雷暴監(jiān)測(cè)及預(yù)警：第五章 分析舉例

1、一、寬廣的對(duì)流暴風(fēng)Derecho,第五章 分析舉例,1、Derecho的定義 “derecho”是西班牙語(yǔ) ，表示“徑直的”或“一直向前”的意思。 1888年，愛(ài)荷華大學(xué)的一位物理學(xué)教授Dr. Gustavus Hinrichs在American Meteorological Journal上發(fā)表的一篇論文中，最早使用derecho描述了1877年7月31日發(fā)生在愛(ài)荷華州的一次強(qiáng)天氣過(guò)程。 Derecho是一種分布廣泛的、持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)的，并伴有帶狀的快速移動(dòng)的陣雨或雷暴、龍卷的風(fēng)暴，在雷達(dá)回波上表現(xiàn)為一個(gè)或多個(gè)弓狀回波。 此外，derecho風(fēng)會(huì)由于嵌入的超級(jí)單體在局部加強(qiáng)。Derecho通常在

2、傍晚到晚上形成，可持續(xù)220小時(shí)。,1987年，Robert Johns和 William Hirt 將derecho定義為：由發(fā)生于較高緯度地帶的中尺度對(duì)流系統(tǒng)（MCS）導(dǎo)致的下?lián)舯┝魅海╢amily of downburst clusters，major axis 400km or more，F(xiàn)ujita and Wakimoto，1981）。,2、Derecho的識(shí)別 識(shí)別derecho有6條標(biāo)準(zhǔn)（Robert Johns和 William Hirt，1987），其中前4條標(biāo)準(zhǔn)是基于Fujita和Wakimoto（1981）對(duì)下?lián)舯┝魅旱亩x而得出的。 （1）必須存在一由于對(duì)流導(dǎo)致風(fēng)害和

3、（或）陣風(fēng)風(fēng)速大于26m/s的大風(fēng)區(qū)。此區(qū)域主軸長(zhǎng)至少為400km。 （2）大風(fēng)區(qū)不是隨機(jī)出現(xiàn)的，而是按時(shí)間順序發(fā)展，可以是單個(gè)的細(xì)長(zhǎng)地帶（前進(jìn)型derecho），也可以是一系列細(xì)長(zhǎng)地帶（連續(xù)型derecho）。,（2）大風(fēng)區(qū)不是隨機(jī)出現(xiàn)的，而是按時(shí)間順序發(fā)展，可以是單個(gè)的細(xì)長(zhǎng)地帶（前進(jìn)型derecho），也可以是一系列細(xì)長(zhǎng)地帶（連續(xù)型derecho）。 （3） 大風(fēng)區(qū)中至少包含三次大風(fēng)報(bào)告，且報(bào)告的地點(diǎn)間隔至少64km，大風(fēng)達(dá)到F1級(jí)（Fujita，1971，即3350m/s）和（或）陣風(fēng)33m/s。 （4）連續(xù)的風(fēng)害（陣風(fēng)）之間的時(shí)間間隔不能超過(guò)3小時(shí)。 （5）相關(guān)的由于對(duì)流導(dǎo)致的系統(tǒng)，反

4、應(yīng)在地面氣壓場(chǎng)和風(fēng)場(chǎng)上，必須有時(shí)間和空間的連續(xù)性。但是，與系統(tǒng)相聯(lián)系的雷達(dá)回波的移動(dòng)卻不一定要連續(xù)。 （6）根據(jù)天氣雷達(dá)圖像顯示，多條細(xì)長(zhǎng)的風(fēng)害帶（包括陣風(fēng)）必須是同一個(gè)中尺度對(duì)流系統(tǒng)的一部分。,精確地講，derecho產(chǎn)生的地面大風(fēng)必須滿足NWS規(guī)定的強(qiáng)風(fēng)標(biāo)準(zhǔn)，即在沿derecho路徑上的大多數(shù)測(cè)點(diǎn)上陣風(fēng)風(fēng)速要57 mph（英里每小時(shí)）。 derecho的風(fēng)速并不是恒定的，有時(shí)會(huì)低于強(qiáng)風(fēng)限度（57 mph），有時(shí)又會(huì)非常強(qiáng)（從75 mph到100 mph以上）。 如1998年5月31日，當(dāng)derecho橫掃威斯康星東部時(shí)，陣風(fēng)風(fēng)速達(dá)到了128 mph，而密歇根州下游的陣風(fēng)風(fēng)速估計(jì)可達(dá)到130

5、 mph。,3、Derecho的分類 Derecho有三種類型： （1）連續(xù)型derecho（serial derecho） 連續(xù)型derecho通常在晚冬和春天出現(xiàn)，其對(duì)流系統(tǒng)常由一個(gè)寬廣颮線組成； derecho常伴有一個(gè)強(qiáng)的移動(dòng)的低壓系統(tǒng)，并常沿冷鋒鋒面移動(dòng)或超前鋒面移動(dòng)； derecho的颮線常按平均風(fēng)風(fēng)速（15m/s）移動(dòng)，颮線軸與平均風(fēng)向之間的角度很小，颮線移動(dòng)方向幾乎與平均氣流方向垂直，而個(gè)別的LEWPs（Line Echo Wave Pattern,Nolen,1959）和弓狀回波沿著平均氣流的方向快速移動(dòng)； 可能嵌有超級(jí)單體；一般來(lái)說(shuō)，多數(shù)下?lián)舯┝骰顒?dòng)朝著颮線北端出現(xiàn)。,（2

6、）前進(jìn)型derecho（progressive derecho） 通常發(fā)生在晚春和夏季，對(duì)流層中層常為西風(fēng)、偏西北風(fēng)或西北風(fēng)，典型的環(huán)境場(chǎng)：相對(duì)強(qiáng)的中層風(fēng)；豐富的低層水汽；相應(yīng)的高CAPE值。 Derecho在位于暖空氣水平對(duì)流區(qū)域內(nèi)的準(zhǔn)靜止、東西向的邊界北部發(fā)展，并沿著邊界邊緣傳播；其對(duì)流系統(tǒng)的平均移速是23m/s，移向常略偏右（平均15度）于平均風(fēng)矢量。該型derecho常對(duì)應(yīng)有一條相對(duì)短的颮線，長(zhǎng)度一般為40250英里，有一個(gè)（特別是在發(fā)展早期）或多個(gè)弓形回波，下?lián)舯┝靼l(fā)生在颮線的突出部位。 前進(jìn)型derecho常與一個(gè)弱的低壓系統(tǒng)有關(guān)，但它可以沿著一條相對(duì)連續(xù)型derecho窄的路徑傳

