萧山风廓线雷达测风与杭州L波段雷达测风数据可用性对比分析

2018-10-09曾宪忠徐岚刘音心

科技视界 2018年19期

曾宪忠　徐岚　刘音心

【摘要】将萧山风廓线雷达与杭州L波段雷达2016年5月至8月的测风数据的水平风速和水平风向分别进行对比，水平风向以风玫瑰图的形式对各测站的风向频率进行对比，水平风速以Q—Q图和相关系数进行对比。结合杭州5月至8月的气候特征，验证了该部风廓线雷达数据在实际业务中的可用性。

【关键词】风廓线雷达；L波段雷达；对比分析

中图分类号： TN959.4 文献标识码： A 文章编号： 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

风廓线雷达具有较强的无人值守能力以及环境适应性；可进行长时间的观测；可连续探测实时三维风场情况；能够不间断地提供探测高度范围内的大气水平风速、风向、垂直气流、大气折射率结构常数等气象要素随高度的分布，并以风廓线图形或以列表的方式进行显示和存储。提供瞬时气象要素信息。是加强对灾害性天气监测能力和提高短时数值预报模式质量的重要手段。在反演温度平流[1]，对GRAPES_MESO数值预报系统影响[2]，暴雪天气过程分析[3]等领域都有研究成果。

L波段二次测风雷达是一种体制较新、自动化程度较高的新型雷达，每天探测不超过四次，每次探测时间1小时左右，探测精度高、采样速度快、提高了高空气象资料的质量和精度。为了更有效的应用风廓线雷达探测数据到实际业务中，验证其数据的准确性十分必要。

1 资料处理

1.1 数据来源

风廓线雷达数据资料来源萧山CFL-03型固定式边界层风廓线雷达；高空数据资料来源为杭州（58457）。通过两个测站经纬度计算站点间的距离为13km。

1.2 数据选取

从气流分布规律的角度分析，杭州市的西南方向，为常年多见风向的下风方向[4]。杭州暴雨、雷暴大风等灾害性天气主要出现在5月到8月。综上所述，取杭州与衢州两个站2016年5月至8月8点和20点的TlogP资料，CFL-03型固定式边界层风廓线雷达有效探测高度为3km，所以从TlogP资料中调取925HPa、850HPa、700HPa三个气流相对比较稳定的高度进行数据对比。通过大气压与海拔高度换算925HPa、850HPa、700HPa的海拔高度为720m、1440m、3000m。8点和20点TlogP资料的放球时间分别为7：15和19：15，通过探空气球的平均升速7m/s和上升高度计算得上升到3km的时间在6分钟左右，风廓线雷达数据每6分钟一组，最接近的时间为7：18。

2 风廓线雷达与L波段雷达探空测风的水平风向对比分析

2.1 风廓线雷达与L波段雷达探空测风的水平风向综合对比分析

将5月到8月的水平风向转换成16个方位，统计每個方位的出现次数，换算成风向频率：

f=r/s×100%

其中f为风向频率，r为某次风向出现的次数，s为各风向总次数。将各方位的风向频率在风玫瑰图中进行比较。

图1表明萧山风廓线雷达与杭州L波段雷达探空测风的主导风向均为W～WS，风玫瑰图形状一致。

2.2 水平风向对比结果分析

4到5月份杭州为春季，这一季节，整个东亚大陆多短波槽活动，冷暖空气不断交馁，杭州主要受西南风或者偏西风和偏北风或东北风交替影响，并且偏北风逐渐减弱。5月中旬热带季风在南海爆发，西南气流开始增强，并且逐渐北抬。浙江中低层以西南气流为主，风速有时可达急流级别（12m/s以上）。6月中旬到7月中旬，浙江进入梅汛期，受副热带高压西北侧，西侧边缘西南气流控制。中低层有低空切变线和或者西南涡东移或者南北摆动影响，风向以西南风和偏东风为主。7月下旬到8月份，副高北抬，杭州受副高控制，以其北部的偏西风和西南风为主。在对比中主导风向均为W～WS。在本文选取的2016年5到8月份这段时间，对风廓线雷达和探空的水平风向数据进行统计分析，可知，一共有39.9%为西南风，有16.3%的东北风或者偏东风，也印证了风廓线雷达水平风向数据的实用性。

3 风廓线雷达与L波段雷达探空测风的水平风速对比分析

3.1 Q-Q图与相关系数

将萧山与杭州水平风速（图2）进行对比，以对比的数据相关性来判断水平风速的数据可用性。萧山杭州相关系数为0.87。

3.2 水平风速对比结果分析

参考王静对青岛气象局风廓线雷达与探空测风风速相关性分析所得的结果中[5]，在1080～2160M所得的对比相关系数最大值为0.7528，萧山风廓线雷达与杭州L波段雷达探空测风的相关系数高于0.8，Q-Q图中的数据点满足正态分布，验证了该风廓线雷达水平风速数据的实用性。

4 结论

通过对萧山风廓线雷达与杭州L波段雷达2016年5月至8月的测风数据的对比分析后发现：

（1）萧山风廓线水平风向和水平风速在720M、1440M、3000M高度与杭州L波段雷达探空测风资料的相关性较高。

（2）水平风向及水平风速的比对相关性较高。

综合以上分析表明：风廓线雷达与L波段雷达测风在较稳定的气流层相关性较高，虽然两种观测方式取值的时间和高度上很难做到完全一致，但是对比结果相关性较高，萧山CFL-03固定式风廓线雷达测风数据的可用性还是得到了很好的验证。

【参考文献】

[1]单楠，和平，吴蕾.风廓线雷达反演温度平流的应用[J].应用气象学报，2016，27（3）：323-333.