海南省区域性暴雨过程综合强度评估方法研究

利用1961-2014年海南省逐日降水量资料和4个暴雨过程评估单项指标,采用百分位法建立分项等级评估指标,再分别利用等权重法和百分位法建立区域性暴雨过程综合强度的定量评估模型和确定综合强度等级划分标准。利用该模型对海南省历史上发生的不同等级区域性暴雨过程进行了检验,并对2015年夏、秋季和2016年夏季的9次区域性暴雨过程进行评估应用检验。结果表明:综合考虑区域性暴雨过程的极端强度、持续时间和影响范围等不同指标构建的区域性暴雨过程评估模型,可以较为客观和全面反映海南省区域性暴雨过程的综合强度,并能实现对当地区域性暴雨过程的逐日滚动评估,可较好地满足当地区域性暴雨事件快速、准确评估的业务和服务需求。     

淮河上游暴雨事件评估模型

暴雨灾害是我国面临的主要气象灾害之一,对其进行评估具有重要的理论和现实意义。该文以气象降水数据为基础建立数据集,采用统计分析的方法建立暴雨事件评估模型,对淮河流域上游的暴雨事件进行评估。该模型选取了4项描述暴雨事件的指标:区域平均日降水量、区域最大日降水量、覆盖范围和持续时间,通过对淮河上游16个站1961—2007年逐日降水量资料的统计分析,按概率分布划分出这4项指标的各等级标准,从而建立暴雨事件等级标准评估矩阵,而需要评估的暴雨事件等级则通过计算该暴雨事件各指标所组成的向量与等级标准评估矩阵中各等级所组成的列向量之间的欧式距离来确定。通过对历史资料及2008年4月—2010年7月发生的暴雨事件实况资料进行评估,发现评估结果与其所造成的实际影响对应较好,说明该模型对暴雨事件等级的划分较为合理。     

贵州省区域性强降水过程评估方法初探

采用贵州省84个国家级气象观测站1961—2017年逐日降水量,根据拟定的强降水过程判断条件,对区域性强降水过程进行识别,选取气候标准期内每次过程的持续天数、总雨量、总站次、暴雨量、暴雨站次5个指标,进行正态化和标准化处理。采用主成分分析方法确定各指标权重,得到贵州省区域性强降水过程的综合强度评估模型,并进行等级划分。结果表明,综合强度评估值与历史强降水事件具有较好的一致性,为强降水定量评估提供了一定的科学依据和基础。     

贵州区域性低温阴雨过程综合强度定量化评估方法

该文探讨了贵州区域性低温阴雨过程的识别方法和综合强度评估模型的构建方法。利用85个国家级气象观测站1971—2018年11月—次年4月逐日最高气温、最低气温、20—20时降水量及日照资料,首先在给定区域性低温阴雨过程识别方法的基础上,筛选出248次区域性低温阴雨过程;其次选取低温强度、覆盖范围、持续时间3项作为低温阴雨过程指标,并对低温强度和覆盖范围指标进行了正态化转换,对持续时间指标进行了Γ分布拟合,然后利用正态和Γ分布的反函数确定其数年一遇的概率,将反函数所对应的数值作为等级划分标准;最后运用客观分析法确定3个指标的权重,建立了贵州低温阴雨过程综合评估模型,并将综合强度划分为4个等级。应用此模型对历史重大事件进行了试评估,结果表明,该模型评估效果较好,可以在实际业务中应用。     

山东省区域性暴雨事件时空变化特征及个例分析——以台风“利奇马”暴雨过程为例

利用山东省123个国家地面气象观测站1961—2019年逐日、逐小时降水量资料,在定义区域性暴雨事件的基础上,选取最大过程降水量、最大日降水量、最大1 h降水量、暴雨站数和过程持续时间作为评估指标,构建山东省区域暴雨事件和单站暴雨事件综合强度评估模型。针对判别出的545次区域暴雨事件,进行时空特征分析。结果表明,山东省区域暴雨事件发生次数呈现波动变化、缓慢下降趋势,但平均综合强度呈现缓慢上升趋势,且2011年以来上升趋势显著。区域暴雨事件集中发生于7、8月,其中以7月发生次数最多,8月平均综合强度最高。降雨中心主要分布于半岛东部和鲁南地区,不同时段分布配置略有不同,但差别不大。历史回算结果与灾情记录一致性较高,以台风"利奇马"暴雨过程为例,通过分县灾情验证表明暴雨事件综合评估模型评估结果较为合理,尤其对历史重大暴雨事件吻合效果理想。     

广东区域性暴雨过程的定量化评估及气候特征

利用1961—2017年广东86个地面气象观测站逐日降水资料,定义广东区域性暴雨过程的标准,构建了综合考虑区域暴雨过程持续时间、暴雨范围、最大日降水量和最大过程降水量4个指标的广东区域性暴雨过程综合强度评估方法,由此分析近57年广东区域性暴雨过程次数、强度、雨涝年景等特征和变化。结果表明:近57年来,广东共出现1211次区域性暴雨过程,平均每年21.2次,主要出现在4—9月,单次过程平均持续时间是2.3 d;广东区域性暴雨过程的次数和强度存在明显的月际、年际和年代际变化,次数最多出现在5月,强度最大出现在6月;广东雨涝年景指数以0.17/（10 a）的速率显著上升;强和较强等级的广东区域性暴雨过程次数呈显著增加趋势,较弱等级区域性暴雨次数呈显著减少趋势。评估得到广东强雨涝年有5年:2008年、2001年、1973年、1994年、1993年,其中有4年出现在1990年以后。     

近55年来云南区域性干旱事件的分布特征和变化趋势研究

本文利用一种简化的区域性干旱事件识别方法,对近55年来云南区域性干旱事件进行了识别,在此基础上,选取区域性干旱事件的持续天数、影响站点数、平均强度、累积强度和极端最大强度这5个单一事件评价指标,构建了云南区域性干旱的综合评估模型,确定干旱等级划分标准。进一步分析表明,云南区域性干旱的发生频次、累积强度和累积影响站次均呈现上升趋势;云南在12、1和3月干旱发生最多,7、8月干旱发生最少;干旱持续天数集中在15～45 d,最长的可达222d;云南多发全省性的干旱且旱情偏重。云南中部区域干旱偏多、偏重发生;在严重的干旱事件中,中部型发生频次最多。     

辽宁暴雨事件影响的预评估和灾后速评估

本文不同于通常的暴雨灾害事后灾情评估,而是单纯采用气象资料来实现暴雨事件的灾前预评估和灾后快速评估。为此,通过对辽宁省区域性暴雨事件历史资料的统计分析,利用平均降水量、降水强度和覆盖范围3个指标,建立了基于距离函数的暴雨事件快速评估模型。在建模过程中,对每个指标进行了正态化转化和正态性检验,并利用正态分布概率密度函数确立了各指标数年一遇的等级标准。采用定义域平移的办法,对模型中各指标的权重系数进行了调整。另外,应用此模型对2005年汛期三次区域性暴雨事件进行了评估应用,结果表明,决策服务效果较好。     

基于概率分析的暴雨事件快速评估模型

通过对区域性暴雨事件历史资料的统计分析,利用平均降水量、降水强度和覆盖范围3个指标,建立了基于距离函数的暴雨事件快速评估模型。在建模过程中,对每个指标进行了正态化转化和正态性检验,并利用正态分布概率密度函数确立了各指标数年一遇的等级标准。采用定义域平移的办法,对模型中各指标的权重系数进行了调整。另外,应用此模型对2005年汛期3次区域性暴雨灾害进行了评估应用,结果表明,决策服务效果较好。     

长江中下游沿江地区暴雨过程综合评估模型及应用

选取长江中下游沿江地区87个站点,利用1957—2007年中国高密度台站地面日降水资料,对长江中下游沿江地区暴雨过程的历史资料进行统计分析,建立长江中下游沿江地区暴雨过程综合评估模型。首先选取平均降水量、降水强度、覆盖范围和持续时间4个指标,并对每个指标进行了正态化转化或Г分布拟合,然后利用相应的分布概率密度函数的反函数确定数年一遇的概率等级作为等级标准,将长江中下游沿江地区的暴雨过程划分为5个等级,最终运用权重分析法建立了暴雨过程综合评估模型。应用此模型对1999年6—8月的5次暴雨过程进行了试评估,结果表明,该模型评估效果较好,可以在实际业务中应用。     

