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1、*AMDARAMDAR资料在天气预报中的资料在天气预报中的应用研究应用研究主要内容：w1、AMDAR项目背景简介w2、AMDAR资料的统计分析w3、AMDAR资料的图形显示w4、 AMDAR资料的预报应用w5、结论与讨论1、AMDAR项目背景简介1.1 AMDAR项目的历史背景wAMDAR（Aircraft Meteorological Data Relay）直译为飞机气象数据中转。是商业飞 机上搭载的气象仪器测得的气象数据，经过 处理以后中转给气象部门使用。具体解释可 参见下文：wThe acronym for Aircraft Meteorological Data Relay is AM
2、DAR. Modern commercial aircraft are equipped with meteorological sensors and associated sophisticated data aquisition and processing systems. These provide input in real time to the aircraft flight management, control and navigation systems and other on-board systems such as the environmental contro
3、l system. Data are also recorded in the flight data recorder for off- line analysis and special (e.g. accident) investigations.wAMDAR的概念最早是源于70年代第一届全 球大气影响方案提出的一个全球试验。一共 开发出2个系统：一个是利用地球同步环境卫 星（GOES）、气象卫星和地球同步气象卫 星的通讯系统来进行全球观测；另外一个是 利用飞机标准的甚高频通信系统（ACARS） 。w飞机卫星数据中转（ ASDAR， Aircraft to Satellite Data
4、Relay）已经于1991年成为 WMO的一项业务系统。w由于ASDAR系统需要一套专用的数据格式和 卫星中转，相比之下 ACARS则不需要在飞 机上添加额外的设备，非常简单。w但由于卫星技术的发展，使得利用卫星中转 资料也很方便，ASDAR业务得到了很大的发 展。w通过结合以上两个系统的优势，开发出 AMDAR项目。wAMDAR资料由于具有较高的时空分辨率，特别是在反映航线的大气实况上，弥补了探空观测时间间隔过长的不足，可为预报人员提供高时间分辨率的高层大气的实际状况。另一方面，由于飞机大密度地在机场起飞降落，其所携带的航空器自动探测的AMDAR资料已成为了机场及其附近空域的实时探空资料，这
5、些高密度的资料使得预报员能够连续地监测机场及其周边地区的气象要素及其时空变化特点，进而捕捉到一些常规探空观测难于发现的中小尺度天气系统及其演变趋势，为准确制作临近和短时预报提供了精细的预报依据。1.2 AMDAR资料的一些特征1.3 国内AMDAR项目开展背景w2002年11月正式开始AMDAR的试验工作。w2003年5月，经气象信息中心通信系统并入国家气象 中心实时数据库，供数值预报室试验使用。w2004年6月22日，中国气象局与民航总局正式签署了 航空器气象资料下传合作项目业务化协议，这一项 目将通过飞机采集气象资料后及时下传至气象部门 。w在2004年7月结束的世界气象组织第七次飞机气象
6、数 据中转（AMDAR）会议上，我国已决定从10月1日起 参加全球电信系统（GIS）交换，这标志着我国的 AMDAR工作取得新的进展。 w对于AMDAR资料的应用研究国外已开展多年，其研究成果在数值预报、短时和临近预报中得到了有效的应用。而我国由于获取AMDAR资料较晚，目前有关该类资料的应用研究尚处于起步阶段，而且这种研究仅限于在数值模式中的应用，较少有关于在日常天气预报中的应用研究。w鉴于上述国内外的研究和应用的现状，基于 AMDAR资料的上述优势，我们提出AMDAR在日 常天气预报工作中应用的研究设想，以05、06年 重大天气过程和高影响天气事件为对象开展了 AMDAR资料对几种不同类型
7、天气的应用研究，目 的在于了解该资料在不同时效、不同类型、不同 尺度天气分析和预报中的使用价值及其与现有的 日常业务预报中所使用的资料的优势和劣势，以 便将来配套应用，优势互补，从而提高临近和短 时预报的准确率和服务效益。w为此，中国气象局组成了以国家气象中心为 总课题组，辽宁、黑龙江、山东、安徽、新 疆、江西省为分课题组的研究队伍，分别对 各自划分的区域AMDAR资料进行分析。辽宁课 题组黑龙江 课题组新疆课 题组江西课 题组安徽 课题 组山东课 题组2、 AMDAR资料的统计分析2.1 资料的主要内容AMDAR资料包含了飞机起飞、降落以及航 空器飞行中的温度、风速、风向、大气能见 度、云的
8、状况、颠簸、积冰、飞行高度、飞 行速度、经纬度等观测记录，其中来报量最 稳定的是温度、风向和风速三项气象要素。AMDAR资料的观测业务规范飞行阶段海拔（米）观测间隔上升0-1400 1400-600030sec 60sec水平飞行8000-120003min下降6000-060secAMDAR资料的空间分布2001年10月29日AMDAR资料的全球空间分布图AMDAR资料的中国空间分布图国内民航飞机资料采集传输应用流 程地面接收站民航数据中心民航北京气象中心Frame Relay数据收集与编码北京气象 通信系统 RTH BEIJING实时 数据库数值预报系统电 路： 帧中继 端口速率： 64K
