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青藏高原东北部冰雹和雷雨预警的风暴单体识别特征对比分析

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干旱区研究 2012年第6期29卷 941-948页

作者：朱平肖建设伏洋青海省气象台青海西宁810001 青海省气象科学研究所青海西宁810001 青海省应急减灾处青海西宁810001

利用2006年6月至2011年8月青藏高原东北部CINRAD/CD雷达探测资料,对局地对流发生前的风暴单体特征进行分析和比较,在有利的探空条件下筛选出具有预警意义的较强风暴单体(降雹单体和雷雨单体)。通常雷雨单体强中心高度偏低,且低于0℃层高... 详细信息

利用2006年6月至2011年8月青藏高原东北部CINRAD/CD雷达探测资料,对局地对流发生前的风暴单体特征进行分析和比较,在有利的探空条件下筛选出具有预警意义的较强风暴单体(降雹单体和雷雨单体)。通常雷雨单体强中心高度偏低,且低于0℃层高度(H0),降雹单体30～45 dBz回波高度偏高(>H0)、45 dBz高度(H45)大于18 dBz回波顶高度(H18)的1/2。当降雹单体出现垂直积分液态水含量(VIL)的跃增量≥6 kg.m-2、VIL峰值≥15 kg.m-2、VIL密度>2.2 g.m-3时,即可发布冰雹天气预警。当降雹单体H45-H0≥0.5 km、0℃层以上VIL≥3.8 kg.m-2时,即可发布有降水产生的冰雹天气预警。此风暴单体预警特征指标,经2011年9月的逐日雷达体扫资料验证结果表明,应用该指标能正确识别出风暴单体类型和及时发布强对流天气预警信息。TS技术评分高于60%,对青藏高原东北部的强对流天气预警起到了重要参考作用。

关键词：风暴单体冰雹雷雨预警青藏高原

基于形态结构特征的对流单体自动分割方法研究

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湖南大学学报（自然科学版） 2021年第10期48卷 93-104页

作者：张军贺婷婷侯谨毅王萍天津大学电气自动化与信息工程学院天津300072

风暴单体是形成各类强对流灾害天气的基本单元,它们的雷达回波形状复杂、内部分布不一、外层相互交织,从而造成单体分割困难.提出了一种基于形态结构特征的对流单体自动迭代分割方法.以雷达图片中区域树结构单体分割结果为初始输入,在... 详细信息

风暴单体是形成各类强对流灾害天气的基本单元,它们的雷达回波形状复杂、内部分布不一、外层相互交织,从而造成单体分割困难.提出了一种基于形态结构特征的对流单体自动迭代分割方法.以雷达图片中区域树结构单体分割结果为初始输入,在每次迭代分割过程中,首先计算各个分割结果的3个形态结构特征,然后通过一个预先训练的支持向量机(Support Vector Machine,SVM)分类器判断分割结果是否为对流单体,对非单体的分割结果进行再次分割.通过3种不同类型的风暴案例进行测试,结果表明,本文方法能够有效地识别出聚集的单体和处于分裂/合并状态的单体,并且能够获得单体的完整结构.在定量评估测试中,本文算法获得了0.84的临界成功指数评分,高于传统的风暴单体识别与跟踪算法(Storm Cell Identification and Tracking,SCIT)方法(0.55)和单阈值方法(0.49).

关键词：天气雷达风暴单体形态学特征迭代分割计算机视觉

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基于GIS的雷达冰雹识别算法及应用

基于GIS的雷达冰雹识别算法及应用

作者：郑建琴南京信息工程大学

学位级别：硕士

我国是一个气象灾害频繁发生的国家,其中冰雹每年发生频率较多,在各地均有发生,已经成为全国最严重的气象灾害之一,也是全国灾害防御的重点。冰雹以及孕育冰雹的气象环境都具有明显的空间特性。而GIS (Geographic Information System)... 详细信息

