准确可靠。
通过不息优化和改进数据同化算法，可以进一步提高预报精度，为洪水预警和防灾减灾工作提供有力支持。
此外，天气雷达多源数据同化还对其他水文预报问题具有重要意义。
比如，在农业生产中，降水是农作物生长和浇灌的重要因素，通过天气雷达数据同化可以提供更准确的降水猜测，为农业决策提供科学依据。
快速循环同化技术
快速循环同化技术
快速循环同化技术是一种天气预报方法，该方法通过高频次的资料同化吸收最新的观测信息，不断更新模式背景场，形成更准确的初始场并进行短时临近预报，以提高预报准确率。
其主要步骤包括：
1.采集待测区域具有高时空分辨率的多种观测数据。
2.使用气象信息标准化和规范化方法对多种观测数据进行质量控制，得到质控观测数据。
3.基于待测区域的地理空间信息构建多普雷雷达三维拼图将质控观测数据模式网格化，并将质控观测数据插值至数值模式网格点，形成三维雷达拼图数据。
4.基于贝叶斯先验估计模型及高斯概率分布模型，建立3dvar同化模块，同化多源异构观测数据，得到分析场。
5.在分析场中驱动全球天气预报模式逐小时进行数值预报。
这些步骤共同作用，实现了快速循环同化技术，提高了天气预报的准确性和时效性。
雷暴系统中闪电活动及其与雷达回波之间的关系
雷暴系统中闪电活动及其与雷达回波之间的关系雷暴系统中往往伴随着闪电的发生发展，雷暴出现时必有强烈的积雨云活动,往往有阵雨、冰雹、大风、龙卷风等伴生。
产生雷暴的积雨云称雷雨云.闪电頻率指示着雷暴的强弱，雷达回波强度达到一定强度后和闪电有很好的对应关系，回波越强闪电的密度越大.本文主要分析了1998年至2013年共16年间青藏高原、青藏高原东麓、中国东部地区以及中国境内海洋中雷暴的统计资料。
通过对四个区域雷暴的月变化、日变化的对比，确定不同下垫面条件下雷暴的差异。
通过分析闪电频率与雷达回波和极化修正温度的关系来判断闪电频率与对流强度的对应关系，为天气预报做出指示。
关键词：雷暴；闪电频率；雷达回波；极化修正温度引言一、研究目的及范围雷暴（Thunderstorms）是伴有雷击和闪电的局地对流性天气，雷暴是一种中小尺度的强对流天气系统。
闪电是云与云之间、云与地之间或者云体内各部位之间的强烈放电现象（一般发生在积雨云中）。
雷达经由天线发射出去，遇到障碍物会有波形反射回来，成为雷达回波。
雷达回波强度"dBZ"可用来估算降雨和降雪强度及预测诸如冰雹、大风等灾害性天气出现的可能性。
一般地说，它的值越大降雨、降雪可能性越大，强度也越强，当它的值大于或等于40dBZ时，出现雷雨天气的可能性较大，当它的值在45dBZ或以上时，出现暴雨、冰雹、大风等强对流天气的可能性较大。
当然，判断具体出现什么天气出现时，除了回波强度（dBZ）外，还要综合考虑回波高度、回波的面积、回波移动的速度、方向以及演变情况等因素。
本文主要研究北20°~35°N,75~135°E从1998年至2013年共16年间雷暴中的闪电活动与雷达回波之间的关系从而反应出闪电与对流强度的关系，为判定降水提供依据。
二、数据来源1997 年发射升空的热带测雨卫星为研究热带地区全球尺度上和区域尺度上降水提供了重要手段。
雷达同化资料实习报告
雷达同化资料实习报告一、实习背景及目的近年来，随着雷达技术的不断发展，雷达资料同化在气象、环境等领域得到了广泛的应用。
为了提高雷达同化技术在实际应用中的精度，本次实习旨在通过实践操作，掌握雷达资料同化基本原理和方法，并探讨其在天气预报中的应用效果。
