风廓线雷达资料在灰霾天气分析中的应用
风廓线雷达在北京地区一次强沙尘天气分析中的应用
风廓线雷达在北京地区一次强沙尘天气分析中的应用刘超;张碧辉;花丛;张恒德;吴东丽【期刊名称】《中国环境科学》【年(卷),期】2018(038)005【摘要】基于北京地区逐小时风廓线雷达数据、大气成分观测数据以及地面常规观测资料对2017年5月3～7日一次沙尘天气过程进行了研究.结果表明:受蒙占气旋影响,全国多地出现空气质量严重污染,其中北京PM10浓度达到严重污染级别时间超过30h.通过对边界层内水平风场、垂直速度以及大气折射率结构常数等要素进行分析,研究发现沙尘爆发前,边界层内出现平均风速达到14.8m/s的西北急流核,该急流核的建立有利于将高层沙尘粒子向近地面传输,而沙尘爆发阶段边界层通风量较前期增加31.6％,中低层的通风量逐渐占据主导地位,使近地面PM10浓度出现爆发性增长.此外,整个沙尘天气过程中,以弱下沉运动为主,垂直速度在1m/s以下,而沙尘天气爆发前,边界层内出现强烈垂直下沉运动,达到5.3m/s.同时,大气折射率结构常数出现1.0×10-16的高值中心.二者均先于地面污染物浓度的变化,预报时间提前量为8～9h,可为今后沙尘预报提供一定参考.【总页数】7页(P1663-1669)【作者】刘超;张碧辉;花丛;张恒德;吴东丽【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;国家气象中心,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】X51【相关文献】1.风廓线雷达资料在灰霾天气分析中的应用 [J], 黄奕丹;陈锦鹏;吴建成;杨德南2.2010年内蒙古中西部地区一次强沙尘暴的天气分析 [J], 杨彩云3.边界层风廓线雷达资料在北京夏季强降水天气分析中的应用 [J], 古红萍;马舒庆;王迎春;李炬;曹晓彦4.乌鲁木齐风廓线雷达资料在暴雨天气分析中的应用 [J], 阿不力米提江·阿布力克木;于碧馨;李海燕5.螺旋度在一次强沙尘暴天气分析中的应用 [J], 陶健红;王劲松;冯建英因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
风廓线雷达资料在强对流天气预报中的应用
风廓线雷达资料在强对流天气预报中的应用风廓线雷达资料在强对流天气预报中的应用1. 引言强对流天气是指发生在大气层中的强烈垂直运动，伴随着强风、大雨、冰雹、龙卷风等天气现象。
由于其突发性和破坏力，强对流天气对人类社会和经济活动造成了极大的威胁。
因此，准确预报强对流天气对于社会和经济的安全十分重要。
本文将探讨风廓线雷达资料在强对流天气预报中的应用。
2. 风廓线雷达技术简介风廓线雷达是一种利用雷达探测大气中散射物体（如悬浮在空气中的小颗粒）的运动信息的仪器。
通过测量散射物体的速度和方向，风廓线雷达可以提供大气中不同高度层的风场信息。
它的工作原理是利用雷达向大气中发射微波脉冲，当这些脉冲与散射物体相互作用时，一部分能量被散射回传到雷达接收器，从而获得风场信息。
3. 风廓线雷达资料的获取与分析风廓线雷达通过不断扫描天空，得到一系列垂直方向上的雷达回波，然后通过信号处理和算法分析，可以得到各个高度层的风速和风向资料。
这些资料可以进行可视化展示，如风廓线图，也可以转换为水平风场图和垂直风剖面图等形式。
在强对流天气预报中，通常会将这些资料与其他观测数据、模型预报等数据进行综合分析，以提高预报的准确性。