7、播數(shù)百英里，并常伴隨有靜止鋒。,（3）混合型derecho（hybrid） 同時(shí)具有前進(jìn)型和連續(xù)型derecho的一些特點(diǎn)。,連續(xù)型derecho 前進(jìn)型derecho,圖1 連續(xù)型和前進(jìn)型derecho示意圖 （陰影表示derecho影響區(qū)，虛線和兩點(diǎn)線表示颮線）,圖 2 1993年3月12-13日derecho過(guò)程的大風(fēng)情況示意圖（綠色：風(fēng)速65-75mph；淡紅色：風(fēng)速75-100mph；暗紅色：風(fēng)速100mph）,4、Derecho個(gè)例 個(gè)例1：1993年3月12日，一個(gè)低壓系統(tǒng)在墨西哥灣開(kāi)始發(fā)展。這個(gè)低壓系統(tǒng)持續(xù)加強(qiáng)，并向東北移動(dòng)，到13日晚上進(jìn)入大西洋沿海中部地區(qū)。除了在美國(guó)東部形

8、成了一次創(chuàng)記錄的暴風(fēng)雪之外，這個(gè)低壓系統(tǒng)還在其冷鋒前形成了一條強(qiáng)烈的颮線。颮線在美國(guó)東部時(shí)間12日晚上11點(diǎn)到午夜時(shí)分，到達(dá)佛羅里達(dá)西海岸的北部和古巴西部，于美國(guó)東部時(shí)間13日早上5點(diǎn)通過(guò)了佛羅里達(dá)東南海岸，日出后離開(kāi)了古巴中部。當(dāng)derecho經(jīng)過(guò)佛羅里達(dá)時(shí)，大風(fēng)和龍卷造成7人死亡、79人受傷，大風(fēng)吹倒樹(shù)木、電線桿，掀翻屋頂和許多大型汽車。在古巴西部和中部造成了10人死亡和多人受傷，古巴的經(jīng)濟(jì)損失超過(guò)10億美元。,個(gè)例2：1995年7月11日晚上至7月15日早上，在加拿大南部和美國(guó)北部的部分區(qū)域先后出現(xiàn)了4次derechos（圖3）。 1995年7月中旬，異常悶熱潮濕的空氣團(tuán)在美國(guó)中西部的部

9、分地區(qū)形成熱浪（heat wave）,沿著熱浪區(qū)北部的準(zhǔn)靜止邊界，形成了一系列的derechos。,第一次derecho（綠色線條表示）開(kāi)始于7月11日晚上蒙大拿州（MT）的東部，結(jié)束于12日早上威斯康星州（WI）的北部和密歇根州（MI）的上游；,第二次derecho（橘黃色線條表示）開(kāi)始于7月12日晚上蒙大納州（MT）的東部，沿著與第一次derecho幾乎相同的路徑，于13日早上到達(dá)威斯康星州（WI）的北部和密歇根州（MI）的西部，并持續(xù)到13日的晚上，之后，向南轉(zhuǎn)并經(jīng)過(guò)密歇根州（MI）下游的東部和安大略湖（ON）南部的部分地區(qū)，在大約午夜的時(shí)候到達(dá)俄亥俄州（OH）的南部；這個(gè)右轉(zhuǎn)的dere

10、cho以平均風(fēng)速52mph的速度，在27個(gè)小時(shí)內(nèi)行程1400英里，造成數(shù)百萬(wàn)美元的損失，7人死亡，近30人受傷；,第三次derecho（紫色線條表示）于7月13日夜晚在南達(dá)科他州（SD）的西部開(kāi)始發(fā)展，并向東北移動(dòng)到達(dá)明尼蘇達(dá)州（MN）的東北部，于14日近黎明的時(shí)候消亡。對(duì)達(dá)明尼蘇達(dá)州北部的部分居民來(lái)說(shuō)，他們?cè)诙潭痰娜鞎r(shí)間里經(jīng)歷了三次derecho過(guò)程；,第四次derecho（紅色線條表示）開(kāi)始于7月14日晚上密歇根州（MI）上游的東部，經(jīng)過(guò)安大略湖（ON）南部和紐約州（NY）的西部、北部，在7月15日早上離開(kāi)新英格蘭南部海岸。圖3 1995年7月1115日4次derechos影響區(qū)域圖。,

11、5、Derecho的時(shí)空分布 美國(guó)Derecho最常發(fā)生在晚春和夏天（58月），主要有兩條路徑。 一條從密西西比河流域上游沿著“corn belt”進(jìn)入俄亥俄州。 另一條暖季路徑從密西西比河流域中部延伸到南方平原。在冷季（9月4月）derecho沒(méi)有暖季頻繁，但是最可能發(fā)生在從德克薩斯州東部到美國(guó)東南部的一些州。盡管derecho極少發(fā)生在美國(guó)西部的平原地帶，但春天在西部?jī)?nèi)陸也有孤立的derecho事件發(fā)生。,6、Derecho的預(yù)報(bào),附注： LMT the layer from approximately 2.5 to 5.5km above MSL（平均海平面）； ELWS 估計(jì)風(fēng)速 EL

12、RH 估計(jì)相對(duì)濕度 SELS 局地強(qiáng)風(fēng)暴 不穩(wěn)定性與700-500 mb風(fēng)速和相對(duì)濕度相互作用來(lái)進(jìn)行補(bǔ)償。如果其中一個(gè)參數(shù)處于臨界值，而另一個(gè)或兩個(gè)參數(shù)超過(guò)臨界值很多，則表明發(fā)生derecho的可能性很大。 ELWS和ELRH是估計(jì)值。預(yù)報(bào)員應(yīng)及時(shí)檢查探測(cè)數(shù)據(jù)以確定估計(jì)值是否具有代表性。,經(jīng)驗(yàn)表明，若地表海拔低于平均海平面1067米，則強(qiáng)雷暴活動(dòng)常出現(xiàn)在1000-500mb厚度5790m的地方；預(yù)報(bào)員可使用NWC的1000-500mb厚度場(chǎng)預(yù)測(cè)值確定derecho的發(fā)展和演變。 如果參數(shù)值處于臨界值或存在疑問(wèn)，則在決策過(guò)程中可參考derecho的日分布、季節(jié)分布和空間分布。 ELWS：the

13、estimated LMT wind speed，可用700-500 mb的風(fēng)速平均值估計(jì)；LMT：the layer from approximately 2.5 to 5.5km above MSL； ELRH：the mean relative humidity for the LMT layer，可用700-500 mb的相對(duì)濕度平均值估計(jì)。,7、 derecho與臨近預(yù)報(bào) 國(guó)外研究表明，如果氣象條件有利于derecho的發(fā)展，除美國(guó)以外的世界其它國(guó)家也可能發(fā)生derecho。例如，2002年6月10日，一個(gè)連續(xù)型derecho發(fā)生在德國(guó)東部及與之相鄰的其它歐洲國(guó)家，在柏林及周圍地區(qū)造