二、实习内容与过程1. 学习雷达资料同化基本原理在实习的第一阶段，通过查阅相关文献和资料，学习了雷达资料同化的基本原理。
主要包括以下几个方面：（1）雷达资料的获取：通过雷达遥感技术，可以获取到大气中的反射率、径向风等参数。
（2）同化方法：将雷达资料引入到数值天气预报模式中，通过优化算法调整模式的初始场和预报场，以提高预报准确性。
（3）误差处理：考虑雷达资料本身存在的误差，以及模式与观测之间的差异，采用误差协方差矩阵来描述这些误差。
2. 雷达资料同化技术在天气预报中的应用在实习的第二阶段，以某次降水过程为例，利用雷达资料同化技术进行天气预报。
具体步骤如下：（1）建立数值预报模型：采用WRF（Weather Research and Forecasting）模型，设置合理的预报区域和网格分辨率。
（2）进行控制试验：不进行雷达资料同化，仅利用模型自身的预报能力进行降水模拟。
（3）雷达资料同化试验：将雷达反射率因子和径向风资料引入到WRF-3DVAR（三维变分同化系统）中，进行同化处理。
（4）对比分析：对比控制试验和同化试验的降水预报结果，分析雷达资料同化对天气预报的改进效果。
3. 实习成果与分析通过实习，得出以下结论：（1）雷达资料同化技术能够有效提高降水预报的准确性，尤其是在降水强度和落区方面。
（2）在同化过程中，同时考虑反射率因子和径向风资料的效果优于单独同化其中一种资料。
（3）提高雷达资料同化的频率，可以进一步改善预报效果。
三、实习总结通过本次实习，我对雷达资料同化技术有了更深入的了解，掌握了雷达资料同化的基本原理和应用方法。
同时，也认识到雷达资料同化在天气预报中的重要作用。
多尺度资料同化与快速循环精细化短临预报系统研究
多尺度资料同化与快速循环精细化短临预报系统研究多尺度资料同化与快速循环精细化短临预报系统研究摘要：随着气候变化的不断加剧，精细化的短临天气预报对于人们的生活和经济活动变得越来越重要。
多尺度资料同化与快速循环精细化短临预报系统能够利用多源观测数据、模型模拟结果以及机器学习算法，快速有效地进行天气预报。
本文针对这一研究主题进行了综述，包括多尺度资料同化的概念及方法、快速循环的原理与应用、精细化短临预报系统的设计与实施等。
1. 引言天气预报对于人们的日常生活、农业生产、交通运输等各方面都有着重要的影响。
随着气候变化的不断加剧，传统的天气预报模型往往难以满足精细化预报的需求。
多尺度资料同化与快速循环精细化短临预报系统的研究变得尤为重要。
2. 多尺度资料同化的概念及方法多尺度资料同化是指将不同尺度的观测数据和模型模拟结果进行有效融合，以提高天气预报的准确性和可信度。
常用的多尺度资料同化方法有卡尔曼滤波、变分方法等。
这些方法可以将观测数据进行有效的空间和时间插值，并与模型模拟结果进行加权融合，得到更准确的初始条件。
3. 快速循环的原理与应用快速循环是指通过将同化与模型模拟过程相结合，快速迭代计算，以实现快速高效的预报过程。
在快速循环中，可以利用多尺度同化得到的初始条件进行模型模拟，再利用新的观测数据进行同化更新，实现预报结果的持续优化。
快速循环还可以利用机器学习算法对模型误差进行修正，提高预报的准确性。
4. 精细化短临预报系统的设计与实施精细化短临预报系统是多尺度资料同化与快速循环的综合应用。
该系统需要设计合理的数据处理流程、观测数据同化算法、模型模拟算法以及快速循环策略。
在实施过程中，还需要结合地理环境和气候特征进行参数调整和模型优化，以提高预报的准确性和适用性。
5. 结论多尺度资料同化与快速循环精细化短临预报系统能够有效提高天气预报的准确性和时效性。
