图1.15 多普勒速度图大尺度风场(d)冷平流+风向辐散
冷平流+辐散型注释内容 (图1.15d)，图中约30km范围内零等速度线为反“S”型，且负速度区面积小于正速度区面积。这种形势不利于降水的产生，一般很难捕捉到这种配置的速度图像。图1.15d时刻是短历时强降水后期，降水明显处于减弱阶段。
1.4.2.3 中尺度系统的分析
造成冰雹、龙卷风、局地暴雨、下击暴流等强对流风暴在速度图上的主要表现为有中尺度气旋、中小尺度辐合辐散以及逆风区等。造成冰雹、龙卷风、局地暴雨、下击暴流等强对流风暴在速度图上的主要表现为有中尺度气旋、中小尺度辐合辐散以及逆风区等。
中尺度气旋的特征：正（负）速度中心离开雷达的距离相等，呈方位对称，中间有一条零速度线，负中心和负速度区在雷达探测方向的左侧，正中心和正速度区在雷达探测方向的右侧
图1.16 多普勒速度图上中尺度系统特征(a)中气旋
中小尺度辐散（下击暴流）的特征：正（负）速度中心在同一条径线上，呈距离对称。负速度中心和负速度区在雷达的近距离一侧，正速度中心和正速度区在远距离一侧。
图1.16 多普勒速度图上中尺度系统特征(b)中小尺度辐散
逆风区的特征：在大片的正（负）速度区中，嵌套着小块的相反速度的回波区，就称为逆风区。分析逆风区时要注意其强度（速度差值的大小）、尺度（逆风区的面积）、厚度（多仰角分析）、高度（存在的高度）。
图1.16 多普勒速度图上中尺度系统特征(c)逆风区
1.4.3 其他产品的应用
⑴ 垂直累积液态含水量（VIL）
是利用反射率因子强度资料和含水量之间的关系反演出云层含水量，是判别强降水及其降水潜力、短历时强降水、冰雹等灾害性天气的有效工具之一，也是业务中应用较多的产品之一。 ⑵ 回波顶高（ET）
是≥18dBZ（可调）反射率因子被探测到时，显示以最高仰角为基础的回波顶高度。该产品在识别风暴强度时较有意义。业务中发现一般冰雹的ET较局地暴雨高。 ⑶ 垂直风廓线（VWP）
多普勒天气雷达系统获取的径向速度分布数据，在一定的假设条件下，通过反演可获取某高度平面上的平均风向风速（VAD）。在VAD产品基础上，应用体积扫描资料可得到半径为30km的水平区域中平均风向风速随高度变化的垂直廓线。此产品在分析环境风随高度和时间的变化以及识别平均风的高度切变及其随时间变化时有较高的使用价值。但要注意强对流的非线性风场不能应用VWP资料分析，VWP也不能提供辐合辐散的信息。 ⑷ 中气旋（M）
识别原理是在等距离圆上寻找速度的一致增加段，然后再进行归并、分类。应用时要注意速度模糊会造成空报和漏报。此外当速度对中心距离大于10km，该产品不显示中气旋，但这种速度对也可产生强天气，预报中要注意关注。 ⑸ 冰雹指数（HI）
用强度立体资料自动探测中空强度、弱回波区、回波悬垂区等来推测冰雹发生的概率。业务中应用统计发现当冰雹指数为△时要注意查看是否可能降雹，当冰雹指数为▲时，大多有降雹。 ⑹ 风暴路径信息(STI)
显示被识别的风暴单体质心过去、现在和将来每隔15min的位置，最长外推预报时效为1h。 ⑺ 组合反射率因子(CR)
是将一个体积扫描获取的回波强度数据，分成若干个以1km×1km或4km×4km为底面积的垂直柱体，对每个柱体寻找最大回波强度的dBZ值后显示的图像。另外CR产品可附上“联合属性表”，表中可提供风暴顶、最大平均径向速度和反射率因子、算法识别出的冰雹、中气旋等有关信息。 ⑻ 降水产品
根据Z-R关系利用每个体扫的最低四个仰角的反射率因子导出1h累积雨量、3h累积雨量和风暴总降水量。使用时要注意用实时雨量进行订正。
1.5数值预报产品
1.5.1 数值预报产品及应用
随着数值预报水平的不断提高，目前数值预报已成为现代气象业务的基础。在日常业务中，数值预报产品已成为中短期业务预报主要参考资料之一。
国外数值预报起步较早，产品应用时间也较长。目前9210下发的国外数值预报资料主要有格点预报资料（表1.2）和日本传真图资料。日本传真图资料的主要内容有00～96h内500hPa高度和涡度、地面气压场和风以及12h或24h降水量；00～36h的500hPa温度、700hPa温度露点差、850hPa温度和风以及700hPa垂直速度；96～120h的500hPa高度和涡度、地面气压场、850hPa温度等资料。
我国业务数值预报的发展虽起步相对较晚，但发展较快。目前9210系统下发的主要有T213、T639、GRAPES等数值预报产品。
T213L31是我国国家气象中心第一代在大规模并行机上实现的中期数值预报模式，2002年9月代替T106正式业务化运行。T213L31模式48h以内的预报与先进的国外模式相差不大，但96h以后的预报差距明显。
T639是在业务T213中期数值预报系统的基础上发展的，具有较高的模式分辨率，达到全球水平分辨率30km，垂直分辨率60层；T639模式对边界层过程有更细致的描述，850hPa以下垂直分辨率为12层，T213模式仅有5层，更适合于支撑短时临近预报。T639于2008年6月正式业务运行，并向全国发布产品，目前下发的主要产品有1000～200hPa主要层次的高度场、温度场、风场以及水汽通量、水汽通量散度、温度露点差、假相当位温等物理量场，有近地面10m风场、2m温度和相对湿度以及海平面气压、总降水量等。应用表明，T639在72h以内与EC数值预报相差较小。