4. 风廓线雷达资料在强对流天气预报中的应用4.1 预测对流系统演化强对流天气的演化过程往往与形成对流云的热力学条件和上升运动有着密切的关系。
风廓线雷达可以提供对流云中的气旋度和辐合度等参数，通过分析这些参数的变化，可以预测对流系统的演化趋势。
例如，当气旋度增强和辐合度增大时，预示着对流云将继续发展并可能引发强对流天气。
4.2 定量降水预报强对流天气常常伴随着大雨和冰雹等降水现象。
风廓线雷达可以提供不同高度层的降水强度和降水型态信息，通过分析这些信息，可以定量预报降水的强度和分布范围。
同时，风廓线雷达还可以检测到雨滴的径向速度，通过测量径向速度的变化，可以判断降水颗粒的类型，从而更好地预测降水过程中的冰雹等极端天气。
风廓线雷达资料在强对流天气预报中的应用
风廓线雷达资料在强对流天气预报中的应用风廓线雷达资料在强对流天气预报中的应用近年来，随着气候变化的影响，强对流天气频繁发生，给人们的生产生活带来了巨大的影响和威胁。
预测和预警强对流天气成为了气象科研和应用中的一大挑战。
传统的天气预报模式在强对流天气预报上存在着一定的局限性，因此，寻找更加有效和精确的预报手段显得尤为重要。
风廓线雷达作为一种新兴的观测技术，具备了高时空分辨率、多参数获取等特点，在强对流天气预报中发挥着重要的作用。
其能够获取大气中空间的风场竖直分布，通过分析风场的变化来预测和评估强对流天气的形成和发展情况。
接下来将从风廓线雷达测量原理、数据处理、常见强对流天气及其预警等方面来探讨风廓线雷达在强对流天气预报中的应用。
首先，风廓线雷达通过利用微波辐射和散射原理来对大气中的水汽和气溶胶进行探测和分析。
它通过测量对流运动中微尺度涡旋，来监测和研究强对流天气的动力学过程。
其高时空分辨率的特点，使其能够提供准确的风场资料，有助于预测和研究强对流天气的发展趋势。
其次，风廓线雷达获取的数据需要经过一系列的处理和分析才能得到有用的信息。
数据处理包括噪声去除、径向速度和谱宽的计算、资料回波的展示等工作。
而风廓线雷达能够获取到的多种参数信息，包括径向速度、谱宽、波形反射率系数等，对强对流天气的预报和研究有着重要的意义。
在强对流天气的预测中，风廓线雷达能够提供大量的资料，如对流风暴的位置、强度以及动力学特征等。
其中，它对于积云的观测和预报有着独特的优势。
通过实时观测积云的风场变化，可以预测积云增长和发展过程中的强对流活动，提前发布预警信息，减轻可能的灾害和损失。
此外，风廓线雷达还可以用来观测和分析雷暴中的强风、冰雹等天气现象。
通过观测冰晶颗粒的风速和大小，可以判断冰雹的发生和发展趋势，提前做出预警预报，以保护人们的生命财产安全。
同时，强风也是强对流天气中常见的现象，通过观测强风的风速和分布，可以提前预警并采取相应的防范措施。
风廓线雷达资料在灰霾天气分析中的应用
１可见 ，风速与能见度的相关性并不是很高，这是 因为地面
１ ６ ０ ０ ｍ 风速 开 始减 小 ，当风速 小 于 ｌ Ｏ ｍ ／ ｓ 时地 面能 见 度开 始 下 降 ，而后 风速 持续 减 小 ，到 了 ９日 （ 图６ ）， ｌ ６ ０ ０ ｍ 以下 的风 速 以小 于 ５ ｍ ／ ｓ 的 风速 为 主 ，造 成 ９日至 ｌ ０日能 见度 小
于５ ｋ ｍ， 出现严 重 的污染 天 气 。 ７所 示 ， Ｉ １日 ｌ ６ ０ ０ ｍ 以
时 ，能见 度在 ｌ Ｏ ｋ ｍ 左 右 ，出现轻 度灰 霾 天气 ；当水 平 风速
减小时，能见度随之降低 ，并且较小的水平风速持续时间长
注： 相 关 系数 在 ０ ． Ｏ １ 置 信水 平下 显 著 。
