长江流域降水极值时间序列的分布特征

在1960-2005年长江流域147气象观测站汛期4-9月逐日降水资料基础上,通过计算逐站大于95th强降水及其间隔天数、小于1.27mm/d的持续天数,分析长江流域降水极值时间序列的时空分布特征,并建立概率分布模式.研究发现,长江上游四川盆地附近及中下游鄱阳湖流域东南部是汛期强降水中心,也是长江流域强降水最集中发生的地区.汛期降水强度小于1.27mm/d的天数,在上游干流、岷沱江流域、乌江上游地区为多.但此处干旱持续天数最短,干旱形式并不严重.而在金沙江上、下游,洞庭湖流域,鄱阳湖流域东南部支流及下游干流区干旱持续天数较长.长江流域大于95th强降水的间隔天数与小于1.27mm/d的干旱持续天数服从Weibull-Ⅱ型分布.分布参数变化的模式较准确的反映降水极值时间序列的时空变化特征.     

LTP_DSEF模型对2018年登陆中国热带气旋强降水预报的应用

最近,一种基于路径相似的登陆热带气旋降水动力统计集合预报(LTP_DSEF)模型被发展用来预报登陆热带气旋(LTC)带来的强降水.文章把LTP_DSEF模型应用于2018年登陆中国的10个热带气旋(TC)的强过程降水预报,通过测试模型的3452套预报方案确定了对这10个LTC的最佳方案,然后将其性能与三家动力模式(ECMWF、GFS和GRAPES)进行对比.结果表明:LTP_DSEF模型在预报LTC的较强过程降水方面与三家动力模式相比很有优势,特别是预报250mm以上量级的过程降水;对单TC, LTP_DSEF模型预报LTC过程降水的能力优于或者略逊于三家动力模式,特别在三家动力模式对某些TC的强降水均无预报能力时,模型仍能提供宝贵的大于零的TS值;此外虽然与实况相比该模型预测的强降水范围倾向偏大,但它在多数情况下能合理地捕捉到强降水的落区.初步研究表明,尽管LTP_DSEF模型只引入了TC路径和登陆时间两个相似性变量,但它已能为LTC的强过程降水预报提供非常有用的指导.     

大别山库区降水预报性能评估及应用对策

对降水预报进行性能评估及应用对策研究可以更好地发挥降水预报在水库调度中的决策支持作用.基于大别山库区近10 a汛期(2007—2016年5月1日—9月30日)24~168 h共7个预见期降水预报和地面降水观测资料,采用正确率、TS评分、概率统计、ROC曲线以及CTS等方法评估大别山库区降水预报性能,并以响洪甸水库为重点研究区域分析降水预报在水库调度中的应用对策.结果表明:1)大别山库区各量级的降水预报都有正预报技巧;24~72 h预见期降水预报的TS评分较高且空报率、漏报率也较低,具有较高的预报性能;但96 h及以上预见期降水预报性能明显下降,中雨以上量级空报率、漏报率较大,特别是对大暴雨及其以上量级的降水预报性能显著下降.2)大别山库区预报降水量级与实况降水量级基本符合,预报降水量级大于等于实况降水量级的概率超过75%;虽然降水预报量级上呈现出过度预报的现象,但降水过程预报对水库调度仍有较好的应用价值,应用时要考虑到降水预报量级可能存在偏差.3)转折性天气预报96 h及以上预见期CTS评分较低,但72 h以内预见期的性能明显改进,尤其是24 h预见期CTS评分也提高到了38.2%;水库调度可从长预见期的降水预报获取降水过程及其可能发生转折的信息,根据短预见期的降水预报进行调度方案调整.     

