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Precipitation Microphysical Characteristics of Typhoon Ewiniar(2018) before and after Its Final Landfall over Southern China

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Advances in Atmospheric Sciences 2023年第6期40卷 1005-1020页

作者： Lu FENG Hui xiao Xiantong LIU Sheng HU Huiqi LI liusi xiao xiao HAO Guangzhou Institute of Tropical and Marine Meteorology China Meteorological AdministrationGuangzhou 510641China Guangdong Provincial Key Laboratory of Regional Numerical Weather Prediction China Meteorological AdministrationGuangzhou 510641China Guangzhou Meteorological Observatory China Meteorological AdministrationGuangzhou 511430China

In this paper, the evolution of the microphysical characteristics in different regions(eyewall, inner core, and outer rainbands) and different quadrants [downshear left(DL), downshear right(DR), upshear left(UL), and upshear right(UR)]during the final landfall of Typhoon Ewiniar(2018) is analyzed using two-dimensional video disdrometer and S-band polarimetric radar data collected in Guangdong, China. Due to the different types of underlying surfaces, the periods before landfall(mainly dominated by underlying sea surface) and after landfall(mainly dominated by underlying land surface) are also analyzed. Both before landfall and after landfall, the downshear quadrants had the dominate typhoon precipitation. The outer rainbands had more graupel than the inner core, resulting in a larger radar reflectivity, differential reflectivity, specific differential phase shift, and mass-weighted mean diameter below the melting layer. Compared with other regions, the eyewall region had the smallest mean logarithmic normalized intercept parameter before landfall and the smallest mean mass-weighted mean diameter and the largest mean logarithmic normalized intercept parameter after landfall. The hydrometeor size sorting was obvious in the eyewall and inner core(especially in the eyewall) after landfall. A high concentration of large raindrops fell in the DL quadrant, and more small raindrops fell in the UR quadrant. Although the icephase process and warm rain process were both important in the formation of tropical cyclone precipitation, the warm rain process(ice-phase process) contributed more liquid water before landfall(after landfall). This investigation provides a reference for improving the microphysical parameterization scheme in numerical models.

关键词： tropical cyclone precipitation microphysics raindrop size distribution southern China

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珠海X波段双偏振相控阵雷达定量降水估测产品质量评估

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热带气象学报 2023年第4期39卷 614-621页

作者：梅雨菲陈生刘陈帅肖柳斯中山大学大气科学学院广东珠海519082 斗门区气象局广东珠海519125 中国科学院西北生态环境资源研究院黑河遥感站和甘肃省遥感重点实验室甘肃兰州730000 南方海洋实验室(珠海) 广东珠海519000 广州市气象台广东广州511430

以地面雨量站观测资料为基准,选取2021年6—8月的6个强降水过程,利用珠海4部X波段双偏振相控阵雷达QPE组网产品和对应区域雨量站逐小时降水资料,使用相关系数(CC,Correlation Coefficient)、相对偏差(RB,Relative Bias)、相对平均绝对误... 详细信息

以地面雨量站观测资料为基准,选取2021年6—8月的6个强降水过程,利用珠海4部X波段双偏振相控阵雷达QPE组网产品和对应区域雨量站逐小时降水资料,使用相关系数(CC,Correlation Coefficient)、相对偏差(RB,Relative Bias)、相对平均绝对误差(RMAE,Mean Relative Absolute Error)、均方根误差(RMSE,Root Mean Squared Error)、探测率(POD,Probability of Detection)、误报率(FAR,False Alarm Ratio)、临界成功指数(CSI,Critical Success Index),对相控阵雷达QPE产品质量进行评估。结果表明:QPE产品总体CC、RB、RMAE、RMSE分别为0.83、1.62%、47.59%、6.68 mm。有无降水探测率为88.66%,FAR为12.03%,CSI为83.99%;能够准确捕捉强降水落区、把握小时雨强变化趋势,雨强峰值谷值出现的时间匹配的较好。小时降水分级检验结果显示,QPE产品对于大雨强的评估效果相对较好,小时雨量≥16.1 mm时CC、POD、CSI均最大;雨强较小时,QPE产品明显高估降水强度,当小时雨强超过16.0 mm时,低估降水强度;RMAE随着雨强的增大逐渐减小,当雨强≥8.1 mm时,RMAE趋于稳定,为34%左右。

