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60000字论文范文淮河流域典型暴雨云的卫星遥感监测分析

论文类型:论文范文
论文字数:60000字
论点:天气,强对流,过程
论文概述:

通过利用FY-2D静止气象卫星云图,MODIS极轨气象卫星多通道合成方法和红外窗方法,结合雷达资料、常规天气观测资料及其中尺度局地分析预报系统(LAPS)资料进行中尺度对流云团的分析

论文正文:

第一章引言

随着强对流引起的气象灾害逐年增加,开展相关研究工作变得越来越重要。

1.1国内外强对流天气遥感监测现状
目前,在强对流过程的遥感监测和分析中,主要利用天气雷达和气象卫星遥感数据分析强对流系统的发展和演变。利用卫星数据分析强对流系统的方法主要分为两类:第一类利用卫星红外、可见光或水汽云图,根据图像形态随时间的演变特征,定性分析卫星云图上各种对流系统的特征,从而准确确定强对流云团的范围、强度和发展趋势,并不断监测云团的发展变化;第二类是通过卫星数据的数字处理定量分析强对流系统的特征。例如,罗森菲尔德和伦斯基(1998)介绍了一种定性和定量的方法,通过在极地轨道气象卫星NOAA上使用甚高分辨率辐射计(AVHRR)来了解冰雹的形成过程。2003年,他们扩展了他们的技术,对夜间冰雹的形成过程有了了解,并提出了一种利用这些见解描述夜间降雨量的算法[3]。此外,Mahovid和Zeiner(2009年)利用新一代地球静止气象卫星气象卫星/SEVIRI的两个通道之间的差异作为自动识别对流云的工具,[4]。朱亚平等在锋面气旋云系中识别出强对流云团,并获得水汽和红外通道之间的亮温差,这可以更好地定位强对流云团[5】。Lunemann等人对大量数据的统计分析表明,云顶温度、温度梯度、云团膨胀、穿透云顶、云体偏移等特征。与[云的降水强度一致。天气雷达具有高灵敏度。当强对流发生时,雷达回波具有一些基本特征。因此,目前雷达数据主要用于通过雷达反射率因子图、相应反射率因子的垂直剖面和速度图上的回波特征来识别强对流系统。例如,布朗和其他人利用多普勒天气雷达数据观察到速度场的涡旋特征,该特征可能伴随龙卷风过程,并且小于中气旋尺度[7]。唐纳森首次使用多普勒天气雷达在超级单体中观测到龙卷风气旋。约翰和希尔特利用雷达数据研究并指出弓形回波伴随着移动的强低压系统。国内也有一些学者对强对流单体系统进行了研究,总结了一些飑线和雹暴系统的回波特征,对[9-10,14-19]

1.2淮河流域强对流灾变天气研究综述
淮河流域位于我国东部,横跨河南、安徽、江苏、山东四省,流域面积27万平方公里。人口1.65亿,耕地1.8亿亩,人口密度每平方公里615人,居中国七大流域之首。它是中国重要的农产品基地之一,也是东西南北铁路和公路交汇的重要枢纽。它在中国整体经济和社会发展中占有非常重要的地位。淮河流域是北亚热带和暖温带的过渡地带。它具有显著的季风气候,其特点是极端天气和气象灾害频繁发生。为了了解淮河流域强对流天气的概况,对2002-2008年淮河流域发生的一些强对流灾害性天气过程进行了分析。根据强对流灾害性天气过程分析中常用的分析思路,主要强对流天气过程
1.2.1主要强对流天气过程
2002-2008年淮河流域发生了多次强对流灾害性天气过程。对以下19次强对流灾害性天气过程进行了分析和总结:
(1)2002年5月27日14:00-20:00(北京时间,下同)皖北地区发生了一次典型的超级单体风暴过程,皖北地区有大风、冰雹和暴雨,[9];
(2)从2002年8月24日晚至晚上,长江三角洲出现了一次飑线。该地区许多气象站观测到9级以上的阵风(
(3)2003年6月5日19:30 ~ 21:30,河南登封市中北部遭受大风和冰雹袭击。
(4)龙卷风过程于2003年7月8日晚发生在安徽省庐江县和武威县[14-15];
(5)2004年6月26日下午,江苏省东北部发生一系列强对流风暴,其中一次产生大冰雹[I6];
(6)2005年6月15日清晨,[江淮地区出现冰雹云17];
(7)2005年7月30日安徽省灵璧县龙卷风;
(8)2006年6月10日飑线过程,涉及皖南和浙江大部分省份;
(9)2006年6月29日安徽省泗县龙卷[251;
(10)2007年5月5日,江苏[26日发生大范围雷暴、大风和区域性冰雹;
(11)2007年5月5日23:42至5月6日凌晨2:00,上海自北向南受到[27号台线的攻击];
(12)2007年7月3日16:40-18:00,[28 _ 291天昌、安徽、高邮、江苏、兴化、江苏等地发生多次龙卷风;
(13)2007年8月2日15:30-20:00,强对流单体MCC和飑线天气MCS带来的雷暴、大风、冰雹等强对流天气出现在安徽省合肥市及其周边县市。
(14)2007年8月2日9:00-11:00,郑州市遭遇了自初夏以来最强的突发性暴雨,造成[31-32人伤亡和巨大经济损失;
(15)2008年4月8日,[发生了一次超单体强对流天气过程;
(16) 7?8时、17时51分和18时21分以上大风,五河和苏州冰雹,全省49个市县雷暴351次;
(17)2008年6月3日19:00左右,黄冈中南部地区出现强地面风、冰雹和短期暴雨,震级在6 [36以上;
(18)2008年7月1日,[济宁地区发生了一次大暴雨371;
(19)2008年8月25日上海强对流暴雨[38]。

