第七章 风暴识别、追踪和预报算法
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四. 由基本速度资料导出产品的生成、调阅和应用这些产品以基本平均径向速度资料为基础,根据日常业务和科研需要生成不同产品,客观的描述了雷达探测范围内流场的时空变化规律和特征。
如风暴相对平均径向速度图和相对平均径向速度区就客观的描述了风暴的运动变化规律;而速度剖面、速度方位显示等产品则揭示了大气环境风场的特征;中尺度气旋、龙卷涡旋信息及组合切变等产品则为预报员识别和预警中尺度气旋、龙卷风、地面阵风锋、下击暴流等灾害性天气提供了直接参考。
需要说明两点:1)这些产品生成过程中利用了风暴单体识别和跟踪算法(SCIT)等WSR-88D其它算法和资料的输出结果,并非完全根据平均径向速度资料生成。
2)组合切变和组合切变等值线产品尚未经过严格的质量检验,投入业务使用尚待更长时间的检验,目前还未对其编号。
4.1风暴相对平均径向速度图产品(SRM)(图4.1 风暴相对平均径向速度图产品上海)产品介绍上图为2001年8月7日15时32分1.5度仰角风暴相对平均径向速度图产品,空间辨率为0.54海里*1度,探测范围124海里,资料等级16层(-50~50海里/小时),雷达工作在降水模式VCP 21,产品代码56 SRM, 从图中可见长江口的正负速度切变区。
生成原理风暴相对平均径向速度图产品是对每个0.13海里距离库上的平均径向速度矢量减去一个估计的风暴移动矢量,并取四个0.13海里距离库中的最大值,生成0.54海里×1度空间分辨的产品。
而平均径向速度产品(V)取的是四个0.13海里距离库中的的第一个值生成0.54×1度分辨率的平均径向速度产品。
这个估计的风暴移动矢量来自于风暴单体识别与跟踪算法(SCIT),是对124海里内SCIT所探测到的所有风暴单体的平均移向移速。
当SCIT算法在124海里范围内没有探测到风暴单体,则使用UCP上用户输入的风暴单体移向移速缺省值(260度,40海里/小时),这个值每天应至少更新两次。
基于闪电数据的雷暴识别、追踪与外推方法周康辉;郑永光;蓝渝【摘要】该文提出了一种新的雷暴识别、追踪与外推方法.该方法基于地闪数据,利用密度极大值快速搜索聚类算法实现雷暴的识别,采用Kalman滤波算法实现雷暴的追踪与外推.应用该方法处理了2013年的全国地闪定位数据,同时利用多普勒天气雷达等数据对选取的个例进行评估.结果表明:该方法能有效识别雷暴并对其进行实时追踪,且能有效处理雷暴分裂与合并的情况;算法具有较好的0~60 min的临近外推预报能力,各项性能指标整体与TITAN (ThunderstormIdentification,Tracking,Analysis and Nowcasting)算法接近,在30 min时效有更好的表现.该方法能够实时监测、预报全国雷暴发生发展状况,对于0~60 min临近预报具有一定参考价值.【期刊名称】《应用气象学报》【年(卷),期】2016(027)002【总页数】9页(P173-181)【关键词】闪电;雷暴;识别;追踪;外推【作者】周康辉;郑永光;蓝渝【作者单位】国家气象中心,北京100081;国家气象中心,北京100081;国家气象中心,北京100081【正文语种】中文该文提出了一种新的雷暴识别、追踪与外推方法。
该方法基于地闪数据,利用密度极大值快速搜索聚类算法实现雷暴的识别,采用Kalman滤波算法实现雷暴的追踪与外推。
应用该方法处理了2013年的全国地闪定位数据,同时利用多普勒天气雷达等数据对选取的个例进行评估。
结果表明:该方法能有效识别雷暴并对其进行实时追踪,且能有效处理雷暴分裂与合并的情况;算法具有较好的0~60 min的临近外推预报能力,各项性能指标整体与TITAN (Thunderstorm Identification,Tracking,Analysis and Nowcasting)算法接近,在30 min时效有更好的表现。
该方法能够实时监测、预报全国雷暴发生发展状况,对于0~60min临近预报具有一定参考价值。