时 ，能见度越低 ，甚至降低至 ５ ｋ ｍ以下 ，出现严重 的污染天
气 。表 明在 ８ ０ ０ ～１ ６ ０ ０ ｍ 的高 度层 上 ，水 平 风速 的减 小 趋势
表１ ２ ０ １ ４ 年 ６月 至 ２ ０ １ ５年 ２月 能见 度 和 地 面气 象 要素 间 的相 关性 分析 图１ 能 见度 与 各 高度层 水 平风 速 的相 关 分析 筛选出 ２ ０ １ ４ 年 ９月至 ２ ０ １ ５ 年２ 月 上海 徐 家 汇 的灰 霾天
气， 并分别计算 高度层为 ７ ６ ０ ～ｌ Ｏ ０ ０ ｍ、 １ ０ ６ ０ ～１ ３ ０ ０ ｍ、 １ ３ ６ ０～ １ ６ ０ ０ ｍ 的平均高度层风速 ，将出现灰霾天气时的 Ｅ ｔ 平均能见 度分别与这三层的 日平均风速进行对比分析 （ 图 ２ ），可以 看出 ：出现灰霾天气时 ，在 ８ ０ ０ ～１ ６ ０ ０ ｍ 高度上的水平风速 不会超过 ２ ０ ｒ ｒ ｇ ｓ ，大多数风速在 ｌ Ｏ ｍ／ ｓ以下 ，偶尔风速较大
风廓线雷达资料在聊城霾天气过程分析中的应用
地球科学与环境工程河南科技Henan Science and Technology总第801期第7期2023年4月收稿日期：2022-09-12基金项目：山东省气象局预报员专项“风廓线雷达在鲁西秋冬季霾预报中的应用研究”（SDYBY2016-14）；聊城市气象局气象科学技术研究项目“边界层风场对聊城灰霾天气的影响研究”（2020lcqx02）联合资助。
作者简介：纪凡华（1984—），男,本科,高级工程师,研究方向：环境天气预报与服务工作。
风廓线雷达资料在聊城霾天气过程分析中的应用纪凡华1，2徐娟2孔宁宁2王鑫燕2(1.山东省气象防灾减灾重点实验室，山东济南250000；2.聊城市气象局，山东聊城252000)摘要：【目的】通过分析CLC-11-D 型边界层风廓线雷达资料，以期提高环境气象预报水平。
【方法】统计2015—2020年霾天气过程中的大气边界层高度和风场特征。
【结果】霾日数年平均为62d ，呈逐年减少趋势；霾在冬季发生最多，其次是春季，冬春季霾日数占全年霾日数的82.1%；地面~1000m 大气层霾出现的概率随风速增大而减小，风速≤6m·s -1最有利于霾的形成、维持和发展，6m·s -1<风速≤8m·s -1时霾减弱，风速>8m·s -1有利于霾的消散；1000~1500m 大气层风速≤8m·s -1最有利于霾的形成、维持和发展；1500~2100m 大气层2.1m·s -1<风速≤6m·s -1最有利于霾的形成、维持和发展；2100~3000m 大气层4.1m·s -1<风速≤8m·s -1最有利于霾的形成、维持和发展；地面~1500m 大气层霾出现时风向没有明显的规律，1500m 以上大气层西北风、西风最有利于霾的生成；925hPa 和850hPa 天气系统演变对霾天气的生成、发展、维持和消散具有指示意义。
风廊线雷达资料的螺旋度计算及其在强对流天气分析中的应用的开题报告
风廊线雷达资料的螺旋度计算及其在强对流天气分析中的
应用的开题报告
一、选题背景和意义
随着气象技术的不断发展，风廊线雷达（Doppler雷达）在强对流天气监测中的应用越来越广泛。
风廊线雷达可以提供较高分辨率的三维速度数据，能够揭示强对流天气的结构特征和演变过程，对预警和预报具有重要意义。
但是，在风廊线雷达资料的应用中，如何准确地计算螺旋度，对于对风场的定量描述和强对流天气诊断至关重要。
因此，本文选取风廊线雷达资料的螺旋度计算及其在强对流天气分析中的应用作为研究课题。