我国是一个气象灾害频繁发生的国家,其中冰雹每年发生频率较多,在各地均有发生,已经成为全国最严重的气象灾害之一,也是全国灾害防御的重点。冰雹以及孕育冰雹的气象环境都具有明显的空间特性。而GIS (Geographic Information System)经过多年的发展,已经积累了丰富的空间数据可视化统计分析方法,具有强大的空间数据处理与分析能力,因此借助于GIS构建对应的空间数据模型,实现对冰雹天气的识别与分析,具有重要的学术与应用价值。本文以天津地区作为研究区,以2005-2014年4-9月的地面自动与人工观测资料、人工防雹炮点资料、高空探空数据、雷达数据及灾情报告资料为数据,构建对应的三维雷达空间点阵模型,基于该模型设计并实现内部点扩散算法进行风暴单体识别。在此基础上,以风暴单体的最大反射率因子(Rmax)、垂直液态含水量(Vertically Integrated Liquid Water,VIL)、最大反射率所在高度(Hmax)、45dBZ所在高度(H5)、风暴顶高(HOP)等雷达回波特征参数以及0℃、-20℃层高度的环境参数为研究变量,使用决策树分析方法研究变量与单体(降雹与非降雹)之间的关系,从而实现简单、高效地冰雹识别,为基于GIS的雷达冰雹识别进行了有益的探索。论文主要研究成果与结论如下：1)针对雷达数据特点,构建对应的空间数据模型,即三维雷达空间点阵模型。该模型整合多种雷达回波特征数据、地理空间位置信息和环境数据,解决雷达数据与GIS数据及气象数据融合的问题,为雷达数据基于地理空间识别三维风暴单体提供可能。2)在三维雷达空间点阵模型中,将GIS算法中内部点扩散算法成功地从二维拓展到三维,并结合SCIT (the Storm Cell Identification and Tracking)中风暴识别算法形成一种基于GIS的风暴识别算法。在较好地保持三维风暴体的连续性情况下,该算法实现了简单、快速识别三维风暴单体,且以独立的单体形式展现,为进一步挖掘风暴单体结构、形成机制等更多的天气学依据做出铺垫。3)建立降雹与非降雹风暴单体数据库,并初步探讨了降雹与非降雹在7个影响因子间的关系。研究结果表明：不同时间的0℃与-20℃层高度均存在差异;降雹与非降雹单体的Rmax存在差异,降雹单体在55dBZ及以上,非降雹单体在55dBZ以下;降雹单体的VIL主要集中在20kg/m2以上,但非降雹单体的VIL在20kg/m2以下并多数集中在0-5 kg/m2之间;难以区分降雹与非降雹单体间Hmax的差异;针对H 45这个因子,降雹单体的H 45主要分布在6km以上,而非降雹单体主要分布在4km以下;在6km以下几乎不存在降雹单体,降雹单体的风暴顶高分布基本都在8km以上,非降雹风暴单体的风暴顶高都不足7km。4)利用风暴单体(降雹与非降雹)与7个因子间关系,以决策树中的完全CHAID方法(Exhaustive CHAID)对风暴单体进行分类识别。当满足最大反射率因子大于等于51dBZ,45dBZ所在高度在0度层高度以上并且风暴单体发展延伸到6.5kmm及以上高空才会降雹;而风暴单体发展情况如下是不会降雹的：①当最大反射率因子小于51dBZ;②当最大反射率因子大于51dBZ但是风暴单体未发展到6.5km;③当最大反射率因子大于51dBZ,风暴单体也延伸发展到6.5km,但是45dBZ未曾穿过0度层高度。5)结合GIS的风暴识别和决策树中的完全CHAID方法对冰雹识别并进行检验,本文的冰雹识别方法取得了良好的效果,命中率POD(Percent of Doom)为91.4%,临界成功指数CSI (Critical Success Index)达到71.6%,虚警率FAR (False Alarm Rate)为23.2%,这表明本文的识别效果明显优于判别函数评分。

关键词： GIS 冰雹三维雷达空间点阵模型风暴单体决策树

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百色市一次人工防雹过程分析

广东气象 2021年第1期43卷 57-60页

作者：詹莹玉钟韬张正国黄晓辉程鹏广西壮族自治区人工影响天气办公室广西南宁530022

基于气象观测资料、NCEP再分析资料、火箭作业资料等对2019年4月11日百色市一次强降水伴有冰雹的天气过程进行分析,并对该次过程进行的人工防雹作业进行探讨,结果表明:该次天气过程是由高空槽引导低空切变线及地面冷空气南下形成的,地... 详细信息

基于气象观测资料、NCEP再分析资料、火箭作业资料等对2019年4月11日百色市一次强降水伴有冰雹的天气过程进行分析,并对该次过程进行的人工防雹作业进行探讨,结果表明:该次天气过程是由高空槽引导低空切变线及地面冷空气南下形成的,地面干线有利于触发中尺度对流系统的产生。过程发生前,强盛的西南暖低压控制百色市,为对流活动的产生提供了充足的能量,多物理指标也表明有利于大冰雹的产生。对两个相似风暴单体在开展作业和未开展作业情况下的雷达回波演变分析,发现开展人工防雹作业的单体减弱速度更快、生命史更短,其后部受凝结潜热的触发不断有小对流单体生成,但这些新的小风暴单体强度维持在55 dBz以下,体积较小,生命史较短,不利于大冰雹的产生。在飑线发展旺盛阶段开展持续性的区域联合防雹作业能有效抑制飑线的发展。