一种新的综合物理指数构建及其在强降水预报中的应用

强降水是洪灾及相关衍生灾害的最主要原因之一,而过去单靠某一种变量诊断预报强降水,具有较大难度.本文在已有研究的基础上,根据强降水发生发展的物理机制,将引起降水的热力、动力和水汽条件综合考虑,尝试性地构建了一个新的综合指数THP(Temperature,Helicity and Precipitable water).然后针对两次强降水过程,利用NCEP/NCAR 1°×1°的再分析资料和地面常规观测资料,对THP指数进行了诊断分析,并选用2012年7月1日—8月15日的降水实况,对该指数进行了普适性检验.结果表明:(1)THP指数的变化可以有效表征强降水过程的发展和移动.对于降水落区的预报,THP指数的大值区与未来6h的降水中心基本对应;对于降水发生时刻的预报,THP指数的位相变化超前于地面降水的变化,具有较好的指示性;(2)对于高空槽前型降水,THP指数对降水强度也有一定的诊断意义,且普适性检验表明,该指数在我国中东部地区的盛夏期间具有良好的适用性;(3)基于配料法的思想,THP指数将有利于强降水出现的、具有清晰物理意义的信号进行了集成,相比于表征单一物理量的指数,其稳定性得到了增强.     

华北地区降水事件变化和暴雨事件减少原因分析

使用北京、天津、河北、山西的37个气象观测站的1961～2008年逐日降水资料和NCEP、EC环流资料,对华北降水事件和暴雨事件减少原因进行分析.结果表明,华北地区盛夏暴雨事件对夏季降水量和全年降水量变化有重要影响,近50年盛夏暴雨事件呈显著线性减少趋势,这与东亚夏季风减弱使得从南边界进入华北的水汽通量大量减少以及副热...     

区域气候模式RegCM3对华北地区未来气候变化的数值模拟

采用高水平分辨率区域气候模式进行区域未来气候变化预估,对理解全球增暖对区域气候的潜在影响和科学评估区域气候变化有很好的参考价值.这里对国家气候中心使用25 km高水平分辨率区域气候模式RegCM3单向嵌套全球模式MIROC3.2_hires在观测温室气体(1951—2000)和IPCC A1B温室气体排放情景下(2001—2100)进行的共计150年长时间模拟结果,进行华北地区未来气温、降水和极端气候事件变化的分析.模式检验结果表明:模式对当代(1981—2000)气温以及和气温有关的极端气候事件(霜冻日数、生长季长度)的空间分布和数值模拟较好;对降水及和降水有关的极端气候事件(强降水日期、降水强度、五日最大降水量)能够模拟出它们各自的主要空间分布特征,但在模拟数值上存在偏大、偏强的误差.和全球模式驱动场相比,区域模式模拟的气温、降水和极端气候事件有明显的改进.2010—2100年华北地区随时间区域平均气温升高幅度逐渐增大,随之霜冻日数逐渐减少,生长季长度逐渐增多;同时随温室效应的不断加剧,未来降水呈增加的趋势,强降水日期和五日最大降水量逐渐增多、降水强度逐渐增大.从空间分布看,21世纪末期(2081—2100)气温、降水以及有关的极端气候事件变化比21世纪中期(2041—2060)更加明显.     

太湖富营养化条件下影响蓝藻水华的主导气象因子

利用2004-2018年卫星遥感解译的太湖蓝藻水华信息构建蓝藻综合指数,采用随机森林机器学习算法分析同期气象因子与蓝藻水华综合指数的关系,定量评估影响蓝藻水华的主要气象因子特征变量的重要性度量和贡献率.结果表明,在光、温、水、风等主要气象要素中,气温对蓝藻水华综合指数起着主导的作用,其次是风速和降水,日照时间的影响或可忽略.其中气温条件中重要性度量最大的是年平均气温,其次是冬、春季节的平均气温;风速因子中影响较大的是7月份的平均风速;水分条件中主导因子是9月累计降水量.优选的随机森林模型模拟值与实际蓝藻水华综合指数的变化趋势基本一致,拟合优度为0.91,通过0.01显著性检验,随机森林模型模拟效果较好.用随机森林模型模拟值对太湖蓝藻水华分等级评估,模型模拟精度达到了86.7%,其中5个重度等级年份模型模拟结果完全一致,中度等级的6个年份模型模拟值有5年与之相符,中度以上等级的模拟精度达90.9%,模型能够反映气象因子对蓝藻水华综合指数的综合影响,对中、重度蓝藻水华的模拟效果更好.随机森林模型有助于理解富营养化状态下影响蓝藻水华的主导气象因子,利用气象因子的可预测性可以促进蓝藻水华预测预警能力的提升.     

