石家庄新一代天气雷达的业务运行与应用研究

【摘要】：为准确监测、预报河北省中南部地区强对流天气,掌握CINRAD/SA型多普勒雷达的性能特点,发挥石家庄新一代天气雷达效益,对石家庄CINRAD/SA雷达运行1年的故障情况进行了统计分析;利用石家庄多普勒雷达的反射率因子、径向速度、风暴追踪信息(STI)、冰雹指数(HI)、垂直积分液态含水量(VIL)、中气旋(M)等产品,结合高空、地面天气形势,通过VAD、EVAD技术计算的风向、风速、散度、和上升速度,对河北省中南部地区强对流天气的环境条件、多普勒雷达回波演变特征进行了分析:研究了太行山对河北省中南部地区强对流天气过程演变的影响;研究了新一代天气雷达产品的文件数据格式,及在新一代气象信息综合分析处理系统(MICAPS)中显示的方法。研究结果表明: (1)CINRAD/SA雷达运行状态与网络保障、计算机性能、机房温度等环境因素密切相关。现场的运行环境对CINRAD/SA雷达的运行状况影响较大。CINRAD/SA雷达发射机和天线控制系统故障较多,是日常维护的重点。为保障雷达正常运行,加强CINRAD/SA雷达网络安全管理、采用高性能计算机、做好雷达维护工作、保障良好的机房环境非常重要。 (2)河北省中南部地区冰雹和短时暴雨在环境条件方面有明显差异,在风向方面:在回波中层,短时暴雨主要为偏东风和偏南风,冰雹主要为偏西风、偏北风,冰雹垂直风向切变的位置比短时暴雨偏高。在风速方面:冰雹平均风速大于短时暴雨,并且在3-6km的高度,风速显著增加,在6-9km达到最大。在冰雹过程前后由上升运动转变到下沉运动的变化过程更为明显。 (3)风暴追踪信息(STI)、冰雹指数(HI)、垂直积分液态含水量(VIL)、中气旋(M)等产品对冰雹有较好的识别和预报能力。反射率因子和速度产品上的“带状”、“钩”状回波是冰雹天气过程的重要特征。在速度产品上,这些回波特征出现的时间超前于反射率因子产品。在冰雹天气过程发生前后,在垂直速度廓线上出现由上升运动向下沉运动的转化,与上升、下沉运动相对应,在散度图上分别为低层辐合、高层辐散和低层辐散、高层辐合的垂直分布。 (4)河北省中南部暴雨在反射率因子产品上常表现为大片的层状云回波中,镶嵌着对流单体群或对流单体带,呈“涡旋状”的回波分布特征。在速度产品上表现为在回波中层,有较强的东南风或偏东风,并且与强降水回波相对应,有“逆风区”和“正”、“负”速度对。随着东南风或偏东风逐步减弱,回波逐步衰亡。从垂直风廓线产品来看,具有低层为暖平流、高层为冷平流的垂直分布特征。 (5)地形切变线一般在30°-210°出现,随着强对流天气的发展,零速度线位置、形状、两侧气流的辐合、辐散均发展变化。这种变化与河北省中南部地区强对流天气的演变密切相关。河北中南部地区强对流天气一般首先在山区出现,由于冷空气南下引起的“下坡效应”,回波在平原地区移动速度加快。回波经过水域地区上空后,常常在强度、范围、高度、移速等方面增强。山区地形在有些情况下,对降水有增幅作用。 (6)通过雷达回波数据的坐标转换,更换BMP图像文件的文件头,调整坐标缩放系数和调色板文件。可实现MICAPS十三类数据格式的转换。