收藏本站
《兰州大学》 2012年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

京津冀地区强对流天气特征和预报技术研究

闵晶晶  
【摘要】:本文利用京津冀地区基本气象站观测资料、多普勒天气雷达资料、FY-2C静止卫星资料、NCEP再分析资料、北京快速更新循环数值预报(BJ-RUC)模式资料,首先采用气候统计分析、分区统计及集中度(期)等方法,分析了京津冀地区雷暴大风、冰雹、短时强降水三类强对流天气的时空、强度分布特征,并研究了近30年冰雹的气候变化趋势特征及成因。然后基于自组织特征映射方法(SOM)对发生强对流天气的天气形势进行客观分型,采用平均概率方法(PRO)、神经元网络方法(ANN)和基于SOM的神经元网络方法(ASOM),研究了四类不同天气形势下强对流天气的预报模型,并对其48h内的强对流天气区域预报进行了检验;利用典型个例构建了冰雹天气的中尺度概念模型,分别选取与降雹相关性好的热力、动力参数作为预报因子,研究了基于综合指标叠套法(Ingredients-Based Methodology)建立冰雹天气的单站点逐1h预报模型。最后基于数学形态学的改进TITAN算法对风暴单体的识别、跟踪技术,通过分析京津冀地区冰雹云和雷雨云的雷达回波统计特征,研究了冰雹天气提前识别和预警方法。主要研究结果如下: (1)京津冀地区强对流天气的统计特征:京津冀地区雷暴大风多发生在5月上旬到6月中旬,冰雹主要出现在6月中旬到7月上旬,短时强降水则主要发生在7月中旬到8月中旬,并且具有明显的日变化和局地性特征。50%以上的短时强降水或雷暴大风天气会伴随其他天气的发生,90%以上的冰雹天气会伴有雷暴大风或短时强降水现象。近30年冰雹存在2.0~2.5a的变化周期,且呈明显减少趋势,其突变点发生在1993年;北部地区比南部地区的减少幅度要大,山地地区比平原地区减少幅度要大。200hPa西风急流中心西移、0℃层抬升和0℃到-20℃之间的厚度减小可能是造成近30年冰雹减少的主要原因。 (2)强对流天气的天气形势客观分型:5-9月发生强对流天气的天气形势进行客观分型,分型结果依次为:暖湿切变型、冷涡型、西北气流型、西风槽型。其中,西北气流型和冷涡型出现强对流天气的概率最高,达65%以上,暖湿切变型次之,西风槽型最低。 (3)传统预报因子选取方法和ANN方法的改进:通过分析预报因子与预报量之间相关系数的空间分布,利用相关性较大的主要影响区域提炼出的组合预报因子可以消除单站因子的局限性,相比传统方法,改进的选取方法获取的预报因子与预报量之间的相关性都有不同程度的提高,最高达到17%。改进的ANN方法在网络训练中可以自动网络结构和学习训练参数,还能有效的解决网络模型泛化能力差和局部极小等问题。通过拟合正弦曲线的试验,改进算法与标准函数的拟合曲线更为接近,平均误差较小,拟合效果优于传统ANN算法。 (4)强对流天气潜势预报建模技术:对比3种预报方法对新样本的试报结果,检验结果表明,改进ANN方法的预报效果最优,ASOM方法次之,PRO方法预报结果最差,并且3种预报方法对白天(北京时08:00-20:00时段)的预报效果比晚上(北京时20:00-08:00时段)的预报结果要好。 (5)典型冰雹天气过程的诊断:冰雹发生前,对流有效位能(CAPE)有一个明显增大的过程,只。廓线呈弓状,与之相对应,对流抑制能量(CIN)有一个减小的过程,使得层结不稳定显著加大,同时,0-3km垂直风切变(SHR)明显增大;造成降雹的超级单体风暴,在发展成熟阶段,多普勒雷达图上呈现出弓形回波、底层弱回波区和中高层悬垂回波区及三体散射现象,降雹前垂直液态含水量(VIL)出现明显跃增现象。 (6)BJ-RUC系统对地面基本要素的预报效果的评估:研究结果表明,系统对2m温度、10m风速、逐1h降水量的预报结果整体偏高,对2m相对湿度的预报偏低,平均误差随着预报时效的增长逐渐增大,0-12h内的预报性能优于12-24h,同时,系统能很好的预报出各要素的日变化,2m温度的预报与实况最为接近。