气候年景定量化评价方法

气候年景评价是气候业务服务的重要产品——气候年公报的重要内容,其中评价方法是关键。旨在以福建省为例介绍一种计算简单、业务适用性强且易推广的气候年景定量化评价模型。基于福建省66个国家级气象站1961—2010年共50 a逐日气温、降水观测数据和综合气象干旱指数（MCI）数据,在分别建立低温年景、高温年景、雨涝年景和气象干旱年景的评价指标、等级划分标准和历史序列基础上,构建了综合气候年景的评价模型、等级划分标准和历史序列,实现了对福建省低温、高温、雨涝、气象干旱及综合气候年景的定量化评价且评价结果具有历史可比性。业务应用和历史事件验证显示所建评价指标体系合理,与历史重大事件一致性良好,可为汛期雨强、冬季低温强度、夏季高温强度等定量化评估提供参考。      

区域暴雨强度等级综合评估研究—以长江中下游为例

考虑到暴雨可能造成灾害的累积效应,本文提出降雨衰减指数的概念,建立相当强度公式,并以此判定暴雨日。从致灾因子出发,以暴雨过程的过程强度和影响范围作为评价指标,建立区域暴雨过程致灾强度的综合评估模型。以长江中下游地区为例,基于上述评估模型,得到该地区暴雨过程序列,继而利用百分位法对暴雨序列进行等级划分,得到该区域暴雨过程的暴雨强度等级。并将上述结果与历史灾情记录对比,结果显示两者在时间和影响范围上吻合较好。     

1961~2018年华南全年和四季暴雨的时空特征分析北大核心CSCD

利用中国2400余个国家级气象台站观测数据插值得到的1961~2018年逐日网格降水资料,综合运用回归分析和Morlet小波变换等方法,分析了华南多年暴雨和区域性暴雨的时空变化特征,揭示了华南暴雨的变化规律。结果表明:1961~2018年,华南全年暴雨日数和暴雨雨量大值区域分布在广东、广西、福建沿海一带及海南省和广西北部,夏季暴雨日数和暴雨雨量最大,其次是春季。在广西北部至广西、湖南、广东三省交界处、广东南部、福建和海南省,全年暴雨日数、雨量和强度的增加趋势最显著,夏季的区域平均值增长速率最大,其次是秋季。华南区域性暴雨日数和过程数呈单峰型分布,一年中均可出现,最大值出现在6月。区域性暴雨日数和过程数多年平均值为28 d a^(-1)和16.5 a^(-1),上升速率分别为0.15 d a^(-1)和0.097 a^(-1),四季中夏季的上升速率最快,最慢的是秋季。平均单次过程持续日数和最大单次过程持续日数在冬季均以0.015 d a^(-1)的速率显著上升,在春季却呈现下降的趋势。华南暴雨和区域性暴雨各要素在全年和四季的波动变化中不同程度地表现出准3 a、准14 a和准18 a的周期变化,2000年后,全年暴雨和区域性暴雨各要素准18 a的长周期和准3 a的短周期振荡非常显著。     

两次暴雨过程模拟对陆面参数化方案的敏感性研究

选取发生在江西和福建境内的两次暴雨个例,利用NCEP再分析资料在对暴雨发生前、后的环境场和物理量场进行诊断和对比分析的基础上,采用中尺度模式WRF V3.3,通过数值模拟探讨了陆面过程对两次暴雨过程的可能影响及其相关的物理过程。结果表明,2012年5月12日江西大暴雨主要受大尺度环流和中尺度天气系统影响,具有范围大、持续时间长等特点,属于大尺度降水为主的暴雨;而2011年8月23日福建暴雨发生在副热带高压控制下的午后,局地下垫面强烈的感热和潜热通量使低层大气不稳定性增强,触发了此次对流性降水为主的暴雨。通过资料诊断分析,可以判断陆面过程对福建暴雨个例的影响程度明显强于江西暴雨个例。通过关闭地表通量试验发现,陆面过程对暴雨模拟十分重要,尤其是对于该个例中对流性降水的发生起到关键性的作用。通过陆面参数化方案的敏感性试验发现,两次暴雨过程对陆面参数化方案均较为敏感。江西暴雨对陆面过程的敏感性主要体现在对流降水的模拟上,而福建暴雨则体现在大尺度降水的模拟方面,即福建暴雨对陆面参数化方案的敏感性强于江西暴雨。敏感性产生机制与降水类型关系紧密,大尺度降水对陆面过程的敏感性主要来源于不同参数化模拟的中高空对流系统的差异,而对流降水的敏感性则与不同参数化模拟的地表通量的差异有关。通过陆面参数的扰动试验进一步发现,相比于地表粗糙度和最小叶孔阻抗,土壤孔隙度和地表反照率则是影响对流降水对陆面过程敏感的关键因子,这在本质上与地表通量是否受到扰动有关。地表通量较风场而言,受扰动引起变化的空间范围广、时间响应快,变化具有明显规律性。所得结果可为深入理解陆面过程影响暴雨等天气过程和改进数值模式对暴雨的模拟能力提供一定的参考。     