关键词：相控阵雷达 QPE产品检验评估强降水

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集合百分位融合法在广东台风降水预报中的改进

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气象 2022年第1期48卷 84-95页

作者：张华龙程正泉肖柳斯吴乃庚罗聪广东省气象台广州510640 广州市气象台广州511430 广东省生态气象中心广州510640

基于欧洲中期天气预报中心(ECMWF)集合预报的客观检验结果,构建了针对广东台风降水的最优百分位融合产品,检验表明强降水风险评分(TS)较集合平均产品提升显著,预报时效越长,提升幅度越大,但预报偏差(Bias)与虚警率(FAR)也相应增大。最... 详细信息

基于欧洲中期天气预报中心(ECMWF)集合预报的客观检验结果,构建了针对广东台风降水的最优百分位融合产品,检验表明强降水风险评分(TS)较集合平均产品提升显著,预报时效越长,提升幅度越大,但预报偏差(Bias)与虚警率(FAR)也相应增大。最优百分位融合产品的强降水预报范围偏大与台风路径预报的发散度有较大关联,因融合产品在较大降水量级采用高百分位进行映射,强降水的融合结果与各成员强降水落区的并集接近,台风路径越发散,各成员强降水落区的空间位置通常也更发散,造成融合产品预报的强降水落区范围偏大。为克服这一缺陷,引入集合预报对某一降水阈值的概率预报指标,通过该指标判识可能存在明显空报的强降水预报,从而改进最优百分位融合产品,在测试期,改进后的融合产品暴雨TS在维持的情况下,Bias从1.27下降至1.03,FAR从0.51下降至0.43;预报时效越长,融合产品Bias的改进效果越显著,TS的提升幅度也越大。上述改进可为业务中提供强降水范围更合适、落区更准确的网格定量降水客观产品。

关键词：集合预报释用最优百分位融合台风降水改进

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基于因子分析的广东省短时强降水预报模型及其业务试验

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气象学报 2021年第1期79卷 15-30页

作者：张华龙伍志方肖柳斯涂静广东省气象台广州510080 中国气象局广州热带海洋气象研究所/广东省区域数值天气预报重点实验室广州510640 广州市气象台广州511430

利用每天4次0.125°×0.125°的ECMWF-Interim再分析资料和广东省2009—2018年地面气象站逐时雨量观测的短时强降水数据集,针对广东不同季节、不同地域的短时强降水,以提高命中率同时控制虚警率为目的,提出基于显著性和敏感性评价的物... 详细信息

利用每天4次0.125°×0.125°的ECMWF-Interim再分析资料和广东省2009—2018年地面气象站逐时雨量观测的短时强降水数据集,针对广东不同季节、不同地域的短时强降水,以提高命中率同时控制虚警率为目的,提出基于显著性和敏感性评价的物理量优选和因子分析法,用于构建分期、分区的广东短时强降水概率预报模型。以参数显著性和预测敏感性为标准,在49个待选物理量中挑选18个既与多年平均态存在明显差异,又具有较低虚警率的物理量,应用方差最大正交旋转因子分析法将遴选物理量组合成表征大气不同环境条件的6个因子;为使组合因子更具适应性,基于因子偏离度特征对广东前、后汛期不同区域独立建模,构建分期、分区短时强降水逐6 h格点概率预报模型。汛期业务试验表明,模型对短时强降水发生概率预报效果较好。对2019年汛期模型每天两次起报的12 h预报时效内概率产品进行格点检验,以训练期最优TS评分对应的固定概率作为预测概率阈值,广东省大部分区域TS评分超过0.25,最高超过0.42,平均较ECMWF-Fine业务模式在前、后汛期分别提升0.23与0.21,南部沿海TS评分提升幅度最大,并且模型在提升命中率与降低虚警率之间取得较好的平衡。个例分析表明,对于ECMWF模式常漏报的广东暖区短时强降水,概率预报模型具有明显优势,尤其能为天气尺度弱动力强迫的强降水早期预警提供更多有效信息。

关键词：概率预报模型短时强降水预测敏感性因子分析暖区降水

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两次台风衍生龙卷的环境背景和雷达特征对比分析

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气象科学 2021年第1期41卷 99-107页

作者：谌志刚李海燕肖柳斯傅佩玲周芯玉广州市气象局广州511430 广州市气象台广州511430

利用ECMWF高分辨率再分析资料及广州多普勒天气雷达资料,对1522号台风"彩虹"外围衍生的广州番禺龙卷和1806号台风"艾云尼"外围衍生的广州南沙龙卷进行对比分析,同时还挑选了一个未发生龙卷的台风做外围环境参数对比。结果表明:两次强龙... 详细信息