14、成8人死亡、39人受傷；在孟加拉國(guó)和印度臨近地區(qū)，一種被稱為“Norwester”的風(fēng)暴偶爾在春天發(fā)生，從對(duì)這種風(fēng)暴的描述看來(lái)，其中的一些可能是前進(jìn)型derecho。 目前，我國(guó)還未開(kāi)展derecho的研究，在我國(guó)是否存在derecho還是一個(gè)未知數(shù)。但是，九十年代以來(lái)的幾次強(qiáng)風(fēng)害過(guò)程值得關(guān)注：,（1）受高空低槽東移和地面冷鋒偏東南下影響，2002年4月5日08：0024：00(北京時(shí),下同)江西44個(gè)縣(市、區(qū))出現(xiàn)了63站(次)雷雨大風(fēng)和偏SW大風(fēng)，局部出現(xiàn)強(qiáng)降水、冰雹、颮線災(zāi)害天氣。南昌多普勒天氣雷達(dá)觀測(cè)結(jié)果表明，11：00、15：00分別出現(xiàn)了自西向東移動(dòng)的兩條颮線（颮線1、颮線2）。

15、颮線1的移速大于120km/h，最大移速達(dá)到150km/h，受其影響，13：53、14：28、14：39瑞昌、九江市區(qū)、星子出現(xiàn)18m/s以上的大風(fēng)，15：09彭澤出現(xiàn)24m/s大風(fēng)；颮線2的最大移速為96km/h，估計(jì)雷達(dá)圖上有速度模糊的地方的風(fēng)速達(dá)到40m/s以上，分宜、蓮花在16：00、16：02出現(xiàn)了49m/s、42m/s的強(qiáng)風(fēng)。楊梅等人的分析還表明，當(dāng)日受影響區(qū)域的大氣低層潮濕，高層干燥，對(duì)流不穩(wěn)定區(qū)深厚，同時(shí)在900-700hPa存在暖平流，在700-600 hPa為較強(qiáng)的冷平流1。,（2）1991年6月24日12時(shí)至24時(shí),盆地自東北向西南遭受了一次罕見(jiàn)的颮線大風(fēng)的襲擊,沱江以東

16、,長(zhǎng)江以北的盆地幾乎都受其影響。在短短的12個(gè)小時(shí)內(nèi),給人民的生命財(cái)產(chǎn)帶來(lái)了嚴(yán)重?fù)p失。死亡18人,傷300多人,直接經(jīng)濟(jì)損失數(shù)億元。分析表明，24日08時(shí)500hPa東北冷渦后部的橫槽南移到36N，西伸到102E。與橫槽對(duì)應(yīng)的冷空氣也由華北經(jīng)河南、陜西侵入四川盆地。從能量分析來(lái)看，自21日開(kāi)始,對(duì)流層低層就不斷增溫增濕,中層降溫減濕,使兩層的差值顯著增大,大氣不穩(wěn)定能量迅速積累,而且這次強(qiáng)對(duì)流最強(qiáng)烈的地區(qū),即長(zhǎng)江以北,沱江以東的盆地不穩(wěn)定能量最大。颮線回波在成熟階段，表現(xiàn)為由10個(gè)強(qiáng)對(duì)流單體組成長(zhǎng)約300km，寬約40km的南北向回波帶，最快移速達(dá)80km/h左右。颮線整個(gè)生命期約12個(gè)小時(shí),

17、行程約600公里。受其影響，16：09開(kāi)江縣記錄有冰雹；大竹1715時(shí)降雹,風(fēng)速達(dá)到24/；18：50蒼溪站境內(nèi)開(kāi)始降冰雹,最大重量3.8斤,最大直徑10cm,一般平地積雹516cm厚,最大風(fēng)速22/； 2017三臺(tái)縣18/大風(fēng)；2055中江縣20/大風(fēng)2。,（3）2001年6月15日凌晨,受高空華北冷渦和颮線影響,山東省聊城、德州、淄博、濟(jì)南、泰安、臨沂等市出現(xiàn)以強(qiáng)雹暴、大風(fēng)為主的天氣過(guò)程。罕見(jiàn)的大風(fēng)和冰雹天氣,襲擊了16個(gè)縣(市、區(qū)),刮倒樹(shù)木2萬(wàn)余株,大棚3300個(gè),倒塌房屋3240間,農(nóng)作物受災(zāi)面積13 57萬(wàn)公頃,絕產(chǎn)6 44萬(wàn)公頃,因房屋倒塌和觸電死亡13人,傷3人,直接經(jīng)濟(jì)損失2

18、2.7億元。分析表明，14日20時(shí)500hPa圖上,正在加強(qiáng)的華北低渦位于45N，115E附近,魯西北和魯中地區(qū)上空500和700hPa是一致的西北氣流,冷平流明顯,而低層850hPa則為西南暖濕氣流, 低層暖濕、高空干冷,具有強(qiáng)烈位勢(shì)不穩(wěn)定層結(jié)特征3 。,（4）1993年5月4-6日（“93.5”），中國(guó)西北部的甘肅河西走廊、寧夏及內(nèi)蒙的部分地區(qū)發(fā)生了一場(chǎng)歷史上罕見(jiàn)的特大黑風(fēng)暴，還出現(xiàn)了泥雨和降雪以及強(qiáng)降溫和霜凍。 黑風(fēng)暴天氣過(guò)程給人民生命財(cái)產(chǎn)帶來(lái)巨大損失。甘肅河西走廊首當(dāng)其沖，損失慘重，在風(fēng)災(zāi)中有49人死亡，14人失蹤，153人受重傷，農(nóng)作物和經(jīng)濟(jì)果林受災(zāi)面積達(dá)500多萬(wàn)畝，丟失、傷亡各類

19、牲畜6萬(wàn)多只，風(fēng)災(zāi)造成的直接損失達(dá)2.6億元，引起國(guó)內(nèi)外的普遍關(guān)注。黑風(fēng)暴區(qū)東西最長(zhǎng)約386km,南北最大跨度328km。有4個(gè)風(fēng)核中心，中為37.9m/s，金昌34m/s，白銀29m/s，石嘴山28m/s。10min平均風(fēng)速一般大于20m/s。黑風(fēng)暴區(qū)內(nèi)能見(jiàn)度近于零。其中，中為地區(qū)的沙塵暴持續(xù)了1-1.5個(gè)小時(shí)，大風(fēng)一直持續(xù)到6日夜間。分析認(rèn)為，西西伯利亞的強(qiáng)冷空氣迅速向東南爆發(fā), 此外,5月4日,在以民勤為中心的一大片水漠區(qū)地區(qū)溫度高達(dá)40（金昌和永昌正處在該地面高溫區(qū)的西南邊緣）以及中-尺度的干颮線是這次風(fēng)暴過(guò)程的重要影響因素4-7。,(5)1993年4月30日下午到晚上，一條颮線自西北