关键词：应用气象人工防雹风暴单体飑线雷达回波百色市

2019年4月11-12日百色市强对流天气过程分析

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气象研究与应用 2019年第S01期40卷 29-31页

作者：邓汝伊李宏景百色市气象局广西百色533000 田林县气象局广西田林533300

使用观测资料、卫星和雷达产品等对2019年4月11-12日百色市强对流天气过程进行分析.结论表明:500hPa高空槽为中低层中小尺度系统发展提供能量,850hPa西南急流使近地层增温增湿,地面冷锋触发强对流天气。过程前期为风暴单体影响,过程后... 详细信息

使用观测资料、卫星和雷达产品等对2019年4月11-12日百色市强对流天气过程进行分析.结论表明:500hPa高空槽为中低层中小尺度系统发展提供能量,850hPa西南急流使近地层增温增湿,地面冷锋触发强对流天气。过程前期为风暴单体影响,过程后期地面冷锋触发飑线,飑线后方出现速度模糊可指示大风的发生。

关键词：高空槽探空修正风暴单体飑线速度模糊

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山东半岛强对流天气风暴参数统计分析

山东气象 2016年第2期36卷 15-19页

作者：苏添记刁秀广符长静张孝峰章火宝曲海涛烟台市气象局山东烟台264003 南京信息工程大学电子与信息工程学院南京210044 山东省气象台济南250031

利用烟台新一代天气雷达（CINRAD/SA）资料,统计分析了2005—2012年烟台和威海地区27次强对流天气过程的风暴参数.总结出山东半岛不同月份冰雹和雷暴大风的风暴参数判据：对于冰雹,5月、6月、8月基于单体的垂直积分液态水含量（C-VIL）... 详细信息

利用烟台新一代天气雷达（CINRAD/SA）资料,统计分析了2005—2012年烟台和威海地区27次强对流天气过程的风暴参数.总结出山东半岛不同月份冰雹和雷暴大风的风暴参数判据：对于冰雹,5月、6月、8月基于单体的垂直积分液态水含量（C-VIL）≥35kg·m^-2,7月C-VIL≥45kg·m^-2,最大反射率因子（DBZM）≥55dBZ;5月、7月C-VIL≥60kg·m^-2,6月、8月C-VIL≥45kg·m^-2,DBZM≥60dBZ,强中心高度（HT）≥4km,单体顶高（TOP）≥9km,可产生直径大于20mm的冰雹,当风暴单体的最大HT≥6km,TOP≥10km时,可产生直径大于40mm的冰雹.对于雷暴大风,当DBZM≥55dBZ时,HT≥5.5km,TOP≥11km,可产生10级大风;HT≥4.5km,TOP≥9km,可产生8~9级大风.指标在2013—2015年9次冰雹天气过程中进行了验证,冰雹的C-VIL判据准确度较高.

关键词：强对流风暴单体风暴参数

2009年广州第一场强对流天气的强对流单体雷达特征

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广东气象 2009年第4期31卷 8-10页

作者：张羽吴小芳胡胜汪瑛广州中心气象台广东广州510080 国家气象中心北京100081

利用自动气象站和广州新一代雷达资料,对2009年3月28日影响广州的强风暴单体进行了分析。在该风暴影响广州之前,广州地区近地层环境风场出现了辐合,使得风暴影响广州期间强度得以维持且略有加强。通过区域雷达拼图可以对大范围的对流活... 详细信息

利用自动气象站和广州新一代雷达资料,对2009年3月28日影响广州的强风暴单体进行了分析。在该风暴影响广州之前,广州地区近地层环境风场出现了辐合,使得风暴影响广州期间强度得以维持且略有加强。通过区域雷达拼图可以对大范围的对流活动进行监测。风暴影响广州期间最大反射率因子在加强,对应的高度也在抬升,垂直液态水含量最大达到58 kg/m2,风暴顶高一直维持在12 km以上,相应的最大反射率因子上方3 km厚度层内的反射率因子垂直梯度约为-1.8 db/km。强天气探测产品的分析,有助于了解风暴的特征和发展趋势,为广州地区的强对流预警服务提供了技术支持。

关键词：天气学垂直积分含水量回波顶高垂直梯度风暴单体多普勒天气雷达