利用ECMWF高分辨率再分析资料及广州多普勒天气雷达资料,对1522号台风"彩虹"外围衍生的广州番禺龙卷和1806号台风"艾云尼"外围衍生的广州南沙龙卷进行对比分析,同时还挑选了一个未发生龙卷的台风做外围环境参数对比。结果表明:两次强龙卷都发生在登陆台风的东北象限,中低空急流明显、低层辐合、高层辐散在珠江三角洲地区叠加是产生龙卷的有利天气背景。环境影响因子均表现为对流有效位能较大、低层风速较大、垂直风切变较强、抬升凝结高低较低、抬升指数较小、风暴相对螺旋度较大:相比之下,未发生龙卷的台风外围中低空急流依然明显,但其他环境影响因子大多数未达到发生龙卷的条件阈值。雷达反射率上均表现为一些超级单体特征,最强反射率均在59 dBZ以上,且低仰角都存在明显的速度对。由于"彩虹"龙卷过程的对流有效位能、中低层风速、低层风切变、抬升指数及中气旋强度等环境影响因子均明显强于"艾云尼"龙卷过程,导致其强度明显强于"艾云尼"龙卷。

关键词： ECMWF再分析场台风龙卷雷达特征

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X波段双偏振相控阵雷达的衰减订正算法研究

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气象 2021年第6期47卷 703-716页

作者：肖柳斯胡东明陈生张华龙田聪聪张阿思中山大学大气科学学院珠海519082 广州市气象台广州511430 广东省气象台广州510060 中山大学广东省气候变化与自然灾害研究重点实验室珠海519082

粤港澳大湾区正在组建X波段双偏振相控阵雷达(XPAR)网,以提高观测精度并增强低空观测的能力。为了解决X波段雷达的雨滴衰减问题,以适应观测和组网的要求,引入自适应约束算法,针对降水目标造成的衰减加以本地化研究。评估结果表明,强降... 详细信息

粤港澳大湾区正在组建X波段双偏振相控阵雷达(XPAR)网,以提高观测精度并增强低空观测的能力。为了解决X波段雷达的雨滴衰减问题,以适应观测和组网的要求,引入自适应约束算法,针对降水目标造成的衰减加以本地化研究。评估结果表明,强降水个例反射率因子的订正幅度达6 dB,差分反射率因子的负值也得到有效约束。经过质量控制后,相邻XPAR的空间和强度分布具有更高的一致性。与S波段雷达资料对比,订正前XPAR的强度偏弱,订正后增强至S波段雷达相当强度,局部更强,准确性明显提高。差分反射率因子也得到一定程度的订正,订正后与反射率因子的散点分布更集中,相关系数提高。由此可见,此算法较好地解决了X波段相控阵雷达的雨区衰减问题,为粤港澳大湾区X波段相控阵雷达网资料推广应用和产品开发提供前期数据质量保障。

关键词： X波段相控阵雷达自适应约束算法衰减订正

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基于CMA-TRAMS集合预报的“5·22”极端降水事件可预报性分析

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气象学报 2021年第6期79卷 956-976页

作者：肖柳斯张华龙张旭斌冯璐谌志刚戴光丰广州市气象台广州511430 广东省气象台广州510641 中国气象局广州热带海洋气象研究所广州510641 广东省区域数值天气预报重点实验室广州510641 广州市气象局广州511430

2020年5月22日珠江三角洲地区出现了一次极端强降水天气,最大滑动小时雨量201.8 mm,3 h雨量达到351 mm。为探讨此次极端强降水的关键预报因子及可预报性,对热带中尺度集合预报系统(CMA-TRAMS(EPS))降水预报产品进行检验评估和敏感性分析... 详细信息

2020年5月22日珠江三角洲地区出现了一次极端强降水天气,最大滑动小时雨量201.8 mm,3 h雨量达到351 mm。为探讨此次极端强降水的关键预报因子及可预报性,对热带中尺度集合预报系统(CMA-TRAMS(EPS))降水预报产品进行检验评估和敏感性分析,结果表明:与欧洲中期数值预报中心集合预报系统(ECMWF-EPS)相比,CMA-TRAMS(EPS)的好成员对本次过程降水强度及位置的预报结果与实况更接近,但对极端性预报仍有欠缺。好成员的预报能力来自于对低涡和(超)低空急流的演变特征以及两者强度和位置耦合的有效预测。好成员组预报珠江三角洲东部(超)低空急流南风分量较强,有利于低涡缓慢移动和气旋性辐合增强,致使降水持续时间长、效率高。而低涡自身发展又反馈于急流强度变化,好成员组较准确地刻画了增强的低涡环流反馈导致急流小范围加速的耦合特征。其他成员组预报的低涡和(超)低空急流的耦合位置偏东、偏南,辐合强度偏弱,导致降水强度或落区出现偏差。此外,强降水致使冷池形成,并增强激烈的冷、暖气团对峙(水平温度梯度达0.23—0.76℃/km),有利于中尺度辐合线维持,加强对流后向传播并产生极端降水量。但CMA-TRAMS(EPS)两组成员在预报中尺度系统的组织性和传播特征方面均存在明显不足,限制了集合预报系统对极端降水的预报能力。