20、向東南，橫掃湖北省中部和東部地區(qū)，歷時(shí)七小時(shí)，所經(jīng)之處均不同程度地出現(xiàn)了雷雨大風(fēng)和短時(shí)強(qiáng)降水。有17個(gè)站的瞬時(shí)極大風(fēng)速超過(guò)17m/s，其中安陸達(dá)21.9m/s。部分地區(qū)出現(xiàn)了冰雹，局部地區(qū)冰雹大如雞蛋。廣水西南部的余店、興隆等7個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)還遭到了龍卷風(fēng)的襲擊，持續(xù)時(shí)間達(dá)20分鐘。據(jù)有關(guān)資料，全省有32個(gè)縣受災(zāi)，成災(zāi)農(nóng)田面積達(dá)88萬(wàn)畝，倒塌房屋、折斷樹(shù)木和電線桿無(wú)數(shù)，死傷人員多人，造成經(jīng)濟(jì)損失約7千萬(wàn)元。分析表明，長(zhǎng)江流域?yàn)橐粬|西向的暖倒槽，安康至徐州有一條冷鋒，此次過(guò)程同樣具有中高層干燥，低層高溫高濕的特點(diǎn)。分析認(rèn)為，颮線的形成是超級(jí)單體進(jìn)入冷鋒強(qiáng)烈發(fā)展的結(jié)果，同時(shí)，地面上的準(zhǔn)靜止切變線可觸發(fā)對(duì)流

21、單體強(qiáng)烈發(fā)展，使颮線產(chǎn)生新老更替8 。,這5次過(guò)程從天氣現(xiàn)象、影響范圍、受災(zāi)程度以及氣象條件等方面都類似derecho。,1楊梅 尹小飛等，利用CINRAD WSR-98D探測(cè)颮線天氣過(guò)程，氣象科 技，32卷第3期 2李慶 黃成亮，四川盆地一次罕見(jiàn)強(qiáng)烈颮線雷達(dá)回波分析，四川氣象， 2002年第1期 3 遲竹萍 馮桂力等， 一次冷渦強(qiáng)風(fēng)暴過(guò)程分析 山東氣象 Vol.23 No.91 2003第1 4陳偉民 王強(qiáng)等 “5.5”黑風(fēng)暴中-尺度颮線的初步數(shù)值模擬 氣象學(xué)報(bào) Vol.54,No.6 Dec.,1996 5王文 程麟生 “93.5”黑風(fēng)暴的對(duì)稱不穩(wěn)定診斷分析 高原氣象 Vol.18 No.

22、2 1999年5月 67劉家瓊 李金貴等 寧夏中為地區(qū)“五五”特大沙塵暴災(zāi)害調(diào)查 中國(guó)沙漠 Vol.13 No.3 1993 7 馮霞程麟生“93.5”黑風(fēng)暴發(fā)展期中尺度期熱量和水汽收支診斷 氣 象 第23卷 第3期 8一次颮線過(guò)程的中尺度特征分析 黃小吉 王登炎 湖北氣象 1994年第1期,二、基于穩(wěn)定度和能量指標(biāo)作強(qiáng)對(duì)流天氣的短時(shí)預(yù)報(bào)指標(biāo)分析 安徽省氣象科學(xué)研究所,主要內(nèi)容,1 引言2 資料處理和相關(guān)指標(biāo) 2.1 資料處理 2.2 不穩(wěn)定指標(biāo) 2.3 總能量垂直廓線和位勢(shì)不穩(wěn)定能量3 不穩(wěn)定指標(biāo)的分析4 不穩(wěn)定能量的分析 4.1 能量平衡高度 4.2 位勢(shì)不穩(wěn)定能量 4.3 不穩(wěn)定能量指標(biāo)

23、的相互關(guān)系5 結(jié)語(yǔ),1、引言,強(qiáng)對(duì)流天氣是大氣對(duì)流活動(dòng)強(qiáng)烈發(fā)展而產(chǎn)生的災(zāi)害性天氣。它的特點(diǎn)是空間尺度小、生命史短、突發(fā)性強(qiáng)、發(fā)展演變迅速、破壞力大。由于強(qiáng)對(duì)流天氣的中小尺度特性, 及其發(fā)生、發(fā)展的復(fù)雜性, 使用數(shù)值預(yù)報(bào)結(jié)果或用常規(guī)天氣圖方法直接作強(qiáng)對(duì)流天氣的定點(diǎn)、定時(shí)、定量短時(shí)預(yù)報(bào)十分困難, 目前既缺乏對(duì)強(qiáng)對(duì)流天氣形成的物理機(jī)制、發(fā)展演變規(guī)律的充分了解, 又缺乏預(yù)報(bào)這類天氣的必需和客觀的方法，因而造成預(yù)報(bào)時(shí)效短、準(zhǔn)確率低的問(wèn)題。對(duì)強(qiáng)對(duì)流天氣預(yù)報(bào)方法的研究已有很多成果, 但在實(shí)用有效的短時(shí)預(yù)報(bào)手段方面尚需做進(jìn)一步探討。穩(wěn)定度的指標(biāo)依然可以作為衡量強(qiáng)對(duì)流天氣短時(shí)預(yù)報(bào)的重要指標(biāo)，能量天氣學(xué)的指標(biāo)也是

24、一類診斷和分析指標(biāo)。,2 資料處理和相關(guān)指標(biāo),2.1 資料處理 強(qiáng)對(duì)流天氣是指：雷暴大風(fēng)(有雷暴并伴有地面風(fēng)速大于17m/s)、冰雹等強(qiáng)烈天氣中的一種或一種以上天氣現(xiàn)象。強(qiáng)對(duì)流天氣發(fā)生時(shí)間主要在春夏季節(jié)的下午，即38月份的15 19時(shí)。由于要預(yù)報(bào)12h之內(nèi)的強(qiáng)對(duì)流天氣，因此基于北京時(shí)08時(shí)的相關(guān)資料來(lái)進(jìn)行計(jì)算。山區(qū)強(qiáng)對(duì)流天氣明顯多于平原丘陵地區(qū)，所以在資料處理時(shí)規(guī)定，除黃山光明頂、九華山之外的站點(diǎn)出現(xiàn)3站或3站以上強(qiáng)對(duì)流天氣的日期記為1個(gè)強(qiáng)對(duì)流日；,強(qiáng)對(duì)流天氣過(guò)程是指，連續(xù)2d或以上為強(qiáng)對(duì)流日的過(guò)程，此時(shí)允許過(guò)程一日當(dāng)中有2站以上的強(qiáng)對(duì)流天氣。 據(jù)此標(biāo)準(zhǔn)，19952001年期間，一共可以得到6

