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本文利用最优化方法,对2006年5月到2007年6月汕头市新一代天气雷达基数据资料与对应时段的粤东沿海29个自动站雨量作Z—I关系研究,研究适合当地天气气候特征的雷达定量测量降水计算关系式,力求为雷达定量测量本地降水工作建立基础,发挥汕头天气雷达在定量测量降水中的作用。对强降水的历史气候规律进行了总结,对2006年5月-2008年8月的强降水过程中的雷达资料进行分析,着重研究汕头市2007年4月17日大暴雨过程、6月连续强降水过程,2008年4月20日大暴雨过程和7月30日台风“凤凰”外围影响造成强降水的几次天气过程,总结强降水过程中雷达资料的变化特征。在两项研究的基础上,开发出用汕头雷达基数据作本地强降水短临预报的业务系统。主要结论和创新点如下:
1、计算所得最适合本地的Z—I关系式为Z=155*I1.7,比CINRAD应用的通用Z—I关系式略优。每一次天气过程中的Z—I关系是不一致的。按距离分组计算Z—I关系反演的雨量更接近实际降雨情况,能减少降雨估计误差。用Z—I关系反演雨量时,对于系统性降水反演较好,而对局地性降水反演较差。随着站点距离增大,定量测量降水的误差也随之增大。
2、汕头市的强降水天气主要发生在3-9月,前汛期强降水与冷空气活动密切相关,后汛期强降水与热带系统活动相关。年平均强降水时数为11-12次,有明显日变化特征。强降水的产生通常是在锋面系统、低空切变、高空槽、台风环流或季风槽等天气背景的影响下,由中小尺度系统直接产生。多普勒雷达强度图上的“弓”形回波、出现40到55dBz的雷达回波反射率因子核、速度图上的逆风区、中尺度辐合区都是强降水回波的重要特征。强降水回波的移动与700hPa气流关系密切。通过正负速度区的变化及零速度线的形状等现象分析高低空风场的结构,进而可以判断高低空的水平、垂直运动等,对暴雨的强度和落区都有很好的指示意义。完整雷达风廓线的出现、维持、破坏是强降水出现和结束的表现。
3、用850hPa风场和本站物理量作强降水分型判据,制作基于雷达基数据的短时临近预报系统,实现了强降水回波中风暴块的自动识别,通过计算重心、面积以及700hPa测风,用外推方式作出强降水的临近预报,并构建强降水预警信息的发布模式。