应用灰色系统理论进行地震灾害等级划分和灾情分析比较

通过对地震时人员死亡、受伤、房屋破坏和直接经济损失４个灾害损失指标的函数转换，使得用不同的损失指标判别灾害等级的标准取得了统一．然后，应用灰色聚类方法划分地震灾害等级，并用灰色关联度排序方法对不同的灾情进行分析比较．同时还对１９６６～１９８３年我国大陆７次重要地震和１９９５年我国大陆１７次地震进行了灾害等级划分和不同灾情的分析比较．结果表明，该方法基本可定量准确地评价地震灾情     

全球环流20～30d振荡与长江下游强降水

利用1979～2005年NCEP／NCAR逐日再分析资料及长江下游地区降水资料,采用非整数波功率谱分析、相关分析和主振荡型分析（POP）研究了近27年5-8月长江下游降水季节内振荡（ISO）、强降水过程的变化特征及其-9全球环流主要ISO模态的关系．结果表明,5-8月长江下游逐日降水主要有10～20,20-30和60～70d的周期振荡,长江下游降水的20～30d振荡强度年际变化和强降水频数之间有极显著的正相关．5-8月全球850hPa高度场存在两个20～30d主振荡型（POP1,POP2）：一个是南半球中纬度地区东移的绕球遥相关型（SCGT）,另一个是西太平洋热带地区南移的季节内振荡型（TWP）,它们的解释方差分别为7．72％和7．66％．这两个POP型与长江下游20～30d低频降水和强降水过程密切相关,其中POP1虚部正位相和POP2实部正位相中长江下游有强降水过程的概率分别为54．9％和60．4％．用合成方法建立了北半球夏季全球环流主要ISO型的20～30d振荡过程中长江下游地区有（无）强降水过程的全球大气环流模型．长江下游地区强降水过程大部分发生在SCGT的位相4或TWP的位相6中．当长江下游降水20～30d振荡正位相中有（无）强降水过程时,与SCGT的位相4对应的850hPa低频风场中从阿拉伯海经印度、孟加拉湾到中国南部和长江下游地区存在（不存在）强西风气流,或与TWP的位相6对应的低频风场中从印度经孟加拉湾到中国南部和长江下游地区以及副热带西太平洋地区到赤道中东太平洋地区呈现强（弱）西风带,有（不）利于长江下游地区强降水过程的形成．它们分别与南北半球热带内外地区大气环流之间的相互作用和亚洲季风区热源强迫异常与东亚大气内部相互作用激发的20～30d低频振荡有关．这两个20—30d振荡的全球大气环流模型对于提高夏季长江下游地区强降水过程10～30d延?     

乌梁素海湖冰晴天反照率日变化特征的统计模型比较和分析

乌梁素海湖冰晴天反照率日变化具有双峰特征,利用当地太阳高度角同经纬度和儒历的关系,归一化到北京时,依此表达湖冰反照率日变化规律.基于具有指数函数形式的拉普拉斯、高斯、耿贝尔和柯西4种概率密度分布函数建立线性组合模型,对日出后到日落前太阳高度角大于5°时段内的反照率日变化数据进行拟合,发现拉普拉斯密度分布函数组合是最佳统计模型.它既能拟合太阳高度角大于5°时间范围内反照率日变化曲线的双峰特征,又能反映太阳高度角大于15°时间范围内反照率日变化曲线双峰之间的U型分布.该模型不仅形式简单,而且意义明确：尺度参数约为日长的一半,双峰位置与日出时刻关系密切;同时能体现2个反照率峰值的不对称性.为发展不同地区湖冰反照率日变化参数化方案奠定基础.     

