【正文】
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Schwarz, Final Research Report DLRFB 201202, 4657.附錄(翻譯)論準時定制的冬季天氣信息系統(tǒng)與城市交通道路管理摘 要最近,在技術(shù)上,確定冬季開始、持續(xù)時間、降水量、積雪和結(jié)冰條件等研究有了新的發(fā)展報告和進程,而這個技術(shù),還仍然處于開發(fā)階段,將來能在短短的30分鐘到幾日小時內(nèi)用來預(yù)測在短期至中期的天氣情況。(即實時天氣報告)這種技術(shù)旨在從一個數(shù)值模型以及在高空間分辨率地面氣象站,檢測地區(qū)潛在的降雪反射率數(shù)據(jù)相結(jié)合的降水和地表溫度數(shù)據(jù)。另一方面用此技術(shù)結(jié)合分析測量結(jié)果從而預(yù)測天氣預(yù)報。(如:衡量飛機數(shù)據(jù)和偏振雷達數(shù)據(jù))關(guān) 鍵 詞:類型和降水量 實時預(yù)測 預(yù)測天氣一. 介紹不好的天氣會導(dǎo)致交通堵塞,交通事故和交通延誤。道路交通尤其被不利的天氣如雪、冰、霧、雨、大風(fēng)所耽誤和影響。交通的發(fā)展使得交通更加容易受到不利天氣條件影響。如今,當(dāng)惡劣天氣時的反應(yīng)已經(jīng)發(fā)生或即將發(fā)生時,與交通運輸有關(guān)的人和參與運輸者(包括空運的或地面)大部分的時間才有受到影響。而未來的道路管理系統(tǒng)應(yīng)該主動預(yù)見破壞性天氣元素和大大提前預(yù)報的尺度,以避免或減輕對交通流的影響。然而“天氣”本身不是一個可以簡單輕松地解決的技術(shù)問題。天氣的預(yù)報是一個困難和復(fù)雜的任務(wù),某些程度上會受到相當(dāng)大的限制。因此非常有必要盡快觀察和預(yù)測大氣的變化狀況,提高天氣預(yù)報的準確程度。此外,措施的要求是能預(yù)測到“天氣”及其影響和減少這些影響對交通流及其管理的管理。交通參與者和交通管理中心在合適的時間預(yù)計不利條件通知大眾,為之作出明確的政策和準確的氣象信息是必要的。這個信息必須整合過程中的信息分布和決策,也允許戰(zhàn)術(shù)和戰(zhàn)略決策。它的目標是增加航空運輸?shù)男屎桶踩?。許多發(fā)達的方法集中在地面交通方面,因此能很好地適應(yīng)其政策的實行,從而完善道路交通的管理。我們首先建立其程序和系統(tǒng)的邏輯關(guān)系,對于最為發(fā)展完善的航空運輸領(lǐng)域,結(jié)合不同氣象的簡單參數(shù),使得天氣氣象不解自明。再進一步,我們根據(jù)最近的報告進展來確定結(jié)冰條件的發(fā)生和預(yù)計其持續(xù)時間。這個技術(shù)和算法通過結(jié)合掃描反射率數(shù)據(jù)的降水和地表溫度數(shù)據(jù),從一個數(shù)值模型以及在高空分辨率(1公里),旨在檢測潛在的地區(qū)的降雪水平。這技術(shù)結(jié)合分析測量(如流星數(shù)據(jù)衡量飛機和偏振雷達數(shù)據(jù))與預(yù)報天氣數(shù)值。冬天的天氣條件下一個人可以依靠操作數(shù)值預(yù)報模型,預(yù)測未來24小時或以上的天氣環(huán)境。