整体上,BJ-RUC系统对高空和地面要素的预报性能较好。 (7)冰雹天气单站点的短时预报技术:4种天气型预报结果的平均临界成功指数(CSI)为15.8%,因为受选取样本的限制,冰雹样本占总样本的比例较低,造成虚假报警率(FAR)较高。同时,K指数、(T-TD)850、V300、θse950均是冰雹天气预报的较好消空因子。 (8)冰雹临近预报和提前识别技术:雹云提前识别模型的预报结果CSI达到82%,冰雹预警模型的预报结果CSI达到了90%。相比基于单参数统计阈值的雹云提前识别和预警方法,利用选取指标建立的提前识别和预警模型对冰雹的预报效果更好。
【学位授予单位】:兰州大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:P456

手机知网App
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 刘黎平,钱永甫,王致君;平凉地区云的雷达回波和降水的气候特征[J];高原气象;1997年03期
2 俞小鼎;郑媛媛;张爱民;姚叶青;方翀;;安徽一次强烈龙卷的多普勒天气雷达分析[J];高原气象;2006年05期
3 康凤琴,张强,渠永兴,冀兰芝,郭学良;青藏高原东北侧冰雹微物理过程模拟研究[J];高原气象;2004年06期
4 康凤琴,张强,马胜萍,乔艳君,郭学良;青藏高原东北边缘冰雹形成机理[J];高原气象;2004年06期
5 赵红岩,汤懋苍,杨瑜峰,康凤琴,费晓玲,祝小妮;西北区冰雹分布及与地温场的相关分析[J];高原气象;2004年06期
6 田利庆,许焕斌,王昂生;雹云机理新见解的观测验证和复现[J];高原气象;2005年01期
7 付双喜,安林,康凤琴,李宝梓,李照荣,何金梅;VIL在识别冰雹云中的应用及估测误差分析[J];高原气象;2004年06期
8 肖辉,吴玉霞,胡朝霞,李宏宇,雷恒池,洪延超,黄美元,樊鹏,梁谷,屈铁木;旬邑地区冰雹云的早期识别及数值模拟[J];高原气象;2002年02期
9 李宏刚,吕辉,李刚;一种BP神经网络的改进方法及其应用[J];中国工程科学;2005年05期
10 江吉喜,范梅珠;夏季青藏高原上的对流云和中尺度对流系统[J];大气科学;2002年02期
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 王咏薇;CAPE等环境参数在强对流风暴分析中的应用研究[D];南京气象学院;2004年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 曹梅盛;北半球冰川物质平衡的突变[J];冰川冻土;1999年03期
2 徐建中,孙俊英,任贾文,秦大河;中国第二次北极科学考察沿线气溶胶成分分析[J];冰川冻土;2005年02期
3 刘玉莲,吴洪宝,李栋梁,宋丽华,沈永平,张健,刘学华;哈尔滨气温增暖倾向和季节循环的年代际差异[J];冰川冻土;2005年05期
4 王宝鉴;黄玉霞;陶健红;李栋梁;王鹏祥;;西北地区大气水汽的区域分布特征及其变化[J];冰川冻土;2006年01期
5 苏布达;王国杰;姜彤;;西北地区45a来降水异常的时空变化及其标度特征[J];冰川冻土;2007年02期
6 杨金虎;沈永平;王鹏祥;杨启国;;中国西北近45a来极端低温事件及其对区域增暖的响应[J];冰川冻土;2007年04期
7 姚玉璧;王润元;尹东;邓振镛;张秀云;;黄河首曲草地气候变化及生态效应[J];冰川冻土;2007年04期
8 沈宏彬,陶祖钰,张义;成都双流机场一次多雷暴天气的雷达回波分析[J];北京大学学报(自然科学版);2003年01期
9 邵海荣,贺庆棠,阎海平,侯智,李涛;北京地区空气负离子浓度时空变化特征的研究[J];北京林业大学学报;2005年03期