25、5個(gè)強(qiáng)對(duì)流天氣過(guò)程或強(qiáng)對(duì)流日，計(jì)有151d。其樣本數(shù)符合統(tǒng)計(jì)學(xué)的要求。,2.2 不穩(wěn)定指標(biāo),K指數(shù)表達(dá)式為：,A指數(shù)表達(dá)式為：,A=,位勢(shì)不穩(wěn)定指標(biāo)表達(dá)式為：,選用以下幾個(gè)不穩(wěn)定指標(biāo)：,2.3 總能量垂直廓線和位勢(shì)不穩(wěn)定能量,總溫度可以反映總能量的大小，其計(jì)算公式為：,Tt為總溫度，T為實(shí)際溫度，單位皆為K或；q為比濕，單位為g/kg；Z為位勢(shì)高度，單位為千位勢(shì)米。飽和總溫度指空氣達(dá)到飽和時(shí)的總溫度，其表達(dá)式為：,首先引進(jìn)總溫度、飽和總溫度的概念。,Ts為飽和總溫度，qs為飽和比濕。,圖1 過(guò)程曲線、Tt廓線和Ts廓線示意圖,根據(jù)氣塊法理論，令氣塊從行星邊界層上升，則氣塊的過(guò)程曲線就是由行星邊

26、界層總溫度Tt925決定的鉛直線，如圖1中垂直虛線所示。過(guò)程曲線和廓線的最高交點(diǎn)稱為上升氣流的能量平衡高度Pe。,過(guò)程曲線和Ts廓線的首次交點(diǎn)即圖1中的Q點(diǎn)，是該上升氣塊的自由對(duì)流高度。自由對(duì)流高度出現(xiàn)正超能，即Tt925-Ts(p)0，表示此氣塊比環(huán)境要暖，氣塊能夠繼續(xù)上升，意味著大氣是潛在不穩(wěn)定的。正超能面積（圖中豎細(xì)線區(qū)所示）的大小，表示潛在不穩(wěn)定能量的大小。過(guò)程曲線和Tt廓線的正超能面積大?。▓D中橫細(xì)線區(qū)所示），視為對(duì)流不穩(wěn)定能量的大小。潛在不穩(wěn)定能量、對(duì)流不穩(wěn)定能量之和，稱為位勢(shì)不穩(wěn)定能量。,3 不穩(wěn)定指標(biāo)的分析,對(duì)65個(gè)強(qiáng)對(duì)流天氣過(guò)程（日）、151d統(tǒng)計(jì)時(shí)發(fā)現(xiàn)，73.8%的對(duì)流日發(fā)

27、生前，A指數(shù)10，K指數(shù)35，或者兩個(gè)指標(biāo)同時(shí)滿足；而且發(fā)現(xiàn)，當(dāng)A指數(shù)20，或K指數(shù)40時(shí)，近50%的機(jī)會(huì)出現(xiàn)4個(gè)臺(tái)站強(qiáng)對(duì)流天氣現(xiàn)象，33%的機(jī)會(huì)出現(xiàn)5個(gè)臺(tái)站強(qiáng)對(duì)流天氣現(xiàn)象，說(shuō)明A20、K40時(shí)強(qiáng)對(duì)流天氣較易出現(xiàn)強(qiáng)對(duì)流天氣。因此指數(shù)、指數(shù)的數(shù)值大小對(duì)于強(qiáng)對(duì)流天氣的預(yù)報(bào)具有一定效果。,發(fā)現(xiàn)當(dāng)I2.79時(shí)，由阜陽(yáng)站預(yù)報(bào)強(qiáng)對(duì)流天氣的日數(shù)占所有日數(shù)的比例為55.3%，由南京站預(yù)報(bào)強(qiáng)對(duì)流天氣的日數(shù)占所有日數(shù)的比例為66.3%，由安慶站預(yù)報(bào)強(qiáng)對(duì)流天氣的日數(shù)所占比例為70.9%，由衢州站預(yù)報(bào)強(qiáng)對(duì)流天氣的日數(shù)所占比例為66.7%。,不穩(wěn)定指標(biāo)的檢驗(yàn)：針對(duì)小概率事件的檢驗(yàn)參數(shù)可以采用臨界成功指數(shù)CSI、探測(cè)概率

28、POD和虛假報(bào)警率FAR來(lái)進(jìn)行。經(jīng)過(guò)試驗(yàn)，取能量平衡高度高于350hPa為界，所做出的安慶不穩(wěn)定指標(biāo)的檢驗(yàn)結(jié)果分別為： 當(dāng)指數(shù)A10，K指數(shù)35，或者兩個(gè)指標(biāo)同時(shí)滿足時(shí)，CSI=32.4%，POD=78.6%，F(xiàn)AR=64.5%； 當(dāng)安慶站的臨界值為2.79時(shí)，CSI=32.5%，POD=86.7%，F(xiàn)AR=65.8%。可見(jiàn)，兩種情況下CSI都略高于30%，POD在80%左右，F(xiàn)AR在65%左右。,4 不穩(wěn)定能量的分析4.1 能量平衡高度,由該表可知，強(qiáng)對(duì)流天氣發(fā)生期間，阜陽(yáng)的能量平衡高度集中介于200299hPa，所占比例高達(dá)42.7%；能量平衡高度介于200349hPa，所占比例為52.0

29、%；而安慶能量平衡高度主要介于200349hPa，所占比例為65.5%。,4.1 能量平衡高度,表2和圖2顯示，1998年強(qiáng)對(duì)流天氣過(guò)程能量平衡高度的平均值71.4%的比例高于350hPa。統(tǒng)計(jì)19982001年強(qiáng)對(duì)流天氣過(guò)程，能量平衡高度的平均值高于350hPa的比例，其結(jié)果為64%，說(shuō)明強(qiáng)對(duì)流天氣期間的能量平衡高度變化中，平均值超過(guò)60%的高度高于350hPa。,4.1 能量平衡高度,由圖2可以發(fā)現(xiàn)，在第一階段中能量平衡高度高于350hPa的有5次對(duì)應(yīng)有強(qiáng)對(duì)流天氣，而且往往對(duì)應(yīng)極低值（實(shí)際高度極高值），有3次沒(méi)有對(duì)應(yīng)強(qiáng)對(duì)流天氣。在第一階段能量平衡高度高于350hPa、而且處于極值是強(qiáng)對(duì)流天

30、氣預(yù)報(bào)的重要指標(biāo)。在第二階段變化中，能量平衡高度普遍較低，變化不大，在做強(qiáng)對(duì)流天氣預(yù)報(bào)時(shí)要參考其他預(yù)報(bào)指標(biāo)。,4.2 位勢(shì)不穩(wěn)定能量,第一階段36月份，不穩(wěn)定能量數(shù)值小，變化不大； 第二階段78月份，不穩(wěn)定能量數(shù)值大，變化也較大；而且可知，無(wú)強(qiáng)對(duì)流天氣的日期，位勢(shì)不穩(wěn)定能量幾乎為0；有強(qiáng)對(duì)流天氣的日期，位勢(shì)不穩(wěn)定能量較大，多數(shù)強(qiáng)對(duì)流日的位勢(shì)不穩(wěn)定能量大于4000J/Kg，特別是連續(xù)強(qiáng)對(duì)流天氣的過(guò)程，位勢(shì)不穩(wěn)定能量甚至可以大于50006000J/Kg。隨著位勢(shì)不穩(wěn)定能量的連續(xù)增大，發(fā)生強(qiáng)對(duì)流天氣過(guò)程的可能性加大。,4.2 位勢(shì)不穩(wěn)定能量,位勢(shì)不穩(wěn)定能量指標(biāo)的檢驗(yàn)和對(duì)比：在進(jìn)行位勢(shì)不穩(wěn)定能量指標(biāo)檢