數(shù)值模型已經(jīng)取得了令人矚目的進步,在過去的幾年里,能夠在預(yù)測整體的天氣狀態(tài),如表面壓力分布或是否會下雨。然而對于冬天天氣現(xiàn)象的預(yù)測,如冰雨或細雨,或輕或重的降雪仍是一個要求技術(shù)進一步提高的任務(wù)。這些現(xiàn)象造成微妙的關(guān)系的各種因素,如垂直分布的溫度和濕度、云量和類型、積雪、土壤水分和大氣氣溶膠的組成與再次影響云和降水過程。情況就變得更加復(fù)雜的時候,這些不穩(wěn)定的過程,會引發(fā)了大氣參數(shù)的微小變化,如是否在地面的溫度或通過一定深度的大氣層測量其溫度略高于或低于0176。C。為了更好地估計未來大氣狀態(tài),總體模型比單一模型的運行會給出更好的結(jié)果,結(jié)合到量的估計,如系統(tǒng)平均、傳播,其他人對于概率的估計可以用于先進的技術(shù)應(yīng)用當(dāng)中。這里的輸出模型從德國一個整體興建大氣氣象服務(wù),DWD,它在未來可以用于提供這個概率的預(yù)測信息。然而,為了緩解寒冷的天氣條件的影響,使得機場運作更有效率,其系統(tǒng)建設(shè)的重點應(yīng)該放在短期預(yù)測(稱為“短時預(yù)測”)這個方面。這包括天氣現(xiàn)象的發(fā)生,持續(xù)時間和降水的類型,或雨、或雪、或凍雨、或霧。DLR系統(tǒng)是開發(fā)一個短時預(yù)報系統(tǒng),提供用戶在航空領(lǐng)域?qū)τ谖磥?到2小時,冬天的天氣條件的預(yù)測。我們認為,一個類似的系統(tǒng)嵌入過程中的信息共享的協(xié)同決策也將有利于公路網(wǎng)絡(luò)的管理發(fā)展。二. 關(guān)于冬季的天氣一個特定的冬天的天氣現(xiàn)象,像如冷凍沉淀,可以認為一定體積的空氣中觀察到這一現(xiàn)象。不同的是,觀測適合于描述一個或其他屬性的現(xiàn)象,如表面溫度、降水類型。無疑與實際天氣現(xiàn)象可以更精確地確定從數(shù)據(jù)和各種傳感器相結(jié)合。因此,作為觀察對象,我們可以明智地認為與某些天氣的固有屬性有密切的關(guān)系。我們的目的,一個冬天的天氣對象(WWO)在一個特定的有限區(qū)域,如機場或一個密集的高速公路網(wǎng)絡(luò),可以定義通過以下參數(shù)來觀察:一個由幾層組成的垂直的大氣層發(fā)生時間持續(xù)時間下一次發(fā)生時間級別的描述,如: 雪:上、下限邊界和強度的定義:輕、中度,嚴重 雨:上、下限邊界和強度的定義:輕、中度,嚴重 冰雹:上、下限邊界 凍毛毛雨:上、下限邊界 地表狀況 趨勢,如強度增加,改變?nèi)诨?等等 圖1表示天氣參數(shù)如何從各種來源相結(jié)合的數(shù)據(jù)融合到一個冬天不同的屬性在不同的層天氣對象的描述,WWO(黃色缸)。SYNOP和自動傳感器(如從SWIS)允許確定表面條件,在這個例子中,雨水與溫度高于零。溫度/濕度探測可以提供一個數(shù)值天氣預(yù)報模型、飛機實測數(shù)據(jù)為它),或由兩個取決于數(shù)據(jù)的可用性。雷達觀察降水高度和也能夠穿過云層確定水文氣象(旋光能力和相關(guān)技術(shù))。ADWICE 對于結(jié)冰環(huán)境先進的診斷和預(yù)警系統(tǒng)[4),使在地面連同試探的溫度和濕度和雷達測量,用天氣信息的報道來確定飛機飛行過程中飛機表面積冰威脅程度。