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遥感信息的综合分析及其应用① 薛秋芳梁海河孟青 (中国气象科学研究院，北京100081) 提要 本文利用卫星、雷达和闪电定位等遥感设备获取的多种倍息，对北京地区发生的强风暴天气 系统进行综合分析，着重讨论多普勒天气雷达和闪电定位等先进的探测工具．在短时预报和预警 服务中的作甩。分析表明t因多瞢勒雷达具有很强的探测能力．对其所获取的对流天气中的回波强 度和风场信息的分布进行仔细的分析．可在灾害性天气监测和重大天气预报服务中取得很好的效 果I闪电定位资料可以在一定范围内全天候地监潮中小尺度风暴系统的活动，和雷达及卫星等遥 礤手段结合应用，将可增强对灾害性天气的监测和预警能力，提高短时预撤的精度。 关■调：遥感综合分析 1 引 言 短时预报的主要对象是：暴雨、大风、冰雹和龙卷等强风暴天气现象，它们都是公认的重大 灾害性天气，对国民经济和人民生命财产构成严重威胁。1986年5月20日，重庆市及周围6 个县遭受强风暴大风、冰雹袭击，冰雹像鸡蛋大，几小时的暴雨使数县洪水泛滥，其中荣昌县 2h最大降水量达125．7mm，死亡90人，塌房6万余闻，电杆折断1．5万根。成灾农田46万亩。 1995年6月26日，北京门头沟区雁翅、斋堂、军响等22个村遭受罕见特大冰雹袭击，给农作 物造成重大损失。盘接经济损失1380万元。1996年6月29日北京东北部的密云、平谷遭受特 大冰雹袭击，密云经济损失约6000万元l平谷损失3．3万元。1983年4月25日出现在山东省 莱芜县的仅持续2min的龙卷，就把钢筋加固的大烟囱在22m高处拦腰截断，重伤1600多人。 因此美国NCAR的Rita Roberts等认为对预报员最大的挑战之一是能在特定预报范围内提 前30min～2h预报对流系统的发生发展。 随着经济的飞速发展，人类活动的加强。灾害造戚的损失相应增大，对灾害性天气预报要 求愈来愈高：(1)要作出较正确的超短时(0～12h)预报，要尽可能报出强烈天气出现的时间和 地点；(2)需要预报可能出现的持续性降水(或暴雨)出现的时段、地区和频数。但目前要解决这 个闻题还存在很大困难，除观测站资料缺乏外，还缺乏必需的理论和方法。中尺度系统的演变 规律不同于大尺度，必须从新的角度进行研究。 由于短时预报的空阃范围小，预报时效短。在分析预报时所注意的对象是中小尺度天气系 统。但目前人们对中尺度系统发生、发展的机理知之甚少，我们只能依靠强化观测手段，并对观 测的大量资料由计算机处理，做出实时的分析和预报。所谓实时处理包括有：(1)能将当时观测 的资料(包括卫星、雷达、雷电信息、地面中尺度站网的资料)立即显示在屏幕上；(2)能将这些 ④本文由中国气象科学研究院。辩研成果转化”项目提供资助 ·216· 资料组合在～起分析}(3)能将分析结果表示为预撮员立即理解的形式}(4)能将预报或警报迅 速传递给用户。预报员还需依靠有关各种中尺度系统发生、发展的概念模型和物理图像，作为 分析预报的依据。 2 多普勒天气雷达风场资料的分析和应用 多普勒天气雷达可以同时给出回波强度、径向速度和速度谱宽的资料，是获取降水和降水 云体中气流结构的有力工具。然而多普勒天气雷达观测到的是多普勒速度，即风速在雷达波束 上的投影，多普勒天气雷达直接测量的只是风速沿渡束轴方向的分量，因而是径向速度，在多 普勒速度图上分正速度区(朝向雷达方向)和负速度区(远离雷达方向)，与一般的风向概念不 同；嗣时还有测速模糊问题，这些都不易为广大预报员所接受。由于所显示的图像的解释不是 直截了当，为此我们把径向速度资料反演成二维风场，二维风场清楚地表现出风场的辐合辐散 及垂直方向气流的活动，便于预报员分析系统发生发展及影响和减弱的情况。 图1为1998年7月5日强降水时的多普勒速度场PPI图，左图为未经处理的探测图像， 圈内为速度模糊遁，对一般预报员不易识别，右围为经退模糊处理后的图像，可比较容易辨别 大风区，图上划圈处，风速达22m／s。 图1 1998年7月5日20：53多普勒风场 (左图未退模期，圈内速度模期医·右圈已j邑模糊，豳内大风速蕊) 3 闪电定位资料的分析应用 雷电过程通常总是跟强对流天气和雷暴降雨过程联系在一起，雷暴的起电现象和闪电研 究是当今世界上关于风暴研究的一个主要方面，闪电定位和特征测量对于全面深入了解强风 暴过程至关重要。分析表明：闪电额数的日变化与强对流天气发生有一定对应关系。而闪电有 云地闪(简称地闪)和云中闪(简称云闪)之分，需研究不同类型天气过程中闪电特征的差异。闪 电资料具有很高的时空分辨率，它能实时地连续不断地记录下所有闪电的位置和强度，是短时 预报的一种很有用的工具。利用雷电信息可以及时发现强对流的活动及其变仡趋势。 图2～5为冰雹天气和降水过程中闪电时频数变化，从这几张图可见，当