1.3卫星遥感监测的优势................19-20
1.4研究目的和意义................20-21
第二章信息介绍................21-33[/溴/] 2.1气象卫星产品数据................21-24
2.1.1 FY-2地球静止气象卫星................21-22
2.1.2 EOS/ MODIS多通道数据................22-24
2.2本地分析和预测系统产品................24-33
第三章卫星遥感监测方法介绍................33-40
3.1卫星多通道RGB合成技术................33-36
3.1.1莫迪斯多通道组合................34
3.1.2 MODIS数据预处理................34-36
3.2上升流云顶................36-40
基于卫星红外窗口亮度温度探测3.2.1 IRW方法探测上升流云顶算法过程................37-38 [/BR/] 3.2.2阈值选择................38-40
第四章典型强对流天气过程的卫星遥感监测与分析风云-2D静止卫星云图年强对流天气过程的解释................40-63[/比尔/] 4.1........40-48 [/BR/] 4.1.1流程概述................40-41
4.1.2天气状况背景................41-42
4.1.3卫星云图分析................42-46
4.1.4雷达回波特性的比较分析................46-48
4.2基于MODIS多通道综合的江淮暴雨云系分析……48-58[/溴/] 4.3检测……58-63
在暴雨云系统顶部通过MODIS红外窗口方法4.3.1过程概述................58-59 [/BR/] 4.3.2上升流云顶探测结果................59-61
4 . 3 . 3 LAPS数据与................61
4.3.4 IRW方法讨论................61-63

结论

利用风云-2D静止卫星云图,将MODIS极轨气象卫星多通道合成方法和红外窗口方法与雷达数据、常规气象观测数据和中尺度局部分析预报系统(LAPS)数据相结合,对中尺度对流云团进行分析。可见,卫星云图能够很好地监测和分析短期强对流天气,反映短期强对流天气系统的发展演变和常规数据无法捕捉到的天气实时变化。可以得出以下结论:
(1)地球静止气象卫星水汽图上动态异常区与对流系统之间的边界以及可见光云图上两个对流云团的流出边界触发的新雷暴云容易产生龙卷风等强对流天气。水汽图上的水汽传送带与可见光云图中的对流云系统一致,强对流天气发生在低亮温度对流云团中。
(2)卫星多通道RGB合成图可以以颜色的形式有针对性地突出对流系统、云粒子的微物理性质和其他属性。这次造成江淮流域暴雨的云系是以冰粒子为主的积雨云。云系的反射率越高,辐射越小,亮度温度越低,对流发展越剧烈。此外,不同卫星的多通道RGB组合在检测不同对流现象方面具有相对优势。这有利于分析各种天气系统,比较高时间空分辨率的LAPS中尺度物理量场,分析不同研究案例的多道合成图,进一步验证了多道合成方法的准确性和普适性及其在暴雨等中尺度强对流天气监测中的重要作用。

参考

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[5]朱亚萍,刘剑文周杰城。在锋面气旋云系统中强对流云的识别[。应用气象科学杂志,2009,0(4):428-436。
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