二、研究内容和步骤
本研究主要包括以下内容：
1.风廊线雷达基本原理的简介和数据处理方法的介绍。
2.螺旋度的定义和计算方法的探讨。
根据螺旋度的定义，将其的计算方法分为两类：数值微分法和解析法。
针对不同方法的适用范围和精度进行分析和比较，选取最优的计算方法。
3.探究螺旋度在强对流天气分析中的应用。
螺旋度可以反映天气系统的纵向涡旋结构，分析其空间分布和演变过程可以揭示强对流天气的发生机制和演变特征。
4.基于实测资料进行案例分析，验证螺旋度在强对流天气分析中的应用效果，并总结计算方法的应用注意事项。
三、研究成果和意义
本研究将探索螺旋度计算的最优方法，并将其应用于强对流天气的分析中，为对风场的定量描述提供了有效的手段。
通过案例分析，可以更加准确地预报和诊断强对流天气，提高气象预警和服务的能力。
同时，本研究还可以为其他领域利用雷达数据的研究提供参考。
风廓线雷达资料在聊城霾天气过程分析中的应用
风廓线雷达资料在聊城霾天气过程分析中的应用风廓线雷达资料在聊城霾天气过程分析中的应用近年来，我国大气污染问题日益突出，霾天气频发成为人们关注的焦点。
聊城作为山东省的一个地级市，同样也受到了严重的霾天气的困扰。
为了更好地了解和掌握聊城霾天气的形成机制和演变规律，科学家们运用风廓线雷达技术对其进行了深入研究，并取得了一定的成果。
风廓线雷达是一种能够对大气中的风场进行连续、自动、实时观测的仪器。
它通过利用雷达波束的多普勒频移信息和散射回波的强度，可以获取到大气中不同高度上的风速、风向和垂直风切变等信息。
这些信息对于分析大气微观环流、研究天气过程具有重要意义。
在聊城霾天气分析中，风廓线雷达数据的应用十分关键。
首先，通过风廓线雷达可以获取到不同高度上的风场特征，帮助科学家们了解霾天气的输送路径和来源地。
研究表明，在聊城霾天气过程中，水平风速和方向发生了明显的变化。
风廓线雷达数据显示，霾天气过程中，低层湿度较高，水汽含量较大，而垂直风切变较小，这有助于湿度的积聚和水汽的累积。
通过分析风廓线雷达数据可以确定霾天气的输送路径，找到可能的源地，进而进行有效的控制和治理。
其次，风廓线雷达还可以用于分析霾天气的演变过程。
研究发现，聊城霾天气过程中存在明显的辐合现象。
在风廓线雷达中，我们可以观测到不同高度上的风速和风向的变化，进而分析气团的辐合和辐散情况。
辐合意味着气团的汇聚和累积，有利于污染物在大气中的积累和扩散，从而形成了霾天气。
通过风廓线雷达的辐合分析，可以预测霾天气的演变趋势，提前采取措施，减少污染物的排放，缓解霾天气的发生。
此外，风廓线雷达还可以对霾天气的垂直结构进行分析。
霾天气的形成和发展与大气垂直结构密切相关。
风廓线雷达可以获取到大气中不同高度上的湿度、温度和风速等信息，可以重建出大气的垂直剖面，帮助科学家们了解霾天气的垂直分布特征。
研究发现，聊城霾天气过程中，低层湿度较高，温度较低，而高层湿度较低，温度较高，这为霾天气的形成提供了条件。
风廓线雷达资料在灰霾天气分析中的运用
工 作 研 究农业开发与装备 2019年第8期摘要：阐明了风廓线雷达的主要概述，利用河北省保定风廓线雷达资料，分析了保定上空水平风速与能见度的关系，进而研究了能见度与环境污染、气象以及风速等方面的关联，最后通过实际案例提出风廓线雷达资料在灰霾天气分析中的实际运用，旨在为相关人员提供微薄的参考帮助。
