江西致洪暴雨天气特征分析与流域洪涝预报研究

在对1959～1990年的资料进行大量普查分析和统计的基础上,指出对流层中低层形势特征在江西致洪暴雨中的特殊重要性,分析了各个天气系统对形成致洪暴雨的作用,并根据中低层天气形势特征来分型建立致洪暴雨的预报模式。应用水文上降水产生流量过程线的变化原理,提出了仅用降水资料来推算流域洪涝指数,用量化指标来预报未来流域洪涝强度的研究思路和方法。该方法思路是利用流域内测站雨量计算出流域的有效综合面雨量(考虑了前一段时间内的逐日流域面雨量的不同贡献)。复核流量(或水位)等洪涝资料与流域有效综合面雨量的关系,最终确定出各级洪涝指数的流域有效综合面雨量的大小,确定洪涝等级。     

1632年华北地区暴雨洪涝事件研究

以历史文献为主要代用资料,重建了1632年华北地区暴雨洪涝事件的雨情、水情、灾情等,从而识别出1632年8月河南地区暴雨事件的时空范围,并与有器测记录的2021年河南极端降水事件进行对比。1632年华北地区大规模降水始于7月17日,从6月18日—11月11日,整个华北不同区域皆存有长时间降雨记录,且有多次强降水记录,造成黄淮地区雨涝,并使得黄淮交溃,对社会经济造成较大影响。梳理降水和洪涝的过程,区分了本地降水与客水的分布。将1632年8月河南暴雨洪涝与2021年7月河南极端降水事件对比发现,强降水位置相似,降水前后都有两个台风输送水汽,且1632和2021年华北地区夏季降水皆受到拉尼娜的影响,整体偏涝。     

青藏高原周边地区持续性暴雨特征分析

长江上游的暴雨是造成该区域和长江中下游洪涝的主要因子,研究长江上游的青藏高原周边地区持续性暴雨特征对防灾减灾有着重要意义。应用历史天气图资料、NCEP 1°×1°再分析资料和国家气象信息中心提供的气候整编降水资料,采用统计和天气学方法,分析了1961 2011年青藏高原周边地区持续性暴雨特征。研究表明,青藏高原周边地区局地持续性暴雨通常持续3~4天,持续时间最长的暴雨发生在湖北武汉,为10天。整体上,高原地区较周边地区暴雨发生率相对低,局地持续性暴雨有4个降水高频中心,西藏东南部降水高频中心的波密发生频次最高,为15次;四川西部至中东部暴雨高频区持续性暴雨发生范围最广;另2个高频区为云南南端及湖北中东部地区。青藏高原东侧的西南地区区域持续性暴雨以持续3天为主,7月发生频率最高,21世纪以来,暴雨中心有向东移动的趋势。通常持续性暴雨过程伴随高原低值系统活动,其中西南低涡是最主要的影响系统。     

暴雨洪涝受灾人口与雨涝危险性指数关系模型研究

建立可监测、可预报的雨涝危险性指数与暴雨洪涝受灾人口的关系模型,对暴雨洪涝灾前、灾中、灾后人口受灾情况快速评估具有重要意义。以湖北省为例,利用小时降水、日最大降水量、累积降水量与暴雨持续天数等气象资料以及水系、高程等孕灾环境资料,构建了雨涝危险性指数。结合历史洪涝受灾人口资料,建立基于雨涝危险性指数的暴雨洪涝受灾人口灾损曲线。按照重现期划分雨涝危险性等级,并通过计算不同重现期雨涝危险性指数的致灾阈值,建立危险性等级与受灾人口的定量关系模型。结果显示:(1)湖北省暴雨高危险区主要位于江汉平原以东,其次是鄂西南南部、江汉平原南部。(2)通过历史暴雨过程受灾情况比较,包含小时雨量和孕灾环境的雨涝危险性指数更能呈现暴雨过程的受灾程度。(3)湖北省暴雨洪涝受灾人口与雨涝危险性指数呈幂函数关系,年及暴雨过程实际受灾人口与拟合受灾人口的相关系数分别达0.800和0.891。(4)利用5 a、10 a和20 a三个重现期将雨涝危险性指数划分为三个等级,当雨涝危险性指数超20 a一遇时,预计受灾人口将达12万人以上。     

20世纪长江流域3次全流域灾害性洪水事件的气象成因分析

20世纪长江流域曾出现上游洪水7次,中游洪水16次,下游洪水7次,其中有3次是全流域性洪水,分别发生在1998、1954和1931年。1998、1954和1931年梅雨期开始前(3~5月),长江流域降水比常年偏多。进入梅雨季以后,先后出现两场持续性暴雨:第1场出现在6月中旬至7月上旬,这场暴雨造成中下游河流的水位达到或超过警戒水位,出现局地洪涝;7月下旬长江中下游又出现1场持续性范围广的暴雨,雨水只能作为地面径流汇集到长江干流,造成很高水位的洪流。第2场持续性暴雨使长江上下游强降水时段在7月下旬重合,导致长江中下游干流洪水与来自上游的洪水在8月初至中旬遭遇,造成长江中下游灾难性的大洪水。1998、1954和1931年长江全流域性大洪水与东亚中高纬地区大气环流和东亚夏季风活动异常有联系。大气环流和东亚季风活动异常导致7月下旬西太平洋副热带高压的位置偏南,梅雨期持续到7月底,有利于长江中下游持续性暴雨发生的环流条件在7月下旬仍然存在。     