一种区域降水过程综合强度评估方法的探索和应用

降水过程强度精细化定量评估是气象现代化业务服务的重要需求,也是暴雨灾害影响评估研究的关键环节。利用1961年以来国家气象站降水气象观测资料,以站点降水背景表征地域特征,通过定义单站和区域降水过程的起始和结束条件界定降水过程,提取了降水强度、持续时间、覆盖范围三个降水过程的评价指标,在深度挖掘降水空间和时间尺度信息基础上,计算三个降水过程的评价指标。然后,基于百分位分布和概率统计,对降水过程三个评价指标进行精细化指数划分,建立降水过程综合强度评估模型。最终将降水过程划分为极端、特强、强、较强、中等五个等级。文中应用案例对评估方法进行验证,结果显示对单站和区域降水过程综合强度等级评估方法合理,既能体现降水过程地域特征,又能表征降水过程的影响程度,方法具可操作性,能够直接应用于气象服务业务和暴雨灾害影响评估,也可为历史降水过程案例入库、灾情信息演变特征分析提供依据。     

福建前汛期持续性强降水的大气低频特征分析

本文采用福建1979—2010年66个气象站逐日降水资料和NCEP再分析资料和OLR资料,揭示了福建前汛期降水的低频特征,分析了福建前汛期持续性强降水同期的大气低频特征以及前期低频信号的演变特征,结果表明:(1)福建前汛期降水存在显著的低频周期,出现频率较高的前三个低频周期分别为:10~20、30~60和20~30 d;约63%的年份出现两种以上显著的低频周期;10~90 d低频变化占前汛期降水总方差的20%~30%;(2)前汛期总雨量与降水低频信号的强度呈显著正相关关系,持续性强降水的强度和持续时间与降水的低频特征关系密切,以BWO(ISO)为主的年份,持续性强降水的持续时间较短(长)。(3)福建前汛期持续性强降水期间日本以东、索马里以东和南海三个关键区皆为低频反气旋,日本至渤海湾南下的冷空气与索马里越赤道气流、南海南部越赤道气流在福建上空持续相遇形成低频气旋,导致福建上空低层低频辐合、高层低频辐散,对流活跃。(4)福建前汛期持续性强降水与热带及副热带大气低频变化密切相关,热带MJO的东传以及东亚西北太平洋地区低频信号的北传对福建持续性强降水过程的延伸期预报具有一定的指示意义。     

华东地区夏季不同等级降水变化特征分析

采用华东地区78个气象站点逐日降水资料,根据日降水量的5个等级划分,应用线性趋势分析、相关分析等分析了不同等级降水频率和降水量的空间分布及其变化趋势。结果表明:(1)夏季不同等级降水频率在整个华东地区具有明显的地区差异,区域平均的降水频率由大到小依次为小雨、微量降水、中雨、大雨、暴雨。(2)平均的夏季总降水量呈南多北少的分布,各等级降水对总降水量的贡献率由大到小依次为暴雨、大雨、中雨、小雨,暴雨对夏季总降水量的贡献在某些年份可达50%以上。(3)区域平均的夏季降水日数呈下降趋势,但总降水量却有明显的增大趋势。(4)区域平均的某等级降水频率正异常时,华东地区各地该等级降水频率,亦多表现为正异常,尤其中雨以上等级降水频率异常符号在整个华东地区更为一致。(5)华东区域微量降水和小雨发生频率分别与其他等级降水存在显著的反相关关系,而中雨、大雨、暴雨三者发生频率之间无显著相关。     

青海省近40年雨日、雨强气候变化特征

利用青海省1961-2002年26个代表站逐日雨量资料和青海省东部地区10个站1981～2001年降水自记资料,分析近40年来青海省雨日、雨强气候变化。结果表明：青海近年来虽然夏半年降水量和雨日在减少,但降水强度在增大。夏半年降水量的减少主要是降水日数的减少造成的;而冬半年降水量的明显增加是由于雨日增多和每个降水日平均雨量的增大造成的。近20年来10分钟、1小时最大降水的强度在明显增加。同时,20世纪90年代夜间出现强降水的几率多于80年代。