9、bps CIR速率： 32 Kbps 网络协议： TCP/IP 数据传输： fTP_PUT2.2 统计分析、资料的来报量统计 、资料的空间分布特征、资料的时间分布特征、资料的时间延迟状况、资料的质量检验分析 、资料的来报量统计全球平均每日4-5万份，国内报为5000-6000份、资料的空间分布特征集中于东部 地区呈线状分布密集区以大 城市为中心 分布垂直分布有 四个密集区图4 2005年6月3日国内AMDAR资料的空间分布图2005年6月不同高度层AMDAR资料统计 表序号高度（米）报报告数（份）占总总量比例（%）航 站 资资 料占总总量比例（%） 11000151229.0535.56210
10、00-200098975.9 32000-300084835.08 43000-400072904.36 54000-500073724.41 65000-6000112936.76 76000-7000137828.25 航 线线 资资 料63.9687000-80001763210.56 98000-90002763616.55 109000- 10000149128.931110000- 110002646215.851211000- 1250063893.82、资料的时间分布特征每日的AMDAR资料主要 集中在0823时之间 ，20时达到一天的高 峰，20时以后资料逐 渐减少，凌晨2时
11、达到 一天的低谷 。 起降航班在一天中分布 比较均匀，航班主要集 中在上午（8：0010： 00）和晚上（20：00 22：00），航班间隔基 本在2个小时以内。 、资料的时间延迟状况2005年7月2231日资料延迟时间统计表日期22232425262728293031平均延 迟 （分钟 ）53393438494247513636平均每一份报告的延迟时间为43分钟。对照气象通 信规则统计结果说明，AMDAR资料的收信延迟时间 小于80分钟为“及时报”。与常规探空观测的对比与NCEP客观分析资料的对比高层AMDAR资料缺报、错报统计、资料的质量检验分析AMDAR与探空观测资料的对比北京上海两种资
12、料的温度的差别随着高度的增加而加大。 在7千米以下两者几乎重合,而到了9千米上空后偏 差逐渐明显，可达到6以上。高层AMDAR资料与NCEP客观分析资料 的对比时次00Z06Z12Z平均温度风速 温度 风速温度风速 温度 风速 均方根误差2.87 10.83 3.63 12.71 11.32 14.48 5.94 12.692005年6月AMDAR同NCEP温度和风速均方根误差对比 (T: W:m/s) 12Z的温度大于5的偏差达到47左右风速偏差大于20m/s的达到了17高层AMDAR资料缺报、错报统计2005年6月AMDAR温度和风的缺测和错误统计3、AMDAR资料的图形显示3.1 几种图
13、形显示方案w单站高空风分析图对同一时刻单站上空不同层次的冷暖平流和大气稳定度进行分析 单站风和温度垂直结构图对同一时刻单 站上空不同层 次风的垂直切 变和温度的垂 直递减变化情 况进行直观的 展现 单站风场的时间-空间剖面 图对单站上空风的垂直切变及风随时间的变化情况进行直观的展现 单站风速或温度时间-空间剖面等值线 分析图对单站上空要素的高值区分布和要素的时间和空间变化进行表现 航线风场经向-时间剖面图对某一经（纬）向的风场的时间演变及空间的风切变或辐合辐散情况进行 直观的表现 2005年1月30日 B-2645飞机轨迹（飞行高度）4、 AMDAR资料的预报应用w北京 强冰雹天气过程：5月3
14、1日13 20时（国家气象中心分析）w实况和灾情2005年5月31日下午一场突如其来的强对流天气突袭京城，北京市大部分地区遭遇20年来最猛烈的冰雹袭击。31日1320时，从京西的门头沟至京南的方庄小区，由西北向东南形成了一个冰 雹链，大的冰雹尤如鸡蛋大小，冰雹最大直径达50毫米，并伴有雷雨和78级瞬时大风，这是北京今年第一次大范围的冰雹天气，强度大、范围广、受灾严重。5月31日北京冰雹天气主要天气尺度影响系统5月31日北京强冰雹天气过程是发生在欧亚大陆地区径向度较大的两槽一脊的环流背景下，造成冰雹的主要天气尺度影响系统是蒙古冷涡、低槽以及高空急流2005年5月31日08时500hPa天 气图2
15、005年5月31日08时500hPa 哈5月31日08时T-lnP图根据5月31日08 时探空观测资料 绘制的T-lnp图 上，已反映出中 高层大气存在对 流不稳定，预示 未来可能出现对 流天气，但由于 探空资料时间分 辨率过粗，无法 对系统进行跟踪 ，进而确定天气 的具体发生时间 。AMDAR资料特征从5月31日1120时的AMDAR风场的时间空间剖面图上我们可以直观地看到，31日11时到15时、15时至18时多以及19时多低层500米以下分别有三个东南风或偏南风与东北风或西北风之间的水平或垂直方向上中尺度切变线，前两个系统无论从持续时间长短、还是从风速大小等均比最后一次强。 从1500-5
16、000米上空看前两个中尺度切变均处于对流层中层长波槽前的西南气流下方。而19时多的东南风与西北风之间的低层短暂的切变是反映了该长波槽过境后冷空气沿槽后西北气流南 下，北方冰雹区南移即将结束的风场的特点。 直观的看，这两个系统出现的时间与北京冰雹出现的两个阶段相当一致，那么它们是否是造 成这两个时段冰雹的中尺度系统，冰雹产生的主 要触发机制及形成过程又如何？以下将通过 AMDAR资料与其它资料的对比探讨这个问题。AMDAR资料特征5月31日1120时的AMDAR风场的时间空间剖面图 图中箭头标 注了冰雹的 主要发生时 段1、两个低层中尺度水平 切变线：1115时、15 18时东南风或偏南风 与东北风或西北风之间 的水平中尺度切变线， 均处于10004000米上 空长波槽前的西南或偏 西气流之下。 2、一个中层弱的槽过境 ： 13时前后，西南风转 为西西北风。 3、一个中层前倾槽过境 ： 18时前后，西南风转 为西北风。 4、低空切变线触发了两 次冰雹天气。5、一个低层垂直切变：