10 刘引鸽;张掌权;惠崇江;;宝鸡渭北冰雹成因及其对策[J];宝鸡文理学院学报(自然科学版);2006年03期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 周后福;张苏;张美根;钱玉萍;;江淮地区雨凇天气形势及其垂直结构特征[A];大气物理、云雾物理人工影响天气技术经验交流及学术研讨会论文集[C];2004年
2 年里亮;柴化全;徐淑米;李群;罗莉;;怀远县人工增雨作业实例分析与水汽条件探讨[A];大气物理、云雾物理人工影响天气技术经验交流及学术研讨会论文集[C];2004年
3 黄香杏;卢伟萍;梁科;李生艳;;广西气温预报的一些体会[A];2004年广西气象学会学术年会论文选集[C];2004年
4 刘国忠;;滇、黔、桂三省(区)交界处致洪暴雨的特征分析[A];2004年广西气象学会学术年会论文选集[C];2004年
5 李艳萍;;地理信息系统与气象的融合应用[A];2004年广西气象学会学术年会论文选集[C];2004年
6 王小坚;吴坤悌;陈明;李凡;;海口市供电量与气象条件关系分析及预测[A];2005年泛珠三角气象学术研讨会论文选集[C];2005年
7 王锡东;陈涛锋;;2001年夏季海口美兰机场清晨一次雷雨天气的分析[A];2005年泛珠三角气象学术研讨会论文选集[C];2005年
8 汤俊;;贵阳市3.28经典超级单体雷达资料分析[A];2005年泛珠三角气象学术研讨会论文选集[C];2005年
9 池再香;胡跃文;白慧;;“2003.1”黔东南暴雪天气过程及其对称不稳定分析[A];第二届贵州省自然科学优秀学术论文评选获奖论文集(2007年)[C];2007年
10 车正浩;邢丽燕;;秋季一次雷达盲区中强对流天气过程分析[A];黑龙江省气象科技交流会论文集[C];2006年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 王慧;青藏高原正涡度源的形成及其对中国东部梅雨的影响[D];南京信息工程大学;2005年
2 尚爱军;陕北长城沿线风沙区农业可持续发展研究[D];西北农林科技大学;2003年
3 杨桂芳;兰州三万年以来古气候演化与古环境重建[D];中国地质大学;2003年
4 延军平;陕甘宁老区生态贫水化与生态管理模式研究[D];西安理工大学;2003年
5 王学忠;北极海冰气候变率的模拟研究[D];南京气象学院;2004年
6 杨文坎;GIS支持下的越南农业气候资源及其区划的研究[D];南京气象学院;2004年
7 高辉;南半球大气环流的季节和年际变化及其对东亚夏季风的影响[D];南京气象学院;2004年
8 覃丹宇;梅雨暴雨云团的卫星观测及其形成和发展机理研究[D];南京气象学院;2004年
9 姚学祥;中尺度对流复合体的动力诊断与数值模拟研究[D];南京气象学院;2004年
10 毕宝贵;中尺度地形对陕南暴雨的影响研究[D];南京气象学院;2004年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 王勇;台风“海棠”登陆前后螺旋雨带结构及特征与暴雨的关系[D];南京信息工程大学;2007年
2 金宏忆;基于多普勒天气雷达的低空急流自动识别方法的探讨[D];南京信息工程大学;2007年
3 肖现;傅立叶相位技术在雷达回波移动矢量特征分析中的应用研究[D];南京信息工程大学;2007年
4 谢从刚;基于多普勒天气雷达和SAFIR 3000与ADTD闪电定位系统的雷电监测[D];南京信息工程大学;2007年
5 胡先锋;江西省雷暴活动时空变化特征及雷电灾害的研究[D];南京信息工程大学;2007年
6 李想;我国十大江河流域降水和温度长期变化趋势的研究[D];中国气象科学研究院;2005年
7 李薇;人工影响天气中多普勒雷达资料的分析与应用[D];南京信息工程大学;2005年
8 郑峰;一次台风倒槽暴雨过程的诊断分析及预报研究[D];南京信息工程大学;2005年