GRAPES是我国自主研发的新一代全球/区域同化预报系统。自2004年底试运行以来，每天实时发布预报产品，试用表明有很好的预报参考价值。目前9210系统下发的预报产品，预报范围为中国范围（70～140oE，20～60oN），输出0～54h每6h预报结果，其预报要素和层次与T639产品相似。
MM5和WRF中尺度数值预报模式，其主要特点是时空分辨率高，许多区域气象中心和省级气象台都有经过本地化的模式，输出逐h的降水、温度等要素预报。
面对众多的数值预报产品，业务中可运用MICAPS平台逐一显示各数值预报产品，亦可多要素叠加显示，还可针对某一要素同时显示多家预报结果进行对比分析。
1.5.2 数值预报产品检验
由于数值模式的初始场误差、模式物理过程描述不完全、数值计算误差等常使得数值预报产品存在预报误差，应用数值预报产品时一定要进行检验订正。 1.5.2.1 形势场检验
对于形势场的检验，模式研发人员有诸如平均误差、均方根误差、相关系数等定量的统计检验结果。但预报业务中，预报员关心的是数值预报对某种天气系统预报的是偏快还是偏慢，强度是偏强还是偏弱。MICAPS3.0版给广大预报员提供了一种工具，可以进行上述内容的定性检验。
图1.18 数值预报不同时效预报场以及不同数值预报初始场对比图 (a)EC对2009年11月27日20:00 500hPa高度场的分析场(红)与24h(黑)、48h(黄)、 72h(紫)的预报场对比图
预报场对比 图1.18a为EC对2009年11月27日20:00 500hPa高度场的24、48、72h预报与分析场的对比图，从中可得到，对中纬度小槽的预报24、48、72h均预报偏弱，且随着时间的延长误差明显加大。因此在对该系统进行预报时，要注意向略偏强方向进行订正。
图1.18 数值预报不同时效预报场以及不同数值预报初始场对比图(b) 2009年11月27日20:00 T639(兰)、EC (红)以及GRAPES(绿) 500hPa高度分析场与实况分析场(黑)对比图
高度分析场与实况分析场 图1.18b为T639、EC和GRAPES2009年11月27日20:00 500hPa高度分析场与实况分析场对比图，图中对中纬度小槽的分析，我国的GRAPES和EC的分析场与实况较接近，而T639分析场略偏弱，经验指出，在使用其预报场时要注意结合涡度场等资料进行订正。
除在日常业务中注意检验分析外，中央气象台下发的指导预报以及网站中均有“数值预报产品天气学检验评估公报”，其中有对近期高空环流、副热带高压、海平面气压场、850hPa温度场、850hPa切变线、T639模式地面2m相对湿度以及降水等的预报检验，预报员可及时查看，对近期数值预报的误差情况有一定了解，以便在预报中更好地使用数值预报产品。
1.5.2.2 要素值的定量检验
主要是针对降水、温度等要素预报进行准确性的检验。中央气象台以及各省市气象台均开展了对本地区的预报工具的检验工作，一方面可以不断发现问题、改进预报模式，另一方面可帮助预报员有针对性地使用这些工具。图1.19给出了T213模式和日本格点资料2009年8月对河北地区降水检验的TS结果。图中可见2009年8月我国的T213资料对河北省的24、48、72h的小雨(L)、中雨(M)、大雨(H)甚至暴雨(S)的预报均较日本的预报较好。
(a)日本格点资料 (b) T213模式 图1.19 数值预报2009年8月对河北地区降水检验的TS结果
1.6 其它探测资料图
随着我国气象事业的发展，大量特种气象观测设备正在逐渐融入到现代天气气候观测网中，气象观测正在从人工、定性、定时观测向自动化、遥感遥测、定量、连续观测转变。这些观测资料，从不同侧面认识天气系统演变、改善数值预报模式的初始场、提高灾害性天气的预报预警水平等方面，正在发挥越来越重要的作用。本节简要介绍风廓线仪、地基GPS水汽、闪电定位仪等资料在天气预报中的应用。
1.6.1 风廓线仪
风廓线仪又称风廓线雷达，它的原理是利用大气湍流对雷达电磁波的散射作用，遥感探测风速。风廓线仪能够提供以风场为主的多种数据产品，其探测数据包括径向速度、谱宽、信噪比、水平风向、水平风速、垂直速度等的垂直分布廓线资料。
风廓线仪资料在天气预报预警中的应用，一方面是模式应用，利用风廓线仪不间断探测大气中垂直风廓线资料，通过快速同化技术，改善中尺度数值预报模式的初值，提高模式的预报质量；另一方面是在日常的天气预报预警业务中应用，利用单站风廓线仪资料，监测天气系统移经测站时的水平风场、垂直风场等的连续变化，并据此来了解天气系统内部的流场结构，判断天气系统是否处于酝酿、发展或衰亡阶段；另外利用某一区域内的多部风廓线仪资料，可以描述天气系统的三维空间流场结构、移动路径、移动速度，在强天气的短时、临近预报预警中具有潜在的应用价值。