2016年全球火山活动综述

通过对2016年全球活动火山监测信息的统计,2016年共有96座火山记录到喷发活动,主要分布在环太平洋俯冲带及印度板块与欧亚板块碰撞边界上。火山预警等级共有4个,可以标识火山的危险程度,本文根据火山每个预警等级在全年52次监测信息报道中的出现次数,将96座活动火山按危险程度划为4类,并对每类的火山活动作出了详细描述。2016年的火山喷发也造成了人员伤亡和财产损失,印度尼西亚是受火山灾害影响最严重的国家。此外,根据火山灰柱海拔高度的整理及近年活动火山数量的调查,推测2016年的火山活动仅会使火山附近区域的天气受到影响,应不会引起全球性的气候异常。      

基于地震背景噪声监测山东临沂地区地下水位变化

选取山东省临沂地区的JUN与JUX台站数据资料,运用背景噪声互相关技术计算了2009年1月1日—2011年1月1日台站对间的互相关函数,利用移动窗互谱法计算相对速度变化,并分析其与莒县气象观测站记录的降水和莒南鲁14号井记录的地下水水位变化的关联性。研究结果表明,区域降水呈季节性变化,夏季降水量大,冬季降水量小;地下水水位呈季节性变化,初夏季水位较低,随后水位值逐渐增加,初冬季水位较高,随后水位值逐渐减少;地下介质速度变化亦具有季节性特征,变化幅度约为±0.2%,与水位变化呈一定的负相关趋势,即夏季水位增加、相对速度变化降低,冬季水位减少、相对速度变化升高。     

基于蒸散发构建的日干旱指数及其对区域干旱事件的表征分析

增温背景下,频发的干旱事件已对工农业生产和人民生活造成了巨大损失,旱情的监测和预报日益受到重视.然而,目前用于干旱研究的干旱指数绝大部分是针对月以上的时间尺度,适用于干旱监测和预报的日干旱指数相对稀缺,不利于对干旱监测和预报准确率的改进以及对现有日干旱指数的评估.文章利用气象站实测数据和ERA5高分辨率再分析资料,基于实际蒸散发和潜在蒸散发构建了一个新的日干旱指数——日蒸散发差指数(Daily Evapotranspiration Deficit Index,DEDI),并使用该指数分析了2019年春夏季发生在中国西南、华北、东北和西北东部地区的四个干旱事件的时空演变特征.通过与气象干旱综合指数和标准化降水蒸散发指数对比,系统地评估了DEDI对重大干旱事件旱情信号的表征能力.结果表明,DEDI较好地表征了2019年西南、华北、东北和西北东部地区四个不同强度干旱事件的时空演变过程,并在刻画旱情的起止时间及强度的多峰值方面更具优势.此外,DEDI还考虑了植被等下垫面条件,在气象甚至农业干旱监测和预警方面具有一定的应用潜力.     