9 于华英;多普勒雷达探测资料的云模式数值模拟试验[D];南京信息工程大学;2005年
10 万仕全;基于相空间重构技术的我国旱涝时空分布研究[D];南京信息工程大学;2005年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 郑永光;张春喜;陈炯;陈明轩;王迎春;;用NCEP资料分析华北暖季对流性天气的气候背景[J];北京大学学报(自然科学版);2007年05期
2 孟斌,冯永杰,翟玉庆;前馈神经网络中BP算法的一种改进[J];东南大学学报(自然科学版);2001年04期
3 林学椿,张素琴;1998年中国特大洪涝时期的环流特征[J];地球物理学报;2000年05期
4 陆渝蓉,高国栋,朱超群,翟盘茂;江淮地区旱涝灾害年份的水分气候研究[J];地球物理学报;1996年03期
5 巢纪平,叶笃正;正压大气中的螺旋行星波[J];大气科学;1977年02期
6 ;初论西风带和热带辐合带环流系统的相互作用[J];大气科学;1977年02期
7 李鸿洲,梁佩婰,梁幼林;长江中下游汛期长期旱涝预报与500毫巴环流型及其变化[J];大气科学;1977年03期
8 曾庆存;斜压大气中的特征波动和地转适应过程[J];大气科学;1978年01期
9 郭本瑜;数值天气预报中的差分方法——非线性差分格式的误差估计[J];大气科学;1978年02期
10 曾庆存;计算稳定性的若干问题[J];大气科学;1978年03期
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 戴泽军;湖南省有限区域数值天气预报系统的实现和初步数值模拟试验[D];南京气象学院;2003年
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 曾勇;陈定梅;史华锋;;西藏山南地区浪卡子县罕见强冰雹成因分析[J];西藏科技;2009年03期
2 张君;赵俊荣;王存亮;;冰雹天气的多普勒雷达产品分析[J];安徽农业科学;2008年25期
3 陈晓红;郝莹;周后福;鲁俊;;一次罕见冰雹天气过程的对流参数分析[J];气象科学;2007年03期
4 王若升;董安祥;樊晓春;王丽娜;;溃变理论在西北地区冰雹天气预报中的应用[J];干旱气象;2006年02期
5 蔡国盛;咸阳机场一次冰雹天气的中尺度分析[J];陕西气象;1997年04期
6 罗律;;粤北地区一次初冬冰雹天气特征分析[J];农村经济与科技;2008年02期
7 唐熠,姚立宏,薛荣康,周文志;多普勒雷达风廓线产品应用初探[J];广西气象;2005年02期
8 邱继玲;尚新美;关磊;孔令喜;;梁山县冰雹天气气候特征分析[J];山东气象;2005年04期
9 应冬梅,郭艳;江西省一次强对流天气的多普勒天气雷达分析[J];江西气象科技;2003年03期
10 吉惠敏;冀兰芝;王锡稳;李文莉;;一次强对流天气综合分析[J];干旱气象;2006年02期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 袁薇;俞小鼎;;2002-2008年京津冰雹灾害气象特征的初步分析[A];第28届中国气象学会年会——S7城市气象精细预报与服务[C];2011年
2 黄元森;张信华;郑琳;余建华;;一次罕见冰雹天气过程的特征分析[A];第27届中国气象学会年会灾害天气研究与预报分会场论文集[C];2010年
3 张玉民;张学贤;王德育;;淮北大风、冰雹和短时强降雨强对流天气多普勒雷达资料特征的对比分析[A];第27届中国气象学会年会雷达技术开发与应用分会场论文集[C];2010年
4 吴宏议;翟亮;;北京一次致灾冰雹天气过程分析[A];第28届中国气象学会年会——S3天气预报灾害天气研究与预报[C];2011年