31、驗(yàn)時(shí)，以安慶站為例來(lái)說(shuō)明，要求位勢(shì)不穩(wěn)定能量4000J/Kg，為了減少誤報(bào)率，同時(shí)也要求A指數(shù)10。此時(shí)得到的CSI=23.9%，POD= 38.0%，F(xiàn)AR =60.9%?？梢?jiàn)，與能量平衡高度結(jié)果相比，此處的CSI、POD和FAR都有所降低，F(xiàn)AR降低意味著虛假報(bào)警率在下降，而CSI、POD比例如何增加則需要認(rèn)真對(duì)待。在進(jìn)行指標(biāo)對(duì)比時(shí)，依然把安徽省分成合肥以北地區(qū)、合肥以南地區(qū)，北部用阜陽(yáng)代表，南部用安慶代表。在強(qiáng)對(duì)流天氣期間，位勢(shì)不穩(wěn)定能量大于4000J/Kg時(shí)，阜陽(yáng)的歷史擬合率為77.1%，安慶的歷史擬合率為76.5%，表明南部預(yù)報(bào)指標(biāo)的擬合率低于北部的擬合率。,4.3 不穩(wěn)定能量指標(biāo)的

32、相互關(guān)系,在分析各種不穩(wěn)定能量指標(biāo)時(shí)發(fā)現(xiàn)，它們之間具有較好的對(duì)應(yīng)關(guān)系。為了進(jìn)一步說(shuō)明這種關(guān)系，采用計(jì)算位勢(shì)不穩(wěn)定能量、總溫度、飽和總溫度分別與能量平衡高度的相關(guān)系數(shù)并驗(yàn)證相關(guān)系數(shù)能否通過(guò)檢驗(yàn)的方法來(lái)進(jìn)行。計(jì)算了探空站逐年38月的相關(guān)系數(shù)，以1998年的安慶為例，位勢(shì)不穩(wěn)定能量與能量平衡高度的相關(guān)系數(shù)r0=-0.746, 總溫度與能量平衡高度的相關(guān)系數(shù)r1=-0.772, 飽和總溫度與能量平衡高度的相關(guān)系數(shù)r2=-0.526。由于樣本數(shù)為104，對(duì)應(yīng)于信度水平a=0.05時(shí)，臨界值rc=0.194；a=0.01時(shí)，臨界值rc=0.251。由于|r0|、|r1|、|r2|都大于rc，所以3個(gè)相關(guān)系

33、數(shù)都通過(guò)a=0.05和a=0.01的信度檢驗(yàn)。相應(yīng)地，其他年份和其他站點(diǎn)也有類似情況，因此表明總溫度較高、飽和總溫度較高、位勢(shì)不穩(wěn)定能量較高時(shí)，能量平衡高度較高，強(qiáng)對(duì)流天氣易于發(fā)生；而總溫度較低、飽和總溫度較低、位勢(shì)不穩(wěn)定能量較低時(shí)，能量平衡高度較低，強(qiáng)對(duì)流天氣很難發(fā)生。這種對(duì)應(yīng)關(guān)系可以通過(guò)信度水平a=0.01的顯著性檢驗(yàn)。,5 結(jié)語(yǔ),該工作主要基于19952001年地面觀測(cè)資料確定的強(qiáng)對(duì)流天氣過(guò)程資料，以及相應(yīng)的高空探測(cè)資料，計(jì)算不穩(wěn)定指標(biāo)（指數(shù)、指數(shù)、位勢(shì)不穩(wěn)定指標(biāo)）以及能量指標(biāo)（能量平衡高度、位勢(shì)不穩(wěn)定能量等）。由于都是采用逐日08時(shí)的資料進(jìn)行計(jì)算，強(qiáng)對(duì)流天氣主要發(fā)生在下午和傍晚，所以可

34、以作為強(qiáng)對(duì)流天氣的短時(shí)預(yù)報(bào)指標(biāo)。研究結(jié)果表明：, 73.8%的對(duì)流日發(fā)生前，A指數(shù)10，K指數(shù)35，或者兩個(gè)指標(biāo)同時(shí)滿足；當(dāng)A指數(shù)20，或K指數(shù)40時(shí)，近50%的機(jī)會(huì)出現(xiàn)4個(gè)臺(tái)站強(qiáng)對(duì)流天氣現(xiàn)象，33.3%的機(jī)會(huì)出現(xiàn)5個(gè)臺(tái)站強(qiáng)對(duì)流天氣現(xiàn)象，說(shuō)明A20、K40時(shí)強(qiáng)對(duì)流天氣較易出現(xiàn)強(qiáng)對(duì)流天氣。因此A指數(shù)、K指數(shù)的數(shù)值大小對(duì)于強(qiáng)對(duì)流天氣的預(yù)報(bào)具有一定效果。, 位勢(shì)不穩(wěn)定指標(biāo)是個(gè)經(jīng)驗(yàn)公式，在各地應(yīng)用時(shí)要注意其臨界值。安徽北部地區(qū)的臨界值要小，南部地區(qū)的臨界值要大。 逐年的能量平衡高度和位勢(shì)不穩(wěn)定能量都可以分為兩個(gè)階段，第一階段能量平衡高度高于350hPa、而且處于極值是強(qiáng)對(duì)流天氣預(yù)報(bào)的重要指標(biāo)。在第二階

35、段中，能量平衡高度普遍較低，在做強(qiáng)對(duì)流天氣預(yù)報(bào)時(shí)要參考其他預(yù)報(bào)指標(biāo)。另外，強(qiáng)對(duì)流天氣期間的能量平衡高度變化中，平均值超過(guò)60%的高度高于350hPa。 。, 總溫度較高、飽和總溫度較高、位勢(shì)不穩(wěn)定能量較高時(shí)，能量平衡高度較高，強(qiáng)對(duì)流天氣易于發(fā)生；而總溫度較低、飽和總溫度較低、位勢(shì)不穩(wěn)定能量較低時(shí)，能量平衡高度較低，強(qiáng)對(duì)流天氣很難發(fā)生。這種對(duì)應(yīng)關(guān)系可以通過(guò)信度水平a=0.01的顯著性檢驗(yàn)。,云圖識(shí)別雷暴云和估計(jì)降水 雷暴云在多通道衛(wèi)星云圖上的基本特征，利用多通道數(shù)字化衛(wèi)星云圖識(shí)別雷暴云，并對(duì)其中心進(jìn)行定位。 利用圖形圖像的模式識(shí)別技術(shù)提取對(duì)流云團(tuán)云頂?shù)男螒B(tài)和紋理等特征參數(shù)。通過(guò)云參數(shù)與降水量的相