未来的研究可以进一步探索机器学习在资料同化和模型模拟中的应用，以进一步提高预报系统的性能。
雷达同化资料实习报告
一、实习背景随着气象事业的快速发展，数值天气预报技术得到了广泛应用。
数值天气预报的精度和准确性在很大程度上取决于初始场的质量。
雷达同化技术作为一种有效的数据同化方法，能够提高数值天气预报的精度。
为了更好地掌握雷达同化技术，提高自身的实际操作能力，我参加了雷达同化资料实习。
二、实习目的1. 了解雷达同化技术的原理和方法；2. 掌握雷达同化资料的处理流程；3. 提高数值天气预报的精度；4. 增强团队协作能力。
三、实习内容1. 雷达同化技术原理雷达同化技术是将雷达观测数据与数值模式相结合，通过优化算法将雷达数据同化到数值模式中，提高数值天气预报的精度。
雷达同化主要包括以下步骤：（1）雷达数据处理：对雷达数据进行质量控制、预处理和格式转换等，确保数据的质量和可用性；（2）背景场准备：根据雷达观测时间，生成数值模式的背景场；（3）同化算法：采用优化算法，如三维度方差同化（3DVAR）等，将雷达数据同化到背景场中；（4）同化结果分析：对同化结果进行分析，评估同化效果。
2. 雷达同化资料处理流程（1）数据获取：从气象数据共享平台下载雷达观测数据；（2）数据预处理：对雷达数据进行质量控制、预处理和格式转换等；（3）背景场准备：根据雷达观测时间，生成数值模式的背景场；（4）同化算法实现：采用3DVAR算法，将雷达数据同化到背景场中；（5）同化结果分析：对同化结果进行分析，评估同化效果。
3. 雷达同化效果评估通过对雷达同化前后数值天气预报结果的分析，评估雷达同化效果。
主要评估指标包括：（1）降水预报：对比雷达同化前后降水预报的预报误差，评估雷达同化对降水预报的影响；（2）温度预报：对比雷达同化前后温度预报的预报误差，评估雷达同化对温度预报的影响；（3）风向风速预报：对比雷达同化前后风向风速预报的预报误差，评估雷达同化对风向风速预报的影响。
四、实习成果1. 掌握了雷达同化技术的原理和方法；2. 熟练掌握了雷达同化资料的处理流程；3. 通过雷达同化提高了数值天气预报的精度；4. 增强了团队协作能力。
radar资料同化
radar资料同化
反演同化和直接同化多普勒雷达径向风试验：直接同化雷达径向风资料后，增加了初始风场的中⼩尺度信息，改善了垂直速度条件，且在风场作⽤下⽔汽分布得到改善，反演同化资料虽然能增加初始场的中⼩尺度信息，但效果不如直接同化明显，⽆论直接同化还是反演同化都能改善降⽔预报，但是直接同化好于反演同化。
雷达资料同化对降⽔的模拟的效果会有积极的影响，同化雷达资料后的降⽔模拟都可以在不同程度上得到改进。
多普勒雷达资料同化可以对模式的初始场进⾏调整，包括风场和⽔汽场，进⽽获取更好的初始条件，改进模拟结果。
WRF-ENKF雷达资料同化系统有能⼒准确分析模式风暴的风场、热⼒场、微物理量场的细致特征。
ENKF在3个同化循环后就能⽐较准确地重建模式风暴，更多的同化循环后，各个变量分析场的位置、结构、量级都与正值场⾮常⼀致。
背景场误差协⽅差在ENKF分析中扮演着重要⾓⾊，8个同化循环后，ENKF能在雷达反射率、径向风观测与背景场间建⽴较可靠的相关关系，使模式各个变量场能被准确分析更新，背景场误差协⽅差在⽔平⽅向和垂直⽅向都有着复杂的结构，是⾼度⾮均匀、各项异性和流依赖的。
⽬前同化雷达资料的⽅法主要有反演类算法、热动⼒初始化⽅法、松弛逼近⽅法、变分类⽅法，以及集合卡尔曼滤波⽅法。
