第五章雷暴临近预报.ppt

第五章 雷暴临近预报 定义：对未来几小时内(一般指0～2 h) 的对流天气系统及其伴随的灾害性天气的发生、发展、演变和消亡的预报。? 历史：20 世纪60～70 年代在外推雷达回波的基础上发展起来的。近十多年来,随着天气雷达技术的进一步发展, 目前国际上,发展了许多先进的临近预报系统,对灾害性强天气的临近预报和预警起了积极作用。 资料：主要有多普勒雷达、气象卫星、风廓线雷达、GPS等,这些探测设备能够提供高时空分辨率的大气遥感数据，是提高临近预报准确率的前提和基础?。 发展：越来越依赖于高时空分辨率的遥感资料，如何在临近预报中更加有效地使用高时空分辨率的遥感资料和中尺度数值预报技术，是今后临近预报主要的发展方向。 世界上的（业务/准业务）临近预报系统 NCAR （美国国家大气研究中心 ）开发的综合的0～1 h 临近预报系统Auto-Nowcaster (ANC) 使用多种中尺度观测资料,将多种算法综合运用,来获取风暴发生、发展和消亡的信息,时间间隔可达5 min。包括以下几部分： (1) TITAN ,预报风暴活动区域和发展趋势,外推风暴位置; (2) 回波追踪(CTREC Advect Grid) ,首先利用交叉相关计算风暴移动,然后利用基于交叉相关的追踪算法平移特定阈值之上的反射率区域产生反射率区域的预报场; (3) 边界层辐合线的识别和监测(COLIDE bdryGrid ) ,主要识别和监测由雷达观测的边界层辐合线的位置和移动特征,提供地面辐合区的信息,包括辐合、垂直运动、垂直风切变以及边界层辐合线和风暴的相对运动等; (4) 多普勒雷达资料变分同化分析系统(VDRAS) ,利用一个云尺度数值模式和它的伴随模式对雷达数据进行四维变分同化分析,获取三维风场和温度场; (5) 卫星资料的分析应用(cldClass cldGrowth ) ,利用可见光和红外云图资料对云的类型进行识别,通过监测由红外云图得到的云顶温度来监测和预报积云增长; (6) 地形对风暴发展的影响(CSPOT) ,主要分析地形对风暴发生、发展和演变的影响; (7) 临近预报“引擎”(Cronus Gandi) ,主要集成由各种算法得到的预报信息,并通过模糊逻辑算法合成最终的预报场,包括风暴的生命期、对流活动区域、风暴的发生、发展、维持和消亡以及降水率的临近预报等; (8) 可配置的交互式资料显示系统(CIDD) ,用来显示输入的观测资料和预报结果等。 识别追踪和外推预报技术：以雷达资料为基础,其中交叉相关外推和回波特征追踪识别外推是较成熟的技术,已用于许多临近预报业务系统中,其缺陷是预报时效较短,准确率也不是很高。 利用多普勒天气雷达资料和其它中小尺度观测资料进行数值模式初始化,预报雷暴发生、发展和消亡已成为一个研究热点,发展很快但还不成熟。 概念模型预报技术：通过综合分析多种中小尺度观测资料,在此基础上建立雷暴发生、发展和消亡的概念模型,再结合数值模式分析预报和其它外推技术的结果,建立雷暴临近预报的专家系统,不但可获取雷暴和对流降水移动、发展的信息,还可预报其生成和消亡。其准确率最高,时效最长,是临近预报技术未来发展的主要趋势之一。 主要内容 第一节 概念模型预报法 第二节 数值模式预报法 第三节 外推预报法 第四节 单体质心法的主要算法 第一节 概念模型预报法 在多种知识和技术研究基础上建立和发展的临近预报系统大多采用以分析观测资料为主的方法。这些系统综合利用各种观测资料,通过建立概念模型,结合数值预报等不但可以获取风暴和降水移动及发展的信息,还可以预报它们的生成和消亡。 1. 1 　风暴的生命史特征 对流风暴单体的生命史一般30min,多单体和超级单体风暴包括飑线等生命史30min，?小尺度风暴趋向于随平均风移动,较大尺度的风暴移动缓慢且有向平均风右侧移动的趋势。 风暴的临近预报必须考虑其上述特征。 许多试验研究均表明,低层风垂直切变、热力不稳定(抬升浮力) 和水汽条件是判断风暴类型、风暴发生和演变的重要参数。 1. 2 　边界层辐合线 边界层辐合线（线状延伸的气流汇合地带.主要由空气流向,流速的差异所致.地面的辐合线上气流常汇合上升,使天气阴沉多雨。）和强对流的关系是许多对流天气概念模型预报雷暴发生和消亡的基础之一。 边界层辐合线,可是天气尺度的冷锋或露点锋,也可是中尺度的海陆风辐合带,包括雷暴的出流边界(阵风锋) 和由地表特征如土壤湿度的空间分布不均匀造成的辐合带等等。 大多数风暴都起源于边界层辐合线附近,在两条边界层辐合线的相交处,如果大气垂直层结有利于对流发展,则风暴在那里生成的可能性很大; 基于上述的资料统计分析和数值模拟试验的研究结果,人们建立了许多的概念模型专家系统来临近预报雷暴的