蕭山風(fēng)廓線雷達(dá)測(cè)風(fēng)與杭州L波段雷達(dá)測(cè)風(fēng)數(shù)據(jù)可用性對(duì)比分析

曾憲忠　徐嵐　劉音心

【摘 要】將蕭山風(fēng)廓線雷達(dá)與杭州L波段雷達(dá)2016年5月至8月的測(cè)風(fēng)數(shù)據(jù)的水平風(fēng)速和水平風(fēng)向分別進(jìn)行對(duì)比，水平風(fēng)向以風(fēng)玫瑰圖的形式對(duì)各測(cè)站的風(fēng)向頻率進(jìn)行對(duì)比，水平風(fēng)速以Q—Q圖和相關(guān)系數(shù)進(jìn)行對(duì)比。結(jié)合杭州5月至8月的氣候特征，驗(yàn)證了該部風(fēng)廓線雷達(dá)數(shù)據(jù)在實(shí)際業(yè)務(wù)中的可用性。

【關(guān)鍵詞】風(fēng)廓線雷達(dá)；L波段雷達(dá)；對(duì)比分析

中圖分類號(hào)： TN959.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 2095-2457（2018）19-0224-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.19.101

Xiaoshan wind profile radar measurement and Hangzhou L-band radar measurement Data availability comparison analysis

ZENG Xian-zhong XU Lan LIU Yin-xin

（Information Center of Hangzhou Meteorological Bureau， Hangzhou Zhejiang 310000， China）

【Abstract】the horizontal wind speed and direction of wind measured by Xiaoshan wind profile radar and Hangzhou L-band radar from May to August 2016 are compared respectively， and the wind direction frequency of each station is compared in the form of wind rose chart. Horizontal wind speed is compared with Q-Q chart and correlation coefficient. Based on the climatic characteristics of Hangzhou from May to August， the availability of the wind profile radar data in practical operation is verified.

【Key words】Wind profiler radar；L band radar；Comparative analysis

0 引言

風(fēng)廓線雷達(dá)具有較強(qiáng)的無(wú)人值守能力以及環(huán)境適應(yīng)性；可進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的觀測(cè)；可連續(xù)探測(cè)實(shí)時(shí)三維風(fēng)場(chǎng)情況；能夠不間斷地提供探測(cè)高度范圍內(nèi)的大氣水平風(fēng)速、風(fēng)向、垂直氣流、大氣折射率結(jié)構(gòu)常數(shù)等氣象要素隨高度的分布，并以風(fēng)廓線圖形或以列表的方式進(jìn)行顯示和存儲(chǔ)。提供瞬時(shí)氣象要素信息。是加強(qiáng)對(duì)災(zāi)害性天氣監(jiān)測(cè)能力和提高短時(shí)數(shù)值預(yù)報(bào)模式質(zhì)量的重要手段。在反演溫度平流[1]，對(duì)GRAPES_MESO數(shù)值預(yù)報(bào)系統(tǒng)影響[2]，暴雪天氣過(guò)程分析[3]等領(lǐng)域都有研究成果。

L波段二次測(cè)風(fēng)雷達(dá)是一種體制較新、自動(dòng)化程度較高的新型雷達(dá)，每天探測(cè)不超過(guò)四次，每次探測(cè)時(shí)間1小時(shí)左右，探測(cè)精度高、采樣速度快、提高了高空氣象資料的質(zhì)量和精度。為了更有效的應(yīng)用風(fēng)廓線雷達(dá)探測(cè)數(shù)據(jù)到實(shí)際業(yè)務(wù)中，驗(yàn)證其數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性十分必要。

1 資料處理

1.1 數(shù)據(jù)來(lái)源

風(fēng)廓線雷達(dá)數(shù)據(jù)資料來(lái)源蕭山CFL-03型固定式邊界層風(fēng)廓線雷達(dá)；高空數(shù)據(jù)資料來(lái)源為杭州（58457）。通過(guò)兩個(gè)測(cè)站經(jīng)緯度計(jì)算站點(diǎn)間的距離為13km。