协⽅差调整：集合的离散化应该代表集合平均场的误差统计特征，然⽽有限集合数带来的样本误差会造成集合离散度与集合平均场误差的不⼀致，从⽽导致滤波发散。
离散度过⼩会导致ENKF分析不吸收观测，⽽离散度过⼤则会使分析过度偏离背景场。
雷电灾害预警中多元气象资料的应用分析
Science and Technology &Innovation ┃科技与创新2022年第07期·149·文章编号：2095－6835（2022）07－0149－03雷电灾害预警中多元气象资料的应用分析蔡益智，曾庆昌（珠海市斗门区公共气象服务中心，广东珠海519000）摘要：大气中的闪电放电是复杂的动力学过程和微物理过程共同作用的结果。
雷电灾害预警中可以通过数据挖掘方法来寻找复杂数据簇中的特征及联系。
利用多元气象资料，通过观察气象参数的单点观测，成功地预测了附近和远处的雷电灾害。
建立了一个基于4个常用地面气象变量（站级气压、气温、相对湿度和风速）的参数模型，并利用闪电定位系统的数据对所产生的预警进行了验证。
评价结果表明，该模型对30min 以内的提前期具有很强的预测能力，而且输入参数的重要性符合对驱动雷暴的地表过程的广泛物理理解；地表温度和相对湿度将是影响暴雨环境不稳定性和水汽有效性的重要因素；该模型还改进了3条竞争性的雷电预警基线，包括基于持久性方法简单而客观的基线预报、基于地面垂直电场强度阈值的广泛应用的方法、基于CAPE 阈值的方案。
除了讨论模型的预测技巧外，还利用数据挖掘技术比较了数据分布的模式，在空间上和时间上都在各站之间。
这些结果鼓励相关学者进一步分析多元气象资料，使人们进一步了解闪电对大气参数的依赖性。
关键词：雷电灾害；预警；多元气象资料；应用分析中图分类号：P429文献标志码：ADOI ：10.15913/ki.kjycx.2022.07.044闪电是造成人身伤亡、牲畜死亡、房屋和森林火灾的主要原因，也是电磁干扰的主要来源，会对电子电路、建筑物和其他暴露的人造结构（如输电线路、风力涡轮机和光伏）造成损害。
根据1946—2015年期间1023起与自然灾害过程相关的死亡报告分析，超过16%的案例是由雷电引起的，雷电是瑞士自然灾害中第二常见的死亡原因。
此外，据报道，由于对飞机加油、行李处理、食品服务和拖轮作业等室外坡道作业的危害，闪电对航空业造成了不利影响。
多普勒雷达资料在闽北持续性暴雨预报中的应用
过程共有 ５ 个雨团活动 ， 具体情况见表 １ 。
表 １ ２０ ０ ６年 ６月 ３ ～８日暴雨过程雨 团活动情况
因灾死亡 １ ， ４人 直接经济损失 ３ ， 亿元 。持续性 ２７
暴雨 造成 建瓯 市 高 考被 迫 延 期 ， 建 国以 来最 大规 为
模的高考延期事件 。 针对这次暴雨过程具有短 时降水 强度强等特 点， 本文利用天气图资料 、 动站资料 、 自 雷达资料 、 数 值预报产品资料等进行一些较为精细化的分析 ， 以 期为今后的天气预报向精细化方向发展提供一些粗 浅的思路 。关于这方面的研究 ， 学者们得出 了大量 有益的结果。大量研究表 明， 短时强降水与 年生 ， 男 １ ０ ９ 学士 ， 高级工程师 ， 从事短期天气预报 ， ｍ ｉ ｎ ｚｈ ｉ ． ｍ Ｅ ａ ：ｐｘ ＠ｓ ａｃ ｌ ｎ ｏ 收稿 日期 ： ０ 年 ７ ２ ２ ７ ０ 月 ４日； 定稿 日期 ：０ ７ １ 月 １ ２０ 年 １ ５日
维普资讯
张信 华 郑 琳２ 徐 跃 勤３ 邹 夷