关键词：风廓线雷达资料；灰霾天气；运用探析0 引言充分利用风廓线的雷达资料，能够分析出能见度和风速之间的实际关联，最终结果显示，当处于800～1 600 m的高空时，水平的风速约为10 m/s，持续的时间也会较长，随着能见度的降低风速就会明显减小，风速越小，则能见度也会下降。
当实际风速为5 m/s的时候，就非常有可能会发生较为严重的霾。
在应用风廓线的雷达资料对灰霾天气展开深入分析时，能够发现当风廓线中的雷达对风场展开检测时，拥有一定程度的实时性，可以在第一时间发觉风速的转变方向，从而及时判断出污染物会朝那个方向传播扩散，可以对灰霾天气做出短时间的预测预报，根据预测展开措施，从而可以有效预防灰霾天气的出现。
1 风廓线雷达的主要概述1.1 风廓线雷达的概述风廓线雷达的工作原理是利用空中湍流大气作为探测目标，用一定的频率和方向发射电磁能脉冲。
如果电磁能脉冲遇到大气湍流，能量就会散射，有一小部分后向散射能量返回雷达，雷达再通过数据分析计算目标的距离。
利用雷达检测各层大气的数据累绘制大气的轮廓。
风廓线雷达在探测方面有较强的优势，可以针对大气之中的三维风场展开有效探测，如果大气中的水平保持在较为平稳的状态时，就可以通过逐次法针对东、南、西、北四个方向的倾斜波束，针对天顶波束上实际距离多普勒的频移速度，并将处于同等高度波束所指的频移速度展开探测，再将探测数值相互结合得出大气中三维风场的实际情况，而且其还可以在站点的中心位置上，针对风的实际风向展开探测。
在对风场展开实际探测时，风廓线雷达自身具有较强的准确性，且在连续性、实时等方面的性能较强等特点，这些特点都是气球探测仪无法相比的。
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气流图反演风场特征 ，应用在灰霾天气过程分析中其生消的
要的作用，因此提高客观分析风场精度是十分必要的。从表
１可 见 ，风 速 与能见 度 的相 关性 并不 是很 高 ，这 是 因为 地面
观测 所探 测 的风 速是 距 离地 面 ｌ Ｏ ｍ 高 的风 速 ，而是 否会 出现
污染天气与大气混合层高度有着非常重要的联系，混合层高
度较 高 时 ， 就更 有利 大气 污染 物垂 直 方 向上湍 流交 换 。 因此 ， 预测 是 否会 出现 污染 天 气 ，只有 常规 地 面观 测 资料是 远 远不 图１ 能见 度 与各 高度层 水 平风 速 的相关 分 析
分析 ２ ０ １ ４年 ９ 月至 ２ ０ １ ５ 年２ 月风廓线雷达数据 ，把 日 平均能见度与各个高度场 的日平均风速作相关计算 ，探究其
规律。 选 取 上海 地 区一 次灰 霾天 气过 程 ，利 用风 廓线 图和垂 直
对灰霾天气的出现与否有着非常重要的影响 。江斌等［ ３ 】 将合
应用 于 环境 监测 的较 少 。
能见度指的是水平能见度 ，白天能见度指的是在当时的 天气条件下 ，视力正常的人能够从天空的背景里看到和识别
出 目标 物 的最 大水 平距 离 ，夜 间能见 度 指 的是 能够 看 映出大气环境
质 量 ，能见度 的大 小是 描述 环境 污染 程度 的特征 量 。
风廓线雷达资料在灰霾天气分析中的应用
漳州市气象局 黄 奕丹 陈锦鹏 吴建成 杨德 南
［ 摘要 ］ 利 用上 海徐 家汇 ２ ｏ １ ４ 年 ９ 月 ￣２ ｏ １ ５ 年２ 月风 廓 线雷 达资 料 ， 分析 了徐家 汇 上空 水平风 速 与地 面 能见度 的关 系 ， 结果 表 明 ，在 ８ ０ ０ ｍ￣ １ ６ ０ ０ ｍ 高度 上 ，水平 风速 小 于 ｌ Ｏ ｍ ／ ｓ ，且 持 续 时间长 时 ，地 面 能见度 下 降 ，风 速 越小 ，能见 度下 降越 明显 ； 当水 平风 速 小于 ５ ｍ ／ ｓ 时 ，则可 能 出现 严重 灰霾 天气 。结 合风 廓线 资料 ，对 一 次灰 霾天 气进 行 分析 ，发现 风 廓线 雷达 探 测风 场