5 王丛梅;张晓蕾;;2011年5月26日邢台冰雹天气雷达回波特征分析[A];第28届中国气象学会年会——S1第四届气象综合探测技术研讨会[C];2011年
6 丁爱萍;彭小燕;陈爱玉;李超;黄亮;;2009年初夏两次冰雹天气雷达产品特征对比分析[A];第28届中国气象学会年会——S1第四届气象综合探测技术研讨会[C];2011年
7 柯文华;林伟旺;谢雪君;管习权;;一次小概率灾害天气特征及预报预警探讨[A];第27届中国气象学会年会灾害天气研究与预报分会场论文集[C];2010年
8 李艳红;闫小利;;焦作冰雹天气特征及其天气形势[A];推进气象科技创新加快气象事业发展——中国气象学会2004年年会论文集(下册)[C];2004年
9 王宏;林长城;郑丽萍;陈彬彬;余永江;;闽西北冰雹的时空特征与天气形势分析[A];第28届中国气象学会年会——S3天气预报灾害天气研究与预报[C];2011年
10 张琪;陈爱玉;陈铁;李超;陈聪;;南通市冬、夏季槽前类冰雹成因的对比分析[A];“推进气象科技创新,提高防灾减灾和应对气候变化能力”——江苏省气象学会第七届学术交流会论文集[C];2011年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 本报记者 王兵 通讯员 沈爱华;长缨在手缚苍龙[N];中国气象报;2011年
2 于文静;近期我国为何频频出现“暴雨和强对流天气”[N];新华每日电讯;2008年
3 ;强对流天气灾害分类[N];中国气象报;2010年
4 新华社记者 姚润丰;今年狂风暴雨雷电为何“遍地开花”?[N];新华每日电讯;2004年
5 徐继延本报记者 万亮发;我市今明两天将出现较大降水降温[N];抚州日报;2007年
6 本报记者 曹宇阳;成都出现10级以上大风几率较小[N];成都日报;2010年
7 记者 林琳 通讯员 蒙嘉川;强对流天气潜势预报新鲜出炉[N];中国气象报;2006年
8 王晓军实习生 张东隅;今明两天我市有大到暴雨[N];重庆日报;2008年
9 王瑾;上海短时强对流预警平台建成[N];中国气象报;2008年
10 本报记者 黄俊;及时预防+合理自救=最低损失[N];闽西日报;2005年
中国博士学位论文全文数据库 前5条
1 闵晶晶;京津冀地区强对流天气特征和预报技术研究[D];兰州大学;2012年
2 王晓峰;复杂下垫面环境上海局地强对流天气研究[D];中国气象科学研究院;2013年
3 张立祥;东北冷涡中尺度对流系统研究[D];南京信息工程大学;2008年
4 王瑾;基于强对流数值模拟的贵州冰雹识别及临近预报方法研究[D];中国气象科学研究院;2008年
5 周率;西昌卫星发射场区中尺度强对流天气研究[D];南京信息工程大学;2005年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 常平;鲁西北地区强对流天气预报关键技术研究[D];兰州大学;2010年
2 石慕真;黑龙江省强对流天气特征初步分析[D];兰州大学;2011年
3 覃文娜;江苏省冰雹发生规律及数值模拟技术研究[D];南京信息工程大学;2012年
4 廖向花;利用多源气象资料对重庆冰雹的综合研究[D];兰州大学;2010年
5 许霖;湖南强对流天气特征统计分析与数值模拟研究[D];南京信息工程大学;2011年
6 杜坤;多尺度资料在强对流天气预报中的应用[D];南京信息工程大学;2011年
7 石燕茹;多普勒雷达短时临近预报技术研究[D];南京信息工程大学;2011年
8 王雪芹;淮河流域典型强对流天气卫星遥感监测分析[D];南京信息工程大学;2012年
9 吴剑坤;我国强冰雹发生的环境条件和雷达回波特征的初步分析[D];中国气象科学研究院;2010年
10 敖杰;湖北保康冰雹形成机理与人工防雹数值研究[D];南京信息工程大学;2012年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026