关键词：集合预报热带中尺度集合预报系统极端降水可预报性

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CINRAD雷达产品“缺角”现象分析及处理

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气象科技 2014年第5期42卷 782-784页

作者：吴少峰敖振浪肖柳斯雷卫延广东省广州市气象台广州511430 广东省区域数值天气预报重点实验室广州510080 广东省大气探测技术中心广州510080

基于CINRAD/SA雷达图像产品出现"缺角"的现象,分析信号流程并通过BDAVC5软件观察天线运动轨迹,发现激磁电压过低导致旋转变压器有时辨识不出来正弦波信号,引起方位跳码,使得天线在未完成本仰角扫描的情况下就提前跳转到下一仰角进行扫描... 详细信息

基于CINRAD/SA雷达图像产品出现"缺角"的现象,分析信号流程并通过BDAVC5软件观察天线运动轨迹,发现激磁电压过低导致旋转变压器有时辨识不出来正弦波信号,引起方位跳码,使得天线在未完成本仰角扫描的情况下就提前跳转到下一仰角进行扫描,从而造成了仰角剩余方位角度上的数据缺测。详细阐述了激磁电压过低而导致数据缺测的原因,指出此类故障多数发生在伺服系统,提出利用BDAVC5软件分析天线运行轨迹在伺服故障定位方面能起到很好的辅助作用。

关键词：雷达产品缺角激磁电压故障分析

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不同广义虚拟资产之间的关联性研究

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广义虚拟经济研究 2013年第2期4卷 67-72页

作者：肖剑飞刘思峰袁潮清南京航空航天大学经济与管理学院江苏南京211106

文章选取了2005年到2010年工业固定资产投资价格指数、房地产价格和上海证券市场股票价格指数的季度数据,建立VAR模型对中国工业固定资产、房地产和股票这三种虚拟资产的关联性进行分析,并用格兰杰因果检验分析三者之间的相互作用。结... 详细信息

文章选取了2005年到2010年工业固定资产投资价格指数、房地产价格和上海证券市场股票价格指数的季度数据,建立VAR模型对中国工业固定资产、房地产和股票这三种虚拟资产的关联性进行分析,并用格兰杰因果检验分析三者之间的相互作用。结果表明,工业固定资产和房地产市场互为格兰杰原因,两者之间呈负相关关系;工业固定资产是股票市场的格兰杰原因,两者之间呈正相关关系;房地产市场是股票市场的格兰杰原因,两者之间呈负相关关系。

关键词：工业固定资产房地产股票 VAR

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犯罪信息网络分析与建模

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数学建模及其应用 2012年第3期1卷 60-65页

作者：庄一洲刘森峰肖柳斯程国胜南京信息工程大学大气物理学院江苏南京210044 南京信息工程大学大气科学学院江苏南京210044 南京信息工程大学数学与统计学院江苏南京210044

基于2012年美国数学建模C题的数据,利用83人共15个种类的600条信息进行了犯罪信息网络分析,建立了概率网络模型和最短路径模型,设计了相应的求解算法,对所有人的可疑度进行评价和排序,找出通信网络中的可疑嫌犯,并对两个模型进行了对比... 详细信息

基于2012年美国数学建模C题的数据,利用83人共15个种类的600条信息进行了犯罪信息网络分析,建立了概率网络模型和最短路径模型,设计了相应的求解算法,对所有人的可疑度进行评价和排序,找出通信网络中的可疑嫌犯,并对两个模型进行了对比。然后基于中心性理论建立了识别嫌犯领导人的模型,得到犯罪集团中最可能的领导人。最后讨论了文本分析、语义网络分析方法在犯罪信息网络分析中的应用,并对模型在其他领域推广应用的可行性进行了探讨。

关键词：网络分析概率图论中心性文本分析语义分析

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