北京地区雷电灾害天气系统的动力-微物理-电过程观测研究

在国家"973"项目"雷电重大灾害天气系统的动力-微物理-电过程和成灾机理"(简称:雷暴973)资助下,2014~2018年连续五年在北京组织开展了雷电(也称闪电)灾害天气系统的暖季综合协同观测实验,旨在获得对北京及周边城市群区域的雷电天气系统特征和规律的实际认识,探索雷电资料在数值预报模式中的同化方法,以期改进雷电重大灾害天气系统的预报效果.主要观测设备包括:由16个子站构成的雷电(全闪)三维定位系统、2台X波段双线偏振多普勒雷达和4台激光雨滴谱仪等,协同观测还充分利用了中国气象局在京津冀地区的中尺度气象观测网.观测结果表明,受地形和环境条件影响,飑线和多单体雷暴是影响北京地区的两类主要的雷电灾害天气系统,它们除产生频繁的雷电活动外,还常伴随突发性局地短时强降水和冰雹,造成城区突发洪涝灾害.雷电密度的高值区位于北京昌平区东部、顺义区的中部和东部以及中心城区.超强雷暴(占总雷暴数的5%)、强雷暴(占比35%)和弱雷暴(占比60%)对总雷电分布的贡献分别为37%、56%和7%.北京城区的热岛效应对过境雷暴增强产生了重要作用,超强雷暴在中心城区的雷电频数可以高达每分钟数百次.雷电活动与雷暴云的热动力、微物理特征之间存在紧密联系,因此雷电频数可以作为冰雹、短时强降水等灾害性天气的指示因子.在对流可分辨数值预报模式中,建立并引入雷电资料同化方案,通过调整或修正模式的热动力和微物理参量,可明显提高模式对强对流和降水的预报效果.     

一种基于地表能量平衡的遥感干旱监测新方法及其在甘肃河东地区干旱监测中的应用初探

目前遥感干旱监测方法的精度普遍不高,探求新的遥感干旱监测方法有助于干旱监测预警技术的提升与发展.波文比是感热通量与潜热通量之比,能综合反映地表水热特征,可尝试将其引入到遥感干旱监测领域加以利用.应用甘肃河东地区的EOS-MODIS卫星资料和同步地面气象资料,基于地表能量平衡原理构建了波文比干旱监测模型,对比分析了波文比(β)指数、温度植被指数(TVX)与土壤水分的相关性,并以典型晴空影像(2014年10月5日)为例初步建立了β的干旱分级标准,对研究区进行了旱情评估.结果表明:β与土壤相对湿度呈现出高度负相关,相比于当下广泛应用的TVX,β与0~20cm平均土壤相对湿度具有更好的相关性,监测精度得到了显著提高.用β干旱分级标准评估的研究区干湿状况与前期降水空间分布吻合得相当好,评估表明2014年10月5日研究区基本为适宜(无旱),与2014年9月的降水距平百分率特征一致.基于地表能量平衡的波文比(β)指数在干旱监测中效果突出,具有很好的应用前景.     

中国区域地理、地形因子对降水分布影响的估算和分析

不同与以往基于最小二乘的多元线性回归方法，本文首次尝试将新型的第二代回归分析方法——偏最小二乘回归分析方法应用到中国区域的降水建模中．利用区域内394个气象观测站建站到2000年45年(及以上)的降水资料，建立了一个简单的年、季降水量和地理、地形因子(包括纬度、经度、地形高程、坡度、坡向和遮蔽度)的关系模型，估算了区域降水量中地理、地形的影响部分，并分析了这种影响的特征．结果表明，用此方法建立的模型能够解释70%以上的因变量的变异，相关系数基本都在0.84以上，经交叉有效性检验，模型的回归效果较显著．分析表明，在多元线性回归不适用的情况下，本文基于偏最小二乘法的简单模型能够比较准确地定性、定量地再现实际降水分布．     