1979～2016年西南地区夏季持续性降水的变化特征

本文基于1979～2016年西南地区25个站点的逐日降水资料分析了西南地区夏季降水和持续性降水的变化特征,得到的结论如下:(1)西南地区夏季降水总天数总体呈减少趋势,无雨时段平均持续天数总体呈增加趋势,有雨时段平均持续天数仅川内呈增加趋势。(2)长、短持续性降水平均持续天数均呈减少趋势,其中长持续性降水平均持续天数减少趋势显著。各站长、短持续降水事件的总降水天数占持续性降水总天数的比例呈南北反向的变化趋势,长(短)持续降水事件的总天数占持续性降水总天数的比例呈北增(减)南减(增)。(3)长、短持续性降水异常年差值合成环流的相似之处:在对流层低层,我国东南部存在气旋性环流异常,与我国北方反气旋性环流在西南地区产生辐合。垂直速度场均为负异常(< -0.015Pa/s)-上升运动。上述结论可为气象灾害预测、预警提供线索。      

长江下游地区汛期暴雨气候特征分析

IPCC(1995)第二次科学评估报告指出了极端气象事件变化研究的重要意义[1].长江下游地区地势低平,往往是我国暴雨洪涝的多发区域,造成严重灾害,因此,研究长江下游地区暴雨的规律具有极其重要的意义.选取了长江下游地区52站1960～2003年逐日降水资料,运用EOF分析将其分为3个分区,采用小波分析,Mann-kendall非参数检验法及趋势系数法等分析方法研究各分区汛期暴雨降水的气候统计特征.结果表明:虽然汛期同为暴雨降水的集中时期,但各分区暴雨降水在汛期降水中所占比重略有差异,暴雨降水量、频次所占比例的空间分布为西区较大、东区和北区略小,暴雨平均强度则西区和北区东部强、其他区域小.同一区域中降水量与频次具有显著的正相关,不同区域间仅暴雨降水量的相关性较好.暴雨降水量44 a中呈现了增加的趋势.各区汛期暴雨具有多重时间尺度的周期变化,暴雨降水量和频次的周期在西区与全区的较为一致,主要是6～9 a的周期振荡.东区和北区有着不同尺度的振荡周期.各区的暴雨降水强度都不同程度地存在着3 a的周期振荡.长江下游地区汛期暴雨降水量除北区外,全区及其他分区的突变时刻均发生在1980年代末～1990年代初这一时期,暴雨降水量在1980年代中期～20世纪末出现了一个增长的过程,北区趋势并不显著.全区暴雨平均强度在突变时刻之后有一个减弱的过程,而西区和北区的暴雨平均强度变化并不显著.     

“碧利斯”(0604)暴雨过程不同类型降水云微物理特征分析

本文利用"碧利斯"(0604)暴雨增幅过程高分辨率的数值模拟资料, 将降水分成对流降水和层云降水, 对比分析了不同类型降水云微物理特征和过程的差异, 探讨了不同类型降水对暴雨增幅的贡献, 结果指出:(1)暴雨增幅前, 降水基本为层云降水, 对流降水只存在于零星的几个小区域, 暴雨增幅发生时段, 对流降水所占比例较暴雨增幅前有显著增加, 平均降水强度达层云降水强度的3倍多。(2)暴雨增幅时段, 云系发展更加旺盛, 云中各种水凝物含量较增幅前明显增加, 其中, 对流和层云降水区云中水凝物含量均有一定程度增长, 但对流降水区增加更显著;而无论增幅前还是增幅时段, 对流降水区云中水凝物含量均要明显大于层云降水区, 并且两者的这种差异随着地面降水强度的增强而增大。(3)暴雨增幅前后, 对流降水区雨滴的两个主要来源最终均可以追踪到云水, 通过云水与大的液相粒子(雨滴)和大的固相粒子(雪)之间、以及大的固相粒子(雪和霰)之间的相互作用和转化, 造成雨滴增长, 并最终形成地面降水, 而层云降水区中与雨滴形成相关的上述主要云微物理过程明显变弱, 但层云降水区中暴雨增幅时段的上述过程又要强于增幅前, 说明层云降水对暴雨增幅也有一定贡献。     

SMS-WARMS V2.0模式对中国西南地区降水预报能力的客观检验

本文采用标准降水检验方法、EDI方法和MODE方法对新一代上海区域中尺度模式SMS-WARMS V2.0模式2015年12月至2016年11月的西南地区降水预报效果进行评估。结果表明:(1)模式对西南地区四季的降水TS评分均较高,夏季和秋季相对更高,且在48 h内预报性能比较稳定。(2)预报偏差和TSS评分显示,模式对西南地区春、夏两季的各个量级降水预报均较实况偏多,而对秋季的大暴雨和冬季的大雨以上量级预报则相对偏少。总体而言,对西南地区的降水技巧呈现出预报成功率高于空报率的特征。(3)模式对西南地区的小雨、暴雨和大暴雨预报评分优于EC模式。(4)EDI检验显示模式对西南地区的极端降水有较高的预报技巧,对四川中部和东北部以及贵州西南部的极端降水预报技巧相对更高。(5)模式对2015年8月一次西南涡诱发的暴雨过程的空间落区预报较好,强度较实况偏强。(6)MODE方法统计结果表明,模式对西南地区暴雨预报的目标质心偏差较小,降水中心强度偏强。     

台风暴雨预报的经验分析和计算

思路 面对台风预报新的理论和方法一时难以推广,老的方法又不断被淘汰的现状,本文基于台风降水主要由台风和它周围流场的运动携带而来的认识,立足现有天气资料,利用台风探测报告,抓住下面三个方面的降水:即台风本身的降水(以R_T记号表示之);周围高值区与台风低值区构成的辐合带的降水(以R_Z表示);以及西风带系统南下和台风环流迭加造成的降水(以R_W表示)。来解决台风的暴雨预报问题。台风暴雨可用算式表示为: