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            個例實錄——未來應用場景更廣泛

            發布時間:2022年07月15日 來源:中國氣象報社

            目前,垂直觀測系統尚未實現業務運行,但依托中國氣象局超大城市氣象觀測試驗項目,北京地區建立了7個地基遙感垂直廓線觀測站,在建黨百年、北京冬奧會等重大活動氣象服務保障和強對流、寒潮等天氣過程監測中發揮了重要作用。觀測產品增強了城市災害性天氣的監測、預警及服務能力,有力支撐北京重大活動及天氣過程服務保障。

            降水潛勢預報應用

            在垂直觀測基本產品的基礎上,基于“天創”系統開發了溫度平流、雷暴指數等表征不穩定層結的融合產品,以及溫、濕、風、水凝物等多要素組合產品,時間分辨率為2分鐘或6分鐘,彌補了探空觀測時次的不足,為對流潛勢預報、降水過程判斷提供了技術支撐。

            今年5月24日,受切變線南壓影響,15時北京海淀觀測站云雷達觀測到云系開始發展,此時水汽、動力條件轉好,各指數產品和溫度平流均表現出一致的不穩定層結加強趨勢。15時45分左右,對流不穩定達到極值,垂直觀測數據顯示,將出現強對流天氣。最終實況與預測結論一致,16時北京海淀站出現對流性降水,此次過程服務效果顯示,在垂直觀測產品的“加持”下,強對流天氣預判發生時間可提前20分鐘。

            降水相態轉換監測應用

            基于微波輻射計和毫米波測云儀觀測資料開發的云水相態識別產品,可對云粒子相態的垂直結構進行分類,用于識別雨雪類型、相態轉換以及演變過程,解決業務中降水的自動識別問題。

            此前針對降水相態的觀測資料較少,特別是對高空大氣中水凝物粒子相態轉化過程缺乏有效的監測手段。在垂直觀測中,毫米波測云儀可根據雨、雪下落速度的區別,利用其獨有的垂直徑向速度產品來判斷雨雪發生時間、相態轉換情況等。2020年2月14日,利用云水相態識別產品和毫米波測云儀徑向速度產品,精密監測了北京海淀站由降雨轉為降雪的過程,監測實況與降水實況變化趨勢一致。

            降水過程精確監測應用

            利用毫米波測云儀等資料開展短臨應用服務,可監測分鐘級云系發展、降水強度和演變過程,實現降水過程的精密監測。

            傳統氣象觀測站多采用翻斗式雨量計,降水量超過一定量才會引起翻轉,從而記錄降水量。而毫米波測云儀能夠清晰刻畫云雨轉化及其下落過程,從而可記錄較弱降水過程。經統計,2022年1月至6月,毫米波測云儀共監測到北京地區24次明顯降水過程,地面雨量筒僅監測到18次,且毫米波測云儀較地面站監測降水發生時間平均提前35分鐘。

            在數值預報中同化和應用

            為驗證垂直觀測數據可靠性,團隊利用京津冀區域同化風廓線資料開展數值預報同化應用。結果顯示,垂直觀測資料整體提升了高空風場的預報性能,對于降水預報有較明顯正效果。

            2019年5月4日,預報員在同化北京地區地基微波輻射計溫濕廓線后,再現了降水發生前北京地區的弱熱島現象,從而預報出帶狀回波分裂、北京城區無降水的過程,接近監測實況。

            此外,垂直觀測系統在福建、上海等地均有示范應用,為提高風場預報、降水預報水平做出了貢獻。未來,垂直觀測系統投入業務化運行后,其應用場景會更為廣泛,將為刻畫大氣垂直廓線、追蹤全天氣過程發揮更大作用。

            (作者:張藝博?責任編輯:閆泓)

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