（ １福建省南平市气象局 ， 南平 ３ ３ ０ ； ５０ ０ ２福建省建瓯市气象局 ， 建瓯 ３ ３ ０ ； ５ １０ ３福建省邵 武市气象局 ， 邵武 ３ ４０ ） ５ ０ ０ 摘要 对 ２０ ０ ６年 ６月 ３ ８日出现在闽北的持续性暴雨过程从 环流形势 、 － 雷达 回波产品 、 数值 预报产品等方面进行
了分析 。分析表 明 ， 利用这些资料可对暴雨的落区 、 强雨 团的 出现和结束 时间 、 强雨 团的 降水 强度 、 降水 的 出现 强 时段 等作 出较为精 细的预报 ， 对今后灾害性天气 的预报 服务 有一 定的启示作用。 关键词 持续性暴 雨 风廓 线图 垂 直积分液态水含量 （ Ｌ ＶＩ ）
大气电场仪在雷电监测预警中的应用
大气电场仪在雷电监测预警中的应用摘要：大气电场仪是探测大气中电场强度的主要仪器，在雷电监测和预警中起着重要作用。
充分发挥大气电场仪自身优势，结合雷达、卫星等监测资料对雷电移动轨迹、电场强度变化、雷电落区等进行判断，分析雷电发展趋势，进而形成雷电短时预警，最大限度的降低雷电灾害损失。
本文就大气电场仪在雷电监测预警中的应用展开了研究。
关键词：大气电场仪；雷电监测预警；应用雷电是伴有闪电和雷鸣的一种放电现象，一般产生于对流发展旺盛的积雨云中，常伴有强烈的阵风、暴雨、冰雹和龙卷风。
积雨云顶部一般较高，可达20km，云内存在电荷且分布复杂，云的上部以正电荷为主，下部以负电荷为主。
云上、下部形成一个电位差，电位差达到一定程度后会产生放电，闪电平均电流是3万A，最大电流可达30万A，闪电电压约1～10亿V。
一个中等强度雷暴，功率可达10，000，000瓦，相当于一座小型核电站输出功率，放电过程中，由于闪电通道中温度骤增，使空气体积急剧膨胀，产生冲击波，导致强烈雷鸣。
带有电荷的雷云与地面突起物接近时，就发生激烈放电，雷电放电地点会出现强烈闪光和爆炸轰鸣声，甚至造成严重雷击事故。
大气电场强度是大气电学的基本参数，雷电的发生总是与大气电场强度密切相关的，大气中电位梯度达到大气击穿电位梯度是雷电发生的必要条件。
因此，可以从大气电场的变化情况对雷电进行监测以及预警。
一、大气电场仪系统及工作原理1.大气电场感应器大气电场感应器由上、下两片相互平的、有一定间距形状、相似的几片叶片连接在一起的对称扇形金属片组成。
下面的金属片用来感应电荷，固定不动，称为定片。
上面的金属片由马达驱动旋转，称为动片，并与地相联接，它既起屏蔽定片的作用，又使叶片暴露于大气电场中。
当动片旋转时，定片便交替地暴露在大气电场中，由此产生交变电信号，信号的大小与大气电场强度成正比。
当动片旋转时，它对定片起周期性的屏蔽作用，于是定片一会完全暴露于大气中，一会儿则完全屏蔽掉，有时只露出一小部分。
应用多普勒天气雷达资料对四川＂7·3＂暴雨的变分同化试验
仍存 在一定的改善作用 ； 经过质量控制后 的雷达 资料 对暴 雨预报的改善作用要优 于未 进行质 量控制 的雷达资料 以
及 每隔一 小时加入一次雷达资料要优于每隔半小时加入雷达资料对 于暴雨 预报的改善作用 。
关 键 词： 气象学； 资料 同化 ； 暴 雨； 三维 变分 同化 ； 径向速度 ； 反射 率 因子 ； 质量控制
中小尺度数值模式的初始场主要依赖于观测资料以及大尺度模式提供的背景场。多普勒雷达资料具有常规 资料 不 能 比拟 的时 间 （ ５ ～６ ａｉ ｒ ｎ ） 和 空 间分 辨率 （ ２ ５ ０ ～１ ０ ０ ０ ｍ） ， 对 中小 尺度 天 气 系统 有 较 高分 辨 能力 。 目前 ， 数 值模 式 中雷达 资料 的 同化 主要分 为两类 ， 一 类是 反演 同化 ， 一 类是 直接 同化 ， 与直 接 同化相 比 ， 由于反演 同化 增加 了反演误差 ， 降低 了结果 的可靠性 ， 因此近年来对直接 同化研究的较多【 ３ － ８ ｊ 。Ｎ Ｅ Ｃ Ｐ将 Ｖ Ａ Ｄ资料同化与径 向速