ADWICE系統(tǒng)現(xiàn)在進一步發(fā)展、擴大到診斷和預(yù)測雪和結(jié)冰條件下。綜上所述,其派生的分析可以被壓縮到WWO示意圖,在圖1的右邊顯示作為一個黃色條狀。很明顯,這個對象有幾個不同的危害威脅。對于給定的情況下在一個沉淀云層之上,會有一個接近表層氣溫零上到高度H1,其中包含雨滴,第二個層從H1到H2,包含超冷卻水滴和相應(yīng)的潛在威脅。 對于短時預(yù)測結(jié)冰amp。雪條件必須考慮天氣的變化,由于平流的空氣具有不同特點,可能造成改變降水和云層物理性質(zhì),可在短的時間間隔時發(fā)生。這兩種效應(yīng)的方法用于采集天氣信息,WWOs決心在各種觀測地點,從SYNOP、雷達和SWIS站,應(yīng)用在機場或沿高速公路數(shù)據(jù)系統(tǒng)中,提供指導(dǎo)預(yù)期變化的位置信息。三. ADWICE 的診斷和預(yù)測ADWICE系統(tǒng)技術(shù)代表著它為飛機結(jié)冰環(huán)境先進的診斷和預(yù)警?;趯iT系統(tǒng)IIDA (集成診斷算法)通過NCAR /RAP[4],檢測和預(yù)測云層和具有超強的冷卻液體的降水,在2003年它在DLR 拜仁區(qū)被設(shè)計成功[6]并進一步發(fā)展成熟,為德國氣象所服務(wù)(DWD)。它的目的是檢測和預(yù)測該地區(qū)的超級冷卻液體(SLD)和可能的結(jié)冰地區(qū)分別對飛機構(gòu)成的威脅。ADWICE系統(tǒng)提供診斷程序來分析當(dāng)前現(xiàn)狀,調(diào)查部分結(jié)冰的大氣層。圖2示意說明ADWICE進行診斷和預(yù)測的一部分。最重要的信息是地面測量觀測站點能夠接受到其相關(guān)信息。當(dāng)前狀態(tài)下的ADWICE系統(tǒng),使用觀察現(xiàn)在的天氣以及云的價值估計其數(shù)值和云底高度。結(jié)合雷達反射率測量數(shù)據(jù),這些數(shù)據(jù)是一定比觀測站點準確的第一個預(yù)測和估計的信息。這些數(shù)據(jù)表明一個結(jié)冰的天氣情況,ADWICE系統(tǒng)搜索垂直擴展可能的危險地帶。根據(jù)觀察到的或模型預(yù)報資料的濕度和溫度以及一些派生的對流參數(shù),像云底高度和云厚度,或特定的云水和云冰內(nèi)容,其技術(shù)和算法是為了檢測可能結(jié)冰地區(qū)。四個不同的情況的分類,取決于不同類型的形成過程。例如,某一情況描述了形成凍結(jié)的、冷卻的雨的典型過程。其主要特點是一個溫暖的大氣層(溫度高于0176。Celsuis)嵌入在寒冷(T 0176。C)層或以上冰冷的地上。固體沉淀在溫暖的氣層中的經(jīng)歷一個階段轉(zhuǎn)換從固體到液體,卻在冷層下或在地上再次得到不能改變階段的超級冷卻的水。在預(yù)測部分,ADWICE系統(tǒng)單獨輸出天氣預(yù)報模型的數(shù)值,用于預(yù)測該區(qū)域可能發(fā)生的降雨情況。當(dāng)前版本的ADWICE系統(tǒng),操作時收到DWD cosmo歐盟的輸出模型的限制。它一天兩次每小時對結(jié)冰的預(yù)測而到第21小時的時候,創(chuàng)建預(yù)測數(shù)值。圖3演示了操作處理。預(yù)測的技術(shù)在03 UTC的基礎(chǔ)上運行開始,在00 UTC模型,15 UTC根據(jù)12 UTC模型運行。