1.2 數(shù)據(jù)選取

從氣流分布規(guī)律的角度分析，杭州市的西南方向，為常年多見(jiàn)風(fēng)向的下風(fēng)方向[4]。杭州暴雨、雷暴大風(fēng)等災(zāi)害性天氣主要出現(xiàn)在5月到8月。綜上所述，取杭州與衢州兩個(gè)站2016年5月至8月8點(diǎn)和20點(diǎn)的TlogP資料，CFL-03型固定式邊界層風(fēng)廓線雷達(dá)有效探測(cè)高度為3km，所以從TlogP資料中調(diào)取925HPa、850HPa、700HPa三個(gè)氣流相對(duì)比較穩(wěn)定的高度進(jìn)行數(shù)據(jù)對(duì)比。通過(guò)大氣壓與海拔高度換算925HPa、850HPa、700HPa的海拔高度為720m、1440m、3000m。8點(diǎn)和20點(diǎn)TlogP資料的放球時(shí)間分別為7：15和19：15，通過(guò)探空氣球的平均升速7m/s和上升高度計(jì)算得上升到3km的時(shí)間在6分鐘左右，風(fēng)廓線雷達(dá)數(shù)據(jù) 每6分鐘一組，最接近的時(shí)間為7：18。

2 風(fēng)廓線雷達(dá)與L波段雷達(dá)探空測(cè)風(fēng)的水平風(fēng)向?qū)Ρ确治?/p>

2.1 風(fēng)廓線雷達(dá)與L波段雷達(dá)探空測(cè)風(fēng)的水平風(fēng)向綜合對(duì)比分析

將5月到8月的水平風(fēng)向轉(zhuǎn)換成16個(gè)方位，統(tǒng)計(jì)每個(gè)方位的出現(xiàn)次數(shù)，換算成風(fēng)向頻率：

f=r/s×100%

其中f為風(fēng)向頻率，r為某次風(fēng)向出現(xiàn)的次數(shù)，s為各風(fēng)向總次數(shù)。將各方位的風(fēng)向頻率在風(fēng)玫瑰圖中進(jìn)行比較。

圖1表明蕭山風(fēng)廓線雷達(dá)與杭州L波段雷達(dá)探空測(cè)風(fēng)的主導(dǎo)風(fēng)向均為W～WS，風(fēng)玫瑰圖形狀一致。

2.2 水平風(fēng)向?qū)Ρ冉Y(jié)果分析

4到5月份杭州為春季，這一季節(jié)，整個(gè)東亞大陸多短波槽活動(dòng)，冷暖空氣不斷交餒，杭州主要受西南風(fēng)或者偏西風(fēng)和偏北風(fēng)或東北風(fēng)交替影響，并且偏北風(fēng)逐漸減弱。5月中旬熱帶季風(fēng)在南海爆發(fā)，西南氣流開始增強(qiáng)，并且逐漸北抬。浙江中低層以西南氣流為主，風(fēng)速有時(shí)可達(dá)急流級(jí)別（12m/s以上）。6月中旬到7月中旬，浙江進(jìn)入梅汛期，受副熱帶高壓西北側(cè)，西側(cè)邊緣西南氣流控制。中低層有低空切變線和或者西南渦東移或者南北擺動(dòng)影響，風(fēng)向以西南風(fēng)和偏東風(fēng)為主。7月下旬到8月份，副高北抬，杭州受副高控制，以其北部的偏西風(fēng)和西南風(fēng)為主。在對(duì)比中主導(dǎo)風(fēng)向均為W～WS。在本文選取的2016年5到8月份這段時(shí)間，對(duì)風(fēng)廓線雷達(dá)和探空的水平風(fēng)向數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，可知，一共有39.9%為西南風(fēng)，有16.3%的東北風(fēng)或者偏東風(fēng)，也印證了風(fēng)廓線雷達(dá)水平風(fēng)向數(shù)據(jù)的實(shí)用性。

3 風(fēng)廓線雷達(dá)與L波段雷達(dá)探空測(cè)風(fēng)的水平風(fēng)速對(duì)比分析

3.1 Q-Q圖與相關(guān)系數(shù)

將蕭山與杭州水平風(fēng)速（圖2）進(jìn)行對(duì)比，以對(duì)比的數(shù)據(jù)相關(guān)性來(lái)判斷水平風(fēng)速的數(shù)據(jù)可用性。蕭山杭州相關(guān)系數(shù)為0.87。

