雷達臨近預報最主要的難點是對于回波生消演變的預報,光流法是基于數(shù)學運算,沒有考慮降水系統(tǒng)物理場變化的影響,預報結(jié)果不準確。本文考慮物理量場與降水系統(tǒng)演變存在的對應(yīng)關(guān)系,利用物理量場對雷達回波外推結(jié)果進行訂正,以達到更好的預報效果。在2016年南京地區(qū)的兩次降水過程中,局地的溫度平流、風暴相對螺旋度、散度、垂直速度和散度垂直通量這些參量與降水的演變存在明顯關(guān)系。分析表明:層狀云降水的“下暖上冷”溫度平流、或?qū)α餍徒邓欣妆┖蟛康摹跋吕渖吓睖囟绕搅鹘Y(jié)構(gòu),有利于降水的加強;相對螺旋度的變化比降水的變化提前2.5~3.5 h;超過3 km高度的散度分布直接影響降水系統(tǒng)的發(fā)展;系統(tǒng)內(nèi)4 km高度以上的垂直上升速度對降水加強最顯著;4.5 km高度以上的散度垂直通量的負值與降水加強相關(guān)。可見,這些參量可以用于降水系統(tǒng)發(fā)展趨勢的雷達臨近預報。將局部光流法應(yīng)用于三種類型的降水過程(大面積混合性降水、臺風和雷暴)中,進行預報試驗,結(jié)果表明:大面積降水回波(線性運動回波)、臺風(旋轉(zhuǎn)運動回波)、雷暴(快速變化回波)個例中,LK光流法預報效果較好。但是,LK光流法也存在一些不足,無法準確預報大片層狀回波強度的逐漸減弱;無法外推出新生單體回波;回波邊緣延展和收縮的預報不準確;隨著預報時間增加,預報效果也會變差。這些誤差都是由于光流法算法本身不具備預報降水系統(tǒng)強度變化的能力所造成的。選取10個背景場相似的降水過程擬合溫度平流等物理量與dBZ_(8)0)(69))的經(jīng)驗關(guān)系式,得到對應(yīng)時刻的回波訂正量。在大面積降水、臺風和雷暴三個個例中,利用這個經(jīng)驗關(guān)系,使三個個例的預報結(jié)果準確度提高,60 min預報結(jié)果比30 min預報結(jié)果改善更明顯,這樣可以彌補光流法外推時間增長、預報效果降低的不足。利用該經(jīng)驗關(guān)系式,對大面積降水和臺風的預報結(jié)果的改善較好,但雷暴個例的效果較差,說明經(jīng)驗關(guān)系式的可靠性,還需統(tǒng)計大量個例來提高。
【學位單位】：南京信息工程大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2019
【中圖分類】：P412.25
【部分圖文】：

第二章 降水過程與溫度平流等物理量演變關(guān)系的研究度有所升高，較強暖平流的厚度也有所增厚，2~2.5km 的冷平流也增大，中心強度增大為-1.6×10-4K 1，超過 2.5 km 的暖平流也加強，與此對應(yīng)，回波強度有所增強，降水得到加強。21 時以后，低層暖平流仍然加強，中心強度增大為5.8×10-4K 1，暖平流中心高度變化不大，而冷平流的高度有所降低，強度變化不明顯，說明冷平流向近地面滲透，使溫度遞減率增大，大氣更加不穩(wěn)定，層狀云降水仍會繼續(xù)。從有限的數(shù)據(jù)可以看出，冷平流位于暖平流之上，大氣層結(jié)不穩(wěn)定，有利于降水的發(fā)生，降水的持續(xù)與近地面暖平流的加強有關(guān)。a) c)b)

第二章 降水過程與溫度平流等物理量演變關(guān)系的研究度有所升高，較強暖平流的厚度也有所增厚，2~2.5km 的冷平流也增大，中心強度增大為-1.6×10-4K 1，超過 2.5 km 的暖平流也加強，與此對應(yīng)，回波強度有所增強，降水得到加強。21 時以后，低層暖平流仍然加強，中心強度增大為5.8×10-4K 1，暖平流中心高度變化不大，而冷平流的高度有所降低，強度變化不明顯，說明冷平流向近地面滲透，使溫度遞減率增大，大氣更加不穩(wěn)定，層狀云降水仍會繼續(xù)。從有限的數(shù)據(jù)可以看出，冷平流位于暖平流之上，大氣層結(jié)不穩(wěn)定，有利于降水的發(fā)生，降水的持續(xù)與近地面暖平流的加強有關(guān)。a) c)b)

11圖2.2 2016年9月29日降水過程的物理量演變圖( a)9月29日08時南京站探空曲線, b) 溫度平流(× 104K 1), c) SRH (m2 s-2)和回波強度平均值, d)垂直速度(× 102m 1), e) 散度(單位：× 104 1), f ) 散度垂直通量（單位：× 106m s2) )2.2.2 個例二2016 年 11 月 21 日，南京出現(xiàn)了一次對流性降水過程。雷達站西側(cè)出現(xiàn)幾個孤立對流單體，這些單體向東移動并發(fā)展，在 06:18 時，抵達雷達站；之后，單體繼續(xù)發(fā)展，組織成一條強對流帶（如圖 2.3e），并一直向東運動；10 時開始，對流開始減弱。從徑向速度圖（圖 2.3a~c）中可以看出，雷達站附近早期的零速度線呈“S”型（圖 2.3a 中
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本文編號：2840569