MM5V3模式对IPCCA1B情景下中国地区极端事件的模拟和预估

利用MM5V3区域气候模式单向嵌套ECHAM5全球环流模式,对中国地区1978-2000年及IPCC A1B情景下2038-2070年气候分别进行了水平分辨率为50 km的模拟试验.文章首先检验了模式模拟的当代极端气候结果,在此基础上对6个极端温度指数和6个极端降水指数的未来变化进行了预估.检验结果表明:MM5V3模式对中国地区当代日最高、最低温度及强降水(大雨和暴雨)日数的空间分布和概率特征均具有一定的模拟能力,但模拟的日最高温度在大部分地区偏低,日最低温度在南方地区偏低、西北地区偏高.概率统计结果显示日最高温度向低值频段偏移,日最低温度在0℃的峰值附近明显偏高.模式对大雨和暴雨年平均日数的模拟在东部地区偏多,概率统计结果则为一致偏大.未来中国地区极端气候预估结果表明:极端高温、极端低温和相对高温在全国范围内都将升高,且线性趋势均为上升;霜日日数则为减少,并具有下降趋势;暖日日数和相对低温在青藏高原和新疆部分地区有所减少、其它地区均为增加,且线性趋势暖日日数为上升,相对低温不明显.极端降水指数的变化具有区域特征,其中单日最大降水、连续五日最大降水、最长无雨期、强降水日数、简单降水强度和极端降水总量均在江淮、华南及西南地区有所增多,而在东北及内蒙古地区有所减少,未来中国南方地区降水的极端化趋势将更加显著.极端降水指数的线性趋势除最长无雨期外其它均为上升.     

正逆累积法和分布函数法在研制储层电性标准中的应用

针对储层电性标准研制时采用的交汇图法--单一的 "L"型划分方法存在的不直观性和人为因素的影响,将正逆累积法和分布函数法首次应用到确定电性标准图版中,并以喇嘛甸油田气顶区为例,进行了气砂(含气砂岩)电性标准的研制.误差统计表明,两种划分方法均达到了国家储量规范的要求.这使得电性标准划分更加合理、精确与直观,为储层电性标准的研制提供了新的方法与思路.     

全球变暖背景下中亚干旱区降水变化特征及其空间差异

依据Climatic Research Unit（CRU）1930～2009年间的最新0.5°×0.5°网格点的月均降水量序列,本文分析了中亚干旱区近80年来的降水变化特征及其区域差异.结果发现,近80年来主要受西风环流控制的中亚干旱区年降水整体上表现出增加趋势,年降水中以冬季降水的增加趋势最明显（0.7mm/10a）.中亚干旱区近80年来的降水变化存在空间差异,可划分为五个降水变化区域（Ⅰ-哈萨克斯坦西区,Ⅱ-哈萨克斯坦东区,Ⅲ-中亚平原区,Ⅳ-吉尔吉斯斯坦区,Ⅴ-伊朗高原区）,根据年降水分布模式以45°N为界划分为两类：研究区北部的两个区（Ⅰ和Ⅱ区）四季降水较均匀,南部的三个区均以春、冬季降水为主（占全年降水的60%～82%）.在降水变化趋势上,除了中亚干旱区西南（Ⅴ区）在近80年来有微弱的减少趋势外,其他四区均表现为增加趋势,尤以干旱区西部的Ⅰ区和Ⅲ区降水增加显著.近80年来降水增加或者减少的趋势主要取决于冬季的变化趋势.研究还发现,中亚干旱区降水存在较明显的年际变化, 中亚干旱区及其各分区都具有2～3 a的显著周期,南部三区（Ⅲ,Ⅳ,Ⅴ区）还存在5～6 a的显著周期,在此基础上都具有3～4个阶段性的变化趋势.最近一次趋势性变化开始于20世纪70年代中后期,研究区降水更多的表现出区域的差异性.近80年来,中亚干旱区降水对全球变暖的响应复杂,西风环流变化可能是影响中亚干旱区降水变化的主要因素.     

桥梁地震破坏等级划分标准浅析

为了制订一套新的科学、合理、可操作性强的桥梁震害等级划分标准,搜集整理了国内外现有桥梁地震破坏等级划分方面的有关标准、规定,采用归纳总结、对比分析的方法,从分级、破坏宏观描述、震后通行能力分级等3方面总结了不同标准的特点,并对不同标准、规定的实际应用进行了讨论。结果表明:现有桥梁地震破坏等级划分标准需在以下几个方面予以完善:(1)依据不同的桥型分别给出相应的划分标准;(2)尽量采用定性描述,少用具体的量化数据;(3)应先给出承重构件破坏程度等级标准;(4)引入构件破坏数量用语。