36、關(guān)分析，建立一維云模式對(duì)流云團(tuán)降水短時(shí)定量估算方法。,三. 氣象衛(wèi)星觀測(cè)和資料分析,資 料,降水資料 降水資料取自廣西全區(qū)89個(gè)觀測(cè)站點(diǎn)1小時(shí)一次的自記記錄。選取時(shí)段涵蓋1996年59月和1999年59月的廣西各次主要降水過(guò)程。 云圖資料 選取相應(yīng)時(shí)段內(nèi)圓盤(pán)投影的GMS-5四通道的數(shù)字化云圖共30天，720時(shí)次。為了便于存儲(chǔ)和定量計(jì)算，將資料轉(zhuǎn)換成等角投影方式，投影中心位于110E、25N，像素經(jīng)向分辨率為0.05,像素緯向分辨率為0.05。,雷暴云團(tuán)的識(shí)別與定位,雷暴云團(tuán)在衛(wèi)星云圖上的數(shù)字化特征 資料處理 ： 均方差： 梯度：,雷暴云團(tuán)的單通道參數(shù)特征,（1）在紅外1通道數(shù)字化云圖上，雷暴云

37、團(tuán)的云頂亮溫分布通常在-32-81之間。云頂亮溫的33區(qū)域均方差分布，主要在0.9072833.909108之間變化，云頂亮溫梯度則主要在0.004.631562之間發(fā)生變化。 （2）在紅外2通道數(shù)字化云圖上，多數(shù)情況下對(duì)于雷暴云團(tuán)，紅外2通道云頂亮溫較紅外1通道的云頂亮溫低12，紅外2通道的云頂亮溫的33區(qū)域均方差較紅外1通道的要高0.0070120.383248，而紅外2通道的云頂亮溫度梯度較紅外1通道的則沒(méi)有明顯的規(guī)律變化。 （3）在水汽通道數(shù)字云圖上，雷暴云團(tuán)的云頂亮溫分布主要集中在-35-82范圍內(nèi)波動(dòng)，云頂亮溫的33區(qū)域均方差分布主要在0.9776285.321349之間發(fā)生變化，

38、云頂亮溫梯度主要在0.003.275009之間波動(dòng)。普遍而言，雷暴云在紅外1、3通道上的云頂亮溫差14左右,兩者非常接近。,雷暴云的多通道組合參數(shù)特征,在多通道數(shù)字化云圖上，雷暴云的Tir1,Tir2,Tir3（云頂亮溫值）及g1,g2,g3 (灰度值)與卷云等其它云系的相應(yīng)通道像素值有著明顯的差異。 雷暴云分析的關(guān)鍵在于正確區(qū)分對(duì)流云（雷暴云）和卷云。選取華南地區(qū)夏季的雷暴云和卷云為例，進(jìn)行對(duì)比分析如下：,橫坐標(biāo)為樣本序列號(hào)，縱坐標(biāo)為參數(shù)值，單位,Tir1和Tir2的差值。,橫坐標(biāo)為樣本序列號(hào)，縱坐標(biāo)為參數(shù)值，單位,卷云的亮溫參數(shù)(Tir1-Tir2）分布,Tir1和Tir3的差值,g1/g

39、3的比較,橫坐標(biāo)為樣本序列號(hào)，縱坐標(biāo)為參數(shù)值,橫坐標(biāo)為樣本序列號(hào)，縱坐標(biāo)為參數(shù)值,卷云的灰度參數(shù)（g1/g3）分布,（Tir1-Tir3）/Tir3的比較 。,上曲線對(duì)應(yīng)卷云，下曲線對(duì)應(yīng)對(duì)流云； 橫坐標(biāo)為樣本序列號(hào)，縱坐 標(biāo)單位：%,衛(wèi)星云圖上判別雷暴云的處理方法,1、用單通道亮溫域值初判雷暴云。初步選取Tir1-32，此時(shí)“雷暴云團(tuán)”中混有部分中云和卷云。 2、用紅外1和紅外2通道的亮溫差剔除非雷暴云（部分卷云和中云）。 3、用參數(shù)（Tir1-Tir3）/Tir3來(lái)進(jìn)一步確定出雷暴云團(tuán)，此時(shí)“雷暴云團(tuán)”中混有部分卷云。 4、用紅外1與水汽的灰度比值(g1/g3)，進(jìn)一步剔除卷云。 5、用多通

40、道的局地灰度方差及亮溫梯度分布特征最終確定出雷暴云。,多通道參數(shù)特征判別,依據(jù)原始云圖中雷暴云團(tuán)邊界內(nèi)部灰度值較邊界外部灰度值大，并且邊界附近灰度梯度較大，對(duì)原始圖像進(jìn)行平滑濾波得到平滑圖像。此時(shí)，雷暴云團(tuán)的灰度值較先前原始圖像的灰度值降低，保留原始圖像中灰度值大于平滑圖像的灰度值的象素點(diǎn)。 平滑濾波公式為：,圖像平滑濾波處理法,利用雷暴云團(tuán)結(jié)構(gòu)致密程度、云頂溫度高低及反照率大小程度在紅外、可見(jiàn)光圖像上的不同反映相結(jié)合來(lái)判別雷暴云。對(duì)可能是卷云也可能是對(duì)流云的云系，若云頂溫度低于某一閥值，并且在可見(jiàn)光圖像中反照率較低，則視為卷云，反之視為對(duì)流云。 對(duì)于華南地區(qū)，紅外云頂亮溫閥值取-32，可見(jiàn)光

41、反照率閥值取0.5，對(duì)原始云圖進(jìn)行過(guò)濾處理和對(duì)流云區(qū)增強(qiáng)顯示。,紅外、可見(jiàn)光兩通道閥值法,判別試驗(yàn)結(jié)果,利用多通道參數(shù)特征判別法來(lái)識(shí)別雷暴云（對(duì)流云），能夠達(dá)到較高的正確率。在此基礎(chǔ)上，對(duì)衛(wèi)星云圖進(jìn)行圖像檢測(cè)，剔除非雷暴云，顯示對(duì)流云區(qū)。,雷暴云團(tuán)中心定位,第一步：采用灰度閥值法，對(duì)已確認(rèn)的雷暴云團(tuán)，取其在灰度值較大的30%區(qū)域作為冷區(qū)，也就是說(shuō)，將云頂溫度從低到高排列，以前面30%的象素點(diǎn)作為冷區(qū)的象素點(diǎn)，以其作為數(shù)組M1 第二步：對(duì)數(shù)組M1中的每一點(diǎn)作亮溫梯度計(jì)算，由此得到數(shù)組MG，取其溫度梯度值前一半的點(diǎn)的數(shù)據(jù)得數(shù)組M2。,對(duì)于強(qiáng)冷中心的確定，采用灰度閾值和溫度梯度相結(jié)合的算法，基本原理