都有大量的暴雨天气过程。暴雨过程中包含的复杂的中尺度对流系统在四川复杂地形作用下给天气预报造成 了 很大 困难 。 以往雷 达资 料 同化 技术 的研究 大多 集 中在 江淮 、 华 南 和 沿 海 等地 势 较 为平 坦 的地 区［ ３ ， ４ ， １ ０ ］ 。那 么 雷 达资料同化是否会对具有复杂地形下垫面的四川地区暴雨预报效果有改善作用呢？ 以２ ０ １ １ 年 ７月 ３ １ ３发 生 在 四川 地 区 的 一 次暴 雨 过 程 为 例 ， 采 用 ＷＲ Ｆ模 式 及 其 三 维 变 分 同化 系统 ＷＲ Ｆ － ３ ＤＶＡ Ｒ， 探 讨研 究 多普勒 雷达 资料 同化 对暴 雨预 报 的影 响 ， 以期 获得 有 价 值 的研 究 资料 并 对 提 高数 值 天气 预报
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２１ ０ ２年 ８月
热
带
气
象
学
报
；
一
Ｖ １ ８ Ｎ６４ ｏ． ． ２
Ｊ ＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＴＲＯＰＩ ＣＡＬ ＥＴＥＯＲＯＬ０ＧＹ Ｍ
Ａ ｇ，２ １ ｕ ． ０ｚ
杨艳蓉，王振会 ， 张其林 ，等． 雷达资料时间循环同化应用于闪电落区等研究初探［． Ｊ 热带气象学报 ，２１， ８ ）５３５０ ］ ０２ ２（ ：３— ． ４ ４
摘
要 ：为研究夏季雷暴天气条件下的对流 、 降水 、闪电的发展过程， 有效使用高时空分辨率的遥感手
段 ，如多普 勒雷 达 、闪电定 位仪 等 ，利 用 中尺度数 值模 式 Ａ Ｓ及敏 感 的数 据 同化系统 ＡＤ ＲＰ ＡＳ将 ＶＣ ２ Ｐ１
模式 下每 ６ｍｉ ｎ一次 的雷 达基数 据 资料进行 时 间循环 同化 ，模 拟得 到相 对可靠 的三维 空 间 、每 １ ｎ输 出 ０ｍｉ
一
次的对 流云 初步 性态描 述信 息 ；进而结 合 目前公认 的感 应及 非感应 起 电机制 ，通过 云 中电场强度 与 同化
得 到 的云 内相 态模 拟资料 之 间粗略 微分关 系 ，设定 放 电阈值 ，初步得 到放 电主要 落点 等信息 ；把本 次模 拟 结果 与江 苏省 闪 电定 位系 统（ Ｌ ） Ｌ Ｓ实测 资料 做 了对 比 ， 发现 二者具 有一 定 的可 比性 ：（）实测 ３ ｎ内共 有 １ ０ｍｉ
雷 电强 对 流天 气 系统 的 预警 预测 研究 是 很重
要 的 ，尤其是其 中的起 电 、放 电数值模拟研究，
资助 项 目：公益 性行 业 专项 （ Ｈ ０ ８６ １） ＧＹ Ｙ２ ００ ０ ４；北 极 阁基 金项 目（Ｊ ０９ ９共 同资 助 Ｂ Ｇ２０ ０） 通 讯作 者 ：杨艳 蓉 ，女 ，河 南省 人 ，博 士 ，主要从 事 大气 遥感 及 应用 研 究 。Ｅｍａ ：ｙｎ ｉ ＠ １３ ｏ — ｉ ａｇｏ ｌ ｎ ６ ． ｍ ｃ
等［＇］ Ｉ 研究指 出，通常的雷暴云 中， ２ 非感应起电
机制 与感 应起 电机制都 是 常用 的 云 中起 电机制 ，
测基 本一 致 。
关
键
词 ：雷 达资料 ；时 间循环 同化 ；对 流云 ；电场 强度 ；闪 电落区