人工智能考试必备知识点第三章约束推理约束的定义:一个约束通常是指一个包含若干变量的关系表达式,满足的条件。
贪心算法:贪心法把构造可行解的工作分阶段来完成。
在各个阶段,选择那些在某些意义下是局部最优的方案,期望各阶段的局部最优的选择带来整体最优。
回溯算法:有些问题需要彻底的搜索才能解决问题,然而,彻底的搜索要以大量的运算时间为代价,对于这种情况可以通过回溯法来去掉一些分支,从而大大减少搜索的次数第四章定性推理定性推理的定义是从物理系统、生命系统的结构描述出发 , 导出行为描述 , 以便预测系统的行为并给出原因解释。
定性推理采用系统部件间的局部结构规则来解释系统行为态的变化行为只与直接相邻的部件有关第六章贝叶斯网络贝叶斯网络的定义:贝叶斯网络是表示变量间概率依赖关系的有向无环图,这里每个节点表示领域变量,表示变量间的概率依赖关系,同时对每个节点都对应着一个条件概率分布表 (CPT) 该变量与父节点之间概率依赖的数量关系。
条件概率:条件概率:我们把事件B 已经出现的条件下,事件 A 发生的概率记做为并称之为在B 出现的条件下 A 出现的条件概率,而称 P(A)为无条件概率。
贝叶斯概率:先验概率、后验概率、联合概率、全概率公式、贝叶斯公式先验概率:先验概率是指根据历史的资料或主观判断所确定的各事件发生的概率,验证实,属于检验前的概率,所以称之为先验概率后验概率:后验概率一般是指利用贝叶斯公式,结合调查等方式获取了新的附加信息,对先验概率进行修正后得到的更符合实际的概率联合概率:联合概率也叫乘法公式,是指两个任意事件的乘积的概率,或称之为交事件的概率。
贝叶斯问题的求解步骤定义随机变量、确定先验分布密度、利用贝叶斯定理计算后验分布密度、利用计算得到的厚颜分布密度对所求问题作出推断贝叶斯网络的构建为了建立贝叶斯网络,第一步,必须确定为建立模型有关的变量及其解释。
为此,需要:(1) 确定模型的目标,即确定问题相关的解释; (2) 确定与问题有关的许多可能的观测值,并确定其中值得建立模型的子集; (3) 将这些观测值组织成互不相容的而且穷尽所有状态的变量。
中国雷达强天气预警信息质量控制与集成应用孟昭林;季承荔;郭志梅【摘要】冰雹和龙卷等强对流天气容易产生严重气象灾害,而雷达可以为强对流天气提供高时效的监测信息.针对当前雷达业务系统仅提供单站预警,且强天气识别算法缺乏本地优化等问题,研究了全国雷达预警信息组网集成技术,为大范围监测中小尺度强对流天气提供及时高效的参考信息;通过对全国高空站3年0℃层高度资料的统计分析表明,雷达监测冰雹等算法的0℃层高度应在3~6 km范围动态调整,提出了雷达强天气预警动态本地化等综合质量控制方法.通过质控前后统计分析表明,质量控制可以有效降低雷达预警的虚警率,虚警剔除率可达到95 %以上;与雷电观测资料的检验结果显示,质控后的雷达预警信息与雷电分布具有较好的契合度.将基于上述组网集成与质量控制的综合技术应用于2016年6月23日盐城龙卷强天气监测,取得了较好的应用效果.%Weather radar can provide early warning information of strong convective weather disasters such as hail and tornado.There are problems that radar provides only warning products on the site,and strong weather detection algorithms are not locally optimized.This paper studies the radar warning information integration technology to provide timely and efficient information for a wide range of strong convective weather.The statistical analysis of the 0 ℃ level height data of 3 years indicates that the 0 ℃ level height should be adjusted dynamically in 3 to 5 km for the Hail Detection Algorithm,and a dynamic localization comprehensive quality control method is put forward.Through the statistical analysis before and after quality control,it is shown that quality control can effectively reduce the false alarm rate of radar warningby more than 95 %.The test results of lightning observation data show that the quality of radar warning information is better with the lightning distribution.Good application effectiveness is achieved in the 2016-6-23 Yancheng tornado disaster weather warning based on the network integration and the integrated application of quality control.【期刊名称】《气象科技》【年(卷),期】2017(045)006【总页数】7页(P955-961)【关键词】天气雷达;冰雹;龙卷;中气旋;质量控制;集成应用;太阳高度【作者】孟昭林;季承荔;郭志梅【作者单位】中国气象局气象探测中心,北京100081;中国气象局气象探测中心,北京100081;中国气象局气象探测中心,北京100081【正文语种】中文【中图分类】P415.2冰雹和龙卷等强对流天气容易产生严重气象灾害,有效提高强对流天气监测预警能力,是防灾减灾的重要工作。
2011年8月18日福州地区下击暴流分析2011年8月18日福州地区下击暴流分析福建省气象台陈齐川[摘要]利用多普勒雷达资料对福州地区2011年8月18日的两次下击暴流过程进行分析,结果表明,反射率强中心的逐步下降,使得风暴中层下沉气流加强,产生下击暴流,速度场上近地层速度产品呈现辐散结构、中层径向辐合的特征。
此次过程风暴的强出流与风暴分离后并未减弱,持续了相当长的时间。
利用W I N D EX指数和风暴趋势图可以对下击暴流的预报提供帮助。
[关键词]下击暴流强对流风暴多普勒雷达0引言Fujita[1,2]把导致地面上水平风速大于17.9m/s的辐散或直线型的灾害性大风的强下沉气流定义为下击暴流,并进一步区分为水平尺度大于4km,持续时间大于10分钟的宏下击暴流和水平尺度小于4km、持续时间小于10分钟的微下击暴流。
下击暴流在近地面既可以造成类似龙卷的严重灾害,也可以产生很强的水平风切变,对飞机起降造成严重影响。
美国曾为此开展4次大型外场试验,包括NIMROD(Northern Illinois Meteorological Research on Downburst)[2,3],JAWS(Joint Airport Weather Studies)[4],FLOWS(FAA/Lincoln Laboratory Operational Weather Studies)[5]以及MIST(Microburst and Severe Thunderstorm)[6],对下击暴流进行研究。
随着国内新一代天气雷达网的布设,我国也开始了对下击暴流的观测和研究。
俞小鼎等[7]首次对下击暴流进行了分析,刁秀广等[8]针对3次单单体风暴产生的下击暴流,毕旭等[9]、朱君鉴等[10]、王俊等[11]针对弓形回波造成的下击暴流研究发现,反射率因子核心逐步降低并伴随云底以上速度辐合的多普勒雷达回波特征,可用来提前数分钟预警下击暴流。