具有实时性特点，能较快发现风向的变化，进而判断污染物的扩散方向和传送途径 ，能够对灰霾天气作 出短时预报 ；在风廓
线 雷 达垂 直速 度 剖面 图上 ，可 以直 观 地看 出某 时刻 ４ ０ ０ ｍ￣ １ ６ ０ ０ ｍ 存在 上升 气 流 ，当大 气 的垂 直上 升运 动 明显 时 ，会 使近 地面 出现 弱辐 合 区，形 成 小尺 度局 地环 流 ，使 污染物 集 聚 ，较 易 出现污 染天 气 。
天 气成 因。
的高空大气遥感系统 。陈楠等Ｉ ５ Ｊ 将南京地区的某次降水过程
的 风廓 线雷 达数 据 与 自动站 的监 测数 据进 行 比较 ，发 现伴 随
３ 能见 度 与地 面要 素 的关 系
３ ． １环境 污染与 能见 度 的联 系
降水天气的出现 ，雷达数据中的速度谱宽 、垂直速度和折射 率结构数值都显著变大。徐桂荣 卅 利用风廓线雷达分析大 气边界层温度、湿度 的结构及其 日 变化的特点 。目前对风廓 线雷达的研究主要是在风廓线数据的分析和评估上 ，而将其
将２ ０ １ ４ 年 ６月至 ２ ０ １ ５ 年２ 月上海徐家汇气象要素和能 见度资料计算相关系数。为了较好的分析灰霾天时气象要素 和能见度 的关 系，把降水造成能见度降低 的情况排除。从表
１ 可 以看 出 ，风速 与 能见 度 的相关 系数 最 大 ，且 成 正相 关 。 风 场 的时空 变化 规 律在 空气 污染 物 扩散 和传 输 中起 着重
上海空气污染问题 日益严重 ，已逐渐成为城市发展的一
・基 金项 目 ：漳 州市科 技 局科研 项 目 （ ｚ ｚ ２ ０ １ ６ ｊ １ ２）。
２ ０ １ ７年第 ６期 【 总第 １ ２ ６期 ）
５ ７
风 廓 线 雷达 资料 在 灰 霾天 气分析 中的应 用
３ ． ２ 能见 度 与 气象要 素 的相 关性
［ 关 键词 ］ 风 廓线 雷达 灰 霾天 气 监 测分 析 上海
１ 概 述 风廓线雷达对大气三维风场有着较强 的探测能力 ，当大 气水平均匀时 ，风廓线雷达利用逐次探测东 、西 、南 、北 ４ 个倾斜波束指 向与一个天顶的垂直波束指向上的各种距离库
的多 普勒 频移 速 度 ，将 同一层 高度 上 五个 波束 指 向 的多普 勒
大障碍。风对污染物的扩散具有十分重要的作用 ，研究上海 不同探空层次的风场特征 ，以及风随高度的变化规律是分析 上海大气污染的重要依据。利用风廓线雷达对上海上空风场 特征的研究 ， 有利于了解上海地区灰霾天气发生的一般规律 ， 提高环境气象的预测预报准确率 。
频移速度探测值合并求 出某地上空的三维风场【 １ ］ 。它能够在 站点的正方位对风进行实时探测。由于风廓线雷达探测风场 准确度高 、有着实时 Ｉ 生 与连续性的特征，是 目前气球探空仪 所不能比拟的，对天气预报有着很大作用 ，并且能够提高环
境 监测 的准确 性 。
２ 资料 与方 法
通常在大气环境监测 中，人们对大气污染情况的直观反
映是 能见 度 。 收集 ２ ０ １ ４ 年 ６月至 ２ ０ １ ５ 年２ 月上 海徐 家 汇 的
地面观测资料 ，通过计算得到各项气象要素与能见度之间的
相关性。
王开燕 等 【 ２ 】 利 用广州 南 沙地 区的风廓 线 雷达 资料对 ２ ０ ０ ８ 年 ７ 月至 ２ ０ １ ０年 ６月的灰霾 日 进行了分析 ，得出风速