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江淮地区2007年梅雨期雷达拼图数据和加密自动气象站降水资料的处理分析及初步应用

钤伟妙  
【摘要】:江淮地区2007年梅雨期开始于6月19日,结束于7月26日,长达38天,期间暴雨频发,造成淮河流域自1954年以来最严重的洪涝灾害。本文整理了该时期的两种非常规观测资料,即地基天气雷达拼图资料和加密自动气象站(AWS)逐小时降水资料,对资料进行了处理、分析和检验,为进一步研究梅雨期降水过程的中小尺度特征奠定了资料基础,并利用地面降水观测检验了高分辨率的卫星降水产品CMORPH。研究工作分为以下三个部分: 一.地基雷达拼图资料的生成和检验。利用中国气象科学研究院灾害天气国家重点实验室开发的多普勒天气雷达三维组网系统,实现了江淮地区(28-36oN,110-122oE)29部雷达观测资料的拼接,生成覆盖整个研究区域的高时空分辨率的三维雷达反射率资料。选择热带测雨卫星(TRMM)上测雨雷达(PR)观测的同时同地的三维雷达反射率资料,将两种资料插值到相同的空间分辨率上进行对比,结果表明: (1)两种资料在2.5-4km高度区间十分接近。分析时段内,两种资料在2.5-4km高度上有效廓线(≧18dBZ)数占总廓线数(1696490)的比率接近,分别为6.85%和7.28%(2.5km),7.55%和7.60%(3km),7.98%和7.66%(3.5km),8.27%和7.62%(4km),而且两种资料的回波强度频率分布相似,其峰值均位于20-25dBZ;各个时刻,两种资料的回波强度水平分布对降水面积、降水系统的形状和位置、强回波中心的描述均一致。 (2)在5km及以上高度两种资料的差别较大。与TRMM资料相比,雷达拼图高估了回波强度和降水面积;TRMM资料显示垂直方向最大回波强度出现在5km处(反映出层状云降水区域零度层附近“亮带”的信号),而且从5km到7km回波强度随高度迅速递减,雷达拼图资料在5km处没有明显的回波极大值,从5km到7km回波递减率比TRMM资料小。 二.加密AWS逐小时降水资料的质量控制和格点化。收集了江淮地区2007年梅雨期7127个加密AWS的逐小时降水资料,其中包括555个国家站和6527个区域站,站间平均距离达到约7km。首先,对资料进行严格的质量控制,包括雷达组网拼图检验、时间和空间一致性检验、气候学界限值检验,并订正了虚假降水值;进而采用改进的Cressman插值方法生成一套0.07°×0.07°的逐小时降水格点资料,为了保留局地强降水中心,在插值过程中考虑了不同强度降水量对权重的不同影响;然后,用雷达拼图回波资料定性检验格点降水资料的准确性,还用两种不同交叉检验方法定量检验格点降水资料的精度,降水序列的平均相关系数分别为0.64和0.65,表明该套格点降水资料具有较高的精度;最后,为了进一步检验质量控制后的区域AWS降水资料的质量,仅用这些AWS的观测资料插值生成另一套0.07°×0.07°格点降水资料,并与国家站降水资料对比,二者之差的绝对值有87%不超过2.5mm h~(-1),表明经过质量控制以后的区域站降水资料比较可靠,进一步说明基于所有AWS生成的格点降水资料质量较高。 三.卫星降水产品CMORPH的检验。用基于AWS观测资料生成的格点降水资料检验30分钟8km分辨率的CMORPH卫星降水产品表征梅雨期降水的空间分布和日变化特征的能力,分析时间段为降水量最大、梅雨降水特征最明显的6月29日-7月10日。结果表明:(1)CMORPH逐小时降水的水平分布与地面观测比较一致,二者的形态相关系数平均为0.44;但是CMORPH低估了局地暴雨(10mm h~(-1))在分析时段内平均发生频率(1.10%比1.31%),显著低估了局地大暴雨(20mm h~(-1))的发生频率(0.19%比0.37%)。(2)CMORPH揭示的区域总降水量的日变化特征与地面观测的基本一致,其峰值都出现在北京时早上05时左右,极小值都出现在13时-14时;但是CMORPH低估了08时-13时时段的区域总降水量,其值大约为地面观测的81%,CMORPH高估了21时-01时时段的区域总降水量,其值大约是地面观测的1.22倍。


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