浅谈短时天气预报在防灾减灾中的应用作者:代华光顾忠顺来源:《农业与技术》2015年第06期摘要:短时天气预报是防御当前极端气候多变的重要减灾防灾手段。
文章在简述短时临近天气预报几种特性的基础之上,分析了短时天气预报在防灾减灾中的作用,在强对流天气预报和农业减灾防灾中具有重要作用。
关键词:短时天气预报;减灾防灾;应用中图分类号:P45 文献标识码:A灾害性天气短时临近预报在气象灾害防御中具有特殊的地位,灾害性天气预报准确率和时间空间分辨率的要求都比较高。
因此,短时天气预报业务的开展对气象减灾防灾有重要作用。
未来的短时天气预报在此基础上,将通过对雷达和快速同化资料的综合应用,延长灾害性天气的预报时效,提升潜势预报能力,提供一段时间间隔的强降水、雷雨大风、冰雹等临近预报产品,并不断提高其预报实效性和准确率。
1 短时临近天气预报特性1.1 西藏地区短时天气预报西藏自治区位于青藏高原的西南部,平均海拔4000m以上,有“世界屋脊”之称,地势高亢、地貌多由山脉、湖泊和盆地以及岩溶地貌、风沙地貌和火山地貌等多样化地形构成,呈西北向东南倾斜,其中湖泊面积占湖泊总面积的1/3。
特殊的地形和地理位置使西藏经常出现灾害性天气,比如冰雪、风沙和暴雨等,给人们的生产生活造成严重影响,经济损失不计其数。
短时临近天气预报的开展对提高人们对气象灾害的防御能力有明显成效。
西藏自治区气象台与成都信息工程学院大气科学院共同承担的“西藏强对流天气短时临近预报预警系统”课题被评为“西藏自治区2010~2011年度科学技术三等奖”。
此课题主要针对高原地区天气气候特点和天气系统演变的特殊规律的研究,比如高原强降水、雷电、大风等强对流等灾害天气的分布特征以及主要天气系统的生成发展机制等。
揭示出了西藏地区更多的中小尺度天气系统,进一步认识了西藏地区灾害性天气的规律,使灾害性天气预报业务更加完善和规范,进一步为推出更加适合高原天气变化的短期预报精确技术提供依据,提升了防灾减灾服务能力,具有显著的经济社会效益。
强对流天气的多普勒天气雷达探测和预警俞小鼎【摘要】简要介绍了强对流天气(包括强冰雹、龙卷、雷雨大风和暴洪)的多普勒天气雷达识别和预警技术.【期刊名称】《气象科技进展》【年(卷),期】2011(001)003【总页数】11页(P31-41)【关键词】多普勒天气雷达;强对流;识别与预警【作者】俞小鼎【作者单位】中国气象局气象干部培训学院,北京100081【正文语种】中文强对流天气是造成气象灾害的主要天气类型之一,主要包括冰雹、龙卷、雷雨大风和暴洪。
天气雷达从它在半个多世纪前开始应用于气象领域开始,一直是监测和预警强对流天气的主要工具。
天气雷达发射一系列脉冲电磁波,电磁波遇到云雨等气象目标会向四面八方散射,其中后向散射波回到雷达被接收。
传统天气雷达只能提取回波中的强度(反射率因子)信息,而多普勒天气雷达除了提取反射率因子信息外,还可以从雷达回波中提取云雨目标沿雷达径向的运动速度和相应的谱宽信息,大大加强了天气雷达的监测和预警能力。
我国正在建设的新一代天气雷达网全部由多普勒天气雷达构成。
新一代天气雷达比传统雷达具有更高的空间分辨率和探测灵敏度,可以探测到传统雷达通常探测不到的晴空回波。
美国于1996年完成了150多部新一代天气雷达在全美国的布网工作。
中国气象局新一代天气雷达网将由216部多普勒天气雷达构成,到2011年6月底为止,已经完成156部新一代天气雷达的布网工作。
我国的新一代天气雷达共有S(10cm)和C(5cm)两个波段七种型号,其中CINRAD-SA型和SB型多普勒天气雷达与美国的WSR-88D在结构和应用软件方面几乎完全相同,是我国东部沿海地区、长江流域、淮河流域、黄河下游和珠江流域的主要布网雷达。
已布设的新一代天气雷达已发挥了明显效益。
新一代天气雷达的应用领域主要包括对流天气的探测和预警、降水估计、雷达上方大气垂直风廓线的估测和通过对雷达反射率因子和径向速度数据的同化为高分辨率数值预报模式提供初始场。