42、是考慮雷暴多出現(xiàn)在冷區(qū)之中，并且冷區(qū)四周有較大的溫度梯度。,第三步：對(duì)數(shù)組M2中的每一點(diǎn)求相應(yīng)的“傾斜 參數(shù)”S，計(jì)算得到數(shù)組M3。 第四步：對(duì)M3數(shù)組由Adler的經(jīng)驗(yàn)，對(duì)每一點(diǎn) “傾斜參數(shù)” 若滿足 即認(rèn)為該點(diǎn)為該云團(tuán)的對(duì)流核心，即為最 終確定雷暴團(tuán)中心位置。如果云團(tuán)中有好幾個(gè)靠得很近的對(duì)流核，原則上取其重心為雷暴云 團(tuán)中心。,1、強(qiáng)對(duì)流云的各通道參數(shù)與其它云系的有明顯的差異，利用多通道參數(shù)法確定雷暴云團(tuán)能夠達(dá)到較高的精度?？梢栽诖嘶A(chǔ)上對(duì)雷暴云進(jìn)行圖像檢測(cè)，確定強(qiáng)對(duì)流云區(qū)。 2、雷暴云團(tuán)中心的定位對(duì)于確定強(qiáng)降水區(qū)域是很有幫助的，其定位誤差主要來(lái)源衛(wèi)星資料的誤差。同時(shí)對(duì)雷暴云的判別還存在一

43、定的誤差，相應(yīng)地影響其定位的誤差。該誤差可通過(guò)對(duì)雷暴云識(shí)別方法的改進(jìn)而減少。 3、統(tǒng)計(jì)的結(jié)果是否具有普適性及在不同的地域、不同的季節(jié)如何適用，需要在今后的工作中加以考慮。,對(duì)流云團(tuán)特征參數(shù)的提取,提取中尺度對(duì)流云團(tuán)形態(tài)特征 1、等值線分析方法 2、鏈碼串的傅里葉展開(kāi) 3、云團(tuán)形態(tài)特征的計(jì)算 圓形度： 細(xì)長(zhǎng)度： 散射度： 凹度： 形心偏差度：,區(qū)域生長(zhǎng)分割云圖 采用區(qū)域生長(zhǎng)法分割技術(shù)可以很容易識(shí)別出中尺度對(duì)流云團(tuán)，即在上面多通道參數(shù)法進(jìn)行圖像檢測(cè)識(shí)別出的對(duì)流云區(qū)所在的區(qū)域內(nèi)指定一個(gè)生長(zhǎng)點(diǎn)，之后就以該點(diǎn)為工作起點(diǎn)，啟動(dòng)自適應(yīng)區(qū)域生長(zhǎng)計(jì)算，分割出中尺度對(duì)流云團(tuán)，并提取相應(yīng)的云團(tuán)灰度特征參數(shù)。,中尺度

44、對(duì)流云團(tuán)的分割及云團(tuán)特征參數(shù)的提取,不同等值線效果對(duì)比,對(duì)上圖進(jìn)行區(qū)域生長(zhǎng)后的圖像,云團(tuán)特征參數(shù)提取,根據(jù)區(qū)域生長(zhǎng)法的基本原理，以不同的溫度值如-44、-60為標(biāo)準(zhǔn)對(duì)云團(tuán)進(jìn)行分割時(shí)，對(duì)每一個(gè)像素值進(jìn)行標(biāo)記，表明其在云圖的位置并分別統(tǒng)計(jì)出云團(tuán)中亮溫低于-44、-60的像元總數(shù)（可視為云團(tuán)的面積）、云團(tuán)平均亮溫、最低亮溫和亮溫標(biāo)準(zhǔn)偏差等云團(tuán)特征參數(shù)。這些參數(shù)能表征云團(tuán)的大小、強(qiáng)弱等結(jié)構(gòu)信息。 在以站點(diǎn)為中心的33到1111窗區(qū)范圍內(nèi)提取亮溫（反照率）的平均值、標(biāo)準(zhǔn)偏差、最高最低差值（可用來(lái)表示亮溫梯度）等紋理特征參數(shù)，用于統(tǒng)計(jì)與云團(tuán)降水的關(guān)系。,云圖特征參數(shù)計(jì)算流程圖,利用多通道衛(wèi)星資料估計(jì)對(duì)流云

45、團(tuán)的降水,強(qiáng)對(duì)流云團(tuán)降水強(qiáng)度估計(jì)方法 對(duì)流云團(tuán)特征參數(shù)與降水量的相關(guān)分析,云團(tuán)最低亮溫與降水的關(guān)系 (a：最大降水，b：平均降水，縱軸為降水（mm/h）,橫軸為亮溫（）),云團(tuán)-70云區(qū)亮溫標(biāo)準(zhǔn)偏差與降水的關(guān)系 (a：最大降水，b：平均降水，縱軸為降水（mm/h）, 橫軸為亮溫標(biāo)準(zhǔn)偏差（）),云團(tuán)特征量與云團(tuán)的降水強(qiáng)度的相關(guān)系數(shù),建立對(duì)流云團(tuán)降水估測(cè)方程,從以上分析可知，云團(tuán)的冷區(qū)面積、最低亮溫、形態(tài)特征等參數(shù)在一定程度上反映了中尺度云團(tuán)某些方面的特征，它們的值的大小與降水有一定的聯(lián)系。 相對(duì)來(lái)講，云團(tuán)中心最低亮溫、亮溫標(biāo)準(zhǔn)偏差和最冷層云面積及其變化率與云團(tuán)的降水強(qiáng)度有相對(duì)明顯的對(duì)應(yīng)關(guān)系，可以用來(lái)做強(qiáng)對(duì)流云團(tuán)的降水估測(cè)因子。,1、 根據(jù) Adler一維云模式建立云團(tuán)最大降水與云頂亮溫經(jīng)的經(jīng)驗(yàn)公式：,2、 采用逐步線性回歸方法，建立云團(tuán)最大降水與云團(tuán)特征參數(shù)的統(tǒng)計(jì)關(guān)系 ：,X1：-70云區(qū)面積 X2：-44云區(qū)亮溫標(biāo)準(zhǔn)偏差 X3：-70云區(qū)亮溫標(biāo)準(zhǔn)偏差 X4：云團(tuán)中心最低亮溫 X5：窗區(qū)-26云覆蓋率隨時(shí)間的變化率 該方程復(fù)相關(guān)系數(shù)為0.60，擬合平均誤差11.5mm/h。,其中：,1999年6月23日18時(shí)-24日06時(shí) 云團(tuán)最大降水實(shí)況與估測(cè)結(jié)比較 ( 橫坐標(biāo)為云團(tuán)系列號(hào)，縱坐標(biāo)為雨量，單位mm/h),