文献标识码 ：Ａ Ｄｏ：１．９ ９ ．ｓ． ０ ．９ ５ ０ ２０ ．１ ｉ ０３ ６￣ｉ ｎ１ ４４ ６ ． １ ． ０ ２ ｓ ０ ２ ４
中图分类号 ：Ｐ ２ ． ４ ７３
已建 成并 投 入使 用 ，多 种针 对 中 ） 中 尺度 系 ， 、
的 Ｌ Ｓ 资 料 和 雷暴 日资 料研 究 珠江 三角 洲 城市 Ｌ
群对 雷 暴 的影 响 。
仪网） 资料来研究闪电特征和降水之间的关联 。 随 着大气遥感及探测技术的发展 ，我 国新一代多普 勒天气雷达（Ｉ Ｒ Ｄ 网、自 ＣＮ Ａ ） 动气象站 、 Ｌ 等多 ＬＳ
收稿 日期 ：２ １．０１；修订 日期 ：２ １．２２ ０ ０１－９ ０ １１—８
程进行 了闪电与降水特征 的统计分析 ；刘岩等［＿ １ ７ ］ 利用浙江省 Ｌ Ｓ Ｌ 观测和降水资料 ， 出闪电在梅 得 雨锋期间的活动规律及午后累积降雨量与地闪频 Ｉ 数的回归方程 ；李南等［ ］ 利用雷达和 Ｌ Ｓ Ｌ 资料分 ； 析了安徽的闪电活动特征 ；钱嘉星等［ 】 ｌ 年。 使用 ８
１ 引
言
统 的气象仪器逐渐应用于雷 电研究［ ９ ５】 － 。周君筠
等［得 出了 陇西地 区对流 性 降水 资料 和 Ｌ 观 测 ５ ］ Ｌ 的地 闪资 料 之 间 的统计 方 程 ；李 建华 等［依 据 雷 】 达 和雷 电观 测 系统 ，对 发 生在 北京 地 区 的天气 过
众 所周 知 ，夏季 强对 流 天气 系统 ，如强 雷 暴 现 象 ，会 带来 重 大 的经 济损 失 和人员 伤 亡 。 因这
５４ ３
热
带
气
象
学
报
在这方面也有较好 的研究成果［
。如 Ｚｅｌ ｉ ｅ ｇｒ
强 回波（ 图略） ，指示有风暴强对流信息。同时 ，
江 苏和 安徽 的 Ｌ Ｓ资料 均指 示 出超过 １ Ａ 的地 Ｌ ０ｋ 闪主要 分布 于江 苏地 区 ，但 二者 观测 同一 区域 时
显示 的闪 电发生 时 间有所 出入 。
类过程的突发性 、瞬时 陛和复杂性 ，使得对其观 测和模拟预测都 比较 困难。这类天气现象多伴随 着对流、闪电、降水过程［。 】 】 在观测方面 ，结合夏季强对流天气系统特点
的观测 研 究较 多 。如 Ｋ ｕ ｐ等 ［着 重分 析 了地 闪 ｎｐ ］ 和 雷 达 反 射 率 因子 以及 卫 星 观 测 亮 温 之 间 的 联 系； ｌ Ｈｏｌ ［和 Ｐ ｔｒｅ ［使 用 Ｌ Ｓ闪 电定 位 ｅ等 ３ ］ ｅ ｓｎ等 ｅ 】 Ｌ（
７ ８次 闪电 ，感 应起 电机 制下共 模拟 出 ４ ０次 ，非 感应 起 电下有 ７ ６次且首 发 时间较早 。这 也说 明 了非 感应 起
电机 制更 易于雷 暴 云内 电荷 的衍 生 ； ２ ３ ｎ内两 种机制 下模 拟得 到雷 电发生 的主要 位置差 别不 大 ， 实 （） ０ｍｉ 和
文章编号 ：１０ —９ ５２ １）４０ ３ －８ ０ ４４ ６ （０２０ —５ ３０
雷达 资料 时 间循环 同化应用 于闪 电落 区等研究初探
杨艳蓉 一，王振 会 ２ 一，张其林 ２ 一，郭凤 霞 ２ 一，曾明剑 ４ ，肖稳安 ２ ，
（． 京林 业 大学 森林 资 源 与环境 学 院 ，江 苏 南 京 ２ ０３ ； １南 １０ ７ ２ ．南京 信 息工 程 大学 气象 灾 害省 部共 建教 育 部重 点 实验 室 ，江 苏 南 京 ２ ０４ １０ ４ ３ 南 京信 息工 程 大学 大气 物 理学 院 ，江 苏 南 京 ２ ０４ ； ． １０４ ４ ．江 苏省 气象 台 ，江 苏 南 京 ２ ００ ） １０ ２