3.2 水平風(fēng)速對(duì)比結(jié)果分析

參考王靜對(duì)青島氣象局風(fēng)廓線雷達(dá)與探空測(cè)風(fēng)風(fēng)速相關(guān)性分析所得的結(jié)果中[5]，在1080～2160M所得的對(duì)比相關(guān)系數(shù)最大值為0.7528，蕭山風(fēng)廓線雷達(dá)與杭州L波段雷達(dá)探空測(cè)風(fēng)的相關(guān)系數(shù)高于0.8，Q-Q圖中的數(shù)據(jù)點(diǎn)滿足正態(tài)分布，驗(yàn)證了該風(fēng)廓線雷達(dá)水平風(fēng)速數(shù)據(jù)的實(shí)用性。

4 結(jié)論

通過(guò)對(duì)蕭山風(fēng)廓線雷達(dá)與杭州L波段雷達(dá)2016年5月至8月的測(cè)風(fēng)數(shù)據(jù)的對(duì)比分析后發(fā)現(xiàn)：

（1）蕭山風(fēng)廓線水平風(fēng)向和水平風(fēng)速在720M、1440M、3000M高度與杭州L波段雷達(dá)探空測(cè)風(fēng)資料的相關(guān)性較高。

（2）水平風(fēng)向及水平風(fēng)速的比對(duì)相關(guān)性較高。

綜合以上分析表明：風(fēng)廓線雷達(dá)與L波段雷達(dá)測(cè)風(fēng)在較穩(wěn)定的氣流層相關(guān)性較高，雖然兩種觀測(cè)方式取值的時(shí)間和高度上很難做到完全一致，但是對(duì)比結(jié)果相關(guān)性較高，蕭山CFL-03固定式風(fēng)廓線雷達(dá)測(cè)風(fēng)數(shù)據(jù)的可用性還是得到了很好的驗(yàn)證。

【參考文獻(xiàn)】

[1]單楠，和平，吳蕾.風(fēng)廓線雷達(dá)反演溫度平流的應(yīng)用[J].應(yīng)用氣象學(xué)報(bào)，2016，27（3）：323-333.

[2]譚曉偉，徐枝芳，龔建東.風(fēng)廓線雷達(dá)資料對(duì)GRAPES_MESO數(shù)值預(yù)報(bào)系統(tǒng)影響的初步研究[J].氣象，2016，42（1）：26-33.

[3]周之栩.基于風(fēng)廓線雷達(dá)的暴雪天氣過(guò)程分析[J].浙江氣象，2012，33（3）：18-20.

[4]徐集云，顧駿強(qiáng)，陳燕，吳澗.杭州市化工園區(qū)選址的氣象環(huán)境與評(píng)估的數(shù)值模擬研究[R].第五屆全國(guó)優(yōu)秀青年氣象科技工作者學(xué)術(shù)研討會(huì).

[5]王靜，曹潔，邱粲等.風(fēng)廓線雷達(dá)測(cè)風(fēng)與L波段雷達(dá)測(cè)風(fēng)對(duì)比分析初探[J].第29屆中國(guó)氣象學(xué)會(huì)年會(huì)論文集[C]，2012.

[6]陳哲.中國(guó)探空氣球水平漂移總體特征分析[J].氣象，2010，36（2）：22-27.

[7]劉夢(mèng)娟，劉舜.上海組網(wǎng)風(fēng)廓線雷達(dá)數(shù)據(jù)質(zhì)量評(píng)估[J]. 氣象，2016，42（8）：962-970.

[8]吳蕾，陳洪濱，康雪.風(fēng)廓線雷達(dá)與L波段雷達(dá)探空測(cè)風(fēng)對(duì)比分析[J].氣象科技，2014，42（2）：225-230.

[9]王燁芳，薛云朝，李清.氣球軌跡法測(cè)風(fēng)和風(fēng)廓線雷達(dá)測(cè)風(fēng)的對(duì)比分析，氣象水文海洋儀器，2017，（3）：30-34.