多普勒雷达如何应用于降雨预报?
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\ begingroup美元 你对他们所说的预测时间有进一步的了解吗?多普勒雷达对预测未来一小时左右的天气很有用……就像你看到的一样。但如果他们说多普勒可以帮助预测未来几个小时…它并没有那么有用。对我来说,这只是一个愚蠢的电影短语,尤其是多普勒和超级多普勒短语……只是想听起来很傻,不太有知识(超级多普勒只是一些电视台对他们的多普勒的称呼!) \ endgroup美元- - - - - -JeopardyTempest2017年8月8日8:07
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\ begingroup美元 还有人认为这是一种无知或幽默的暗示:许多预报员,包括美国国家气象局(National Weather Service),都不会对低于20%的降雨概率做出预测(你会在许多预报讨论中发现“沉默”这个词)谷歌).此外,预测通常以10%的增量进行。所以除了电脑预测,你基本上不会在任何地方看到5%,至少在美国… \ endgroup美元- - - - - -JeopardyTempest2017年8月8日8:10
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1\ begingroup美元 还有人觉得编辑没有抓住问题的核心吗?我不确定用户的意思,但似乎我们很有可能失去了它的核心? \ endgroup美元- - - - - -JeopardyTempest2017年9月4日15:29
5个回答
最简单的回答是,《避风港》是一部电影,作者犯了一个事实错误(这并不罕见)。我没有看过那部电影,所以我不确定他们在处理什么样的情况。多普勒雷达不是预测,而是观察。
然而,可能的是外推和推论的产生。例如,龙卷风不是由多普勒雷达直接预测的,而是通过对数据的推断,气象学家可以探测到龙卷风。类似地,如果雷达导出的“风暴总降水量”估计过去200英里内飑线的平均降雨量为0.25英寸,则可以推断或估计该飑线将产生约0.25英寸的降雨。飑线会改变其路径或强度,并急剧改变其量吗?当然,但如果没有额外的信息,包括不是从雷达获得的信息,这将是一项艰巨的任务。
编辑好吧,我想我对问题是什么以及如何回答有了更好的了解。多普勒雷达可以测量相对于雷达站点的风速。所以它能感知风暴逼近的速度。假设风暴不会改变它的速度,根据它的历史,你可以推断出它什么时候会到达雷达站点。例如,如果风暴在50英里外,它以每小时25英里的速度移动,它将到达$50\text{mi}\div 25\frac{\text{mi}}{\text{hr}}=2\text{hr}$,前提是风暴不改变。
首先,正如其他人指出的那样,“多普勒”指的是确定物体(雨、雪等)接近或远离雷达的速度的能力。
雷达数据经常被吸收以产生更好的数值天气预报(即使用计算机天气模式)。通常,我们感兴趣的“主要”变量是多普勒径向速度(雨/云/雪靠近/远离雷达的速度),而不是雷达反射率(与雨/云/雪颗粒的大小/浓度有关)。通常你在电视气象站的雷达显示上看到的是与反射率有关的东西。数值天气预报数据同化主要使用径向速度的原因可能太复杂,无法在这里讨论,但简而言之,径向速度为数值天气模型提供的信息比反射率“使用”更简单。
雷达的多普勒视向速度是确定雷暴是否在旋转,以及它是否会产生龙卷风或其他破坏性风的重要工具。谷歌术语,如“龙卷风涡旋特征”或“龙卷风速度对联”,看看这是什么样子。一般来说,对于龙卷风,雷达会显示靠近雷达的空气靠近远离雷达的空气,表明旋转。
多普勒雷达也用于更复杂的云物理研究。例如,通过垂直指向雷达并观察雨/雪/冰雹降落的速度,可以深入了解这些颗粒的组成和形成过程。
第一场雨——太简单了。当空气中的水蒸气冷却,空气变得饱和,水蒸气凝结成液态水时,就会下雨。在高处会更冷,因此充满蒸汽的热空气会上升、冷却并释放出雨水。大量的空气和水在流动。
多普勒是波从移动目标反弹时频率的变化。雷达是一种从物体反射回来的波,在源头被探测到。当雷达探测到含水的空气向上移动(通过多普勒效应检测到)并冷却时,这表明类似雨的东西正在发生。不同的运动表明风暴的不同部分。
不久前,一到两架满载乘客的飞机在机场坠毁,原因是冷空气的微爆垂直下降,将飞机撞向地面。由于多普勒雷达,我们可以看到它们的到来并避开它们。
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\ begingroup美元 多普勒雷达没有观测到空气向上或向下移动。它只看到朝向或远离雷达天线的水粒子速度的径向分量。与径向线正交的速度分量是雷达无法探测到的。这是零等色差问题。 \ endgroup美元- - - - - -大卫Hammen2017年8月9日20:33
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\ begingroup美元 我的理解是,这样的流动是动荡的,为跟踪提供了足够的数据。但我不会亲自动手,我会听从更好的知识。 \ endgroup美元- - - - - -灰岩洞2017年8月10日15:47
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\ begingroup美元 @DavidHammen但是上升或下降的空气将有一个垂直于雷达径向线的分量!除非雷达直接指向上方或下方?;-) \ endgroup美元- - - - - -半日西蒙2019年7月9日16:51
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\ begingroup美元 @SemidiurnalSimon -多普勒检测距离速率,即从雷达站到目标的速度组成部分。在这种情况下,从云层中落下的雨滴的目标通常会从雷达站点移除数十公里。这意味着降雨的垂直分量或多或少是无法检测到的,就像速度的水平分量与从雷达站点到云层的直线正交一样。多个多普勒雷达的综合结果给出了一个很好的二维降雨视图,但垂直部分仍然或多或少无法检测到。 \ endgroup美元- - - - - -大卫Hammen2019年7月9日23:03
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\ begingroup美元 @DavidHammen抱歉,我说错了。但我也明白你的观点,远距离垂直运动的径向分量非常小。 \ endgroup美元- - - - - -半日西蒙2019年7月9日23:31
一些大气模式(即美国NCEP HRRR)利用雷达作为初始条件的来源。我不知道雷达数据是如何被同化的具体细节。但多普勒数据确实为该模型提供了湿度和风型的三维再现,其尺度是其他观测仪器以我们目前的技术无法解决的。江南登录网址app下载
多普勒雷达在预测天气方面的应用,与以前的雷达、卫星图像,以及当时在先进系统到来之前进行的物理观测没有什么不同。雷达探测到可能产生降水或可能已经产生降水的含水云的存在。这与潜在降水的移动方向和历史记录进行了比较,这些记录记录了过去发生类似情况的时间,以及在特定地点重复发生的可能性。
我们观察到,那里形成了一片云,似乎含有大量的水。它以这个速度向这个方向运动大气压在这样的温度下运动。前10次我们有符合这个的条件,下了7次雨,所以,假设有70%的可能性会下雨。
一般来说,多普勒雷达是一种比旧雷达更灵敏的观测方式,旧雷达比几百英里外的物理观测者更灵敏,更灵敏,说,嘿,这里下雨了。几小时后可能会下雨。
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1\ begingroup美元 多普勒雷达用于预报天气的方法与老式雷达有很大不同。美国国家气象局在20世纪90年代将其全国范围内的雷达系统升级为NEXRAD是有原因的。多普勒检测风速(更具体地说,距离速率)。旧的雷达系统不能。这一增加的维度显著改善了恶劣天气的短期预报。 \ endgroup美元- - - - - -大卫Hammen2017年8月9日20:20
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\ begingroup美元 @DavidHammen我没有提到多普勒是如何工作的。OP问的是如何用它来预测降雨,而不是对它如何运作的工程解释,比如在软件人工智能得到改进之前,它无法区分一群昆虫和一场风暴。我知道矢量差和侧滑分析是用来分析潜在的风蚀和漩涡形成的,这些对他的问题都不重要,但对于为什么要花费数百万美元升级到新技术非常重要。江南登录网址app下载 \ endgroup美元- - - - - -下文2017年8月9日21:31
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\ begingroup美元 最基本的答案是,它看到的条件表明降水是可能的。将这些数据与过去的类似情况进行比较,计算并传递重复发生的可能性。这是一个巨大的进步,而不是看着窗外说“看起来像下雨了”。 \ endgroup美元- - - - - -下文2017年8月9日21:33