夏季中国中东部不同历时降水时空分布特征

利用1961~2012年台站逐时降水资料,分析了夏季中国中东部不同历时降水的主要气候分布和长期变化特征,为深入认识其时空变化规律和形成机理奠定基础。分析结果表明,降水事件的平均历时由南向北呈"短—长—短"分布型,华南和北方地区以6 h以下的短历时降水为主;而中部地区(28°N~37°N)6 h以上长历时降水占总降水量60%以上。随着降水历时的增加,小雨事件(0.1~1.0 mm/h)的发生概率降低,中雨事件(1.1~10.0 mm/h)的发生概率升高;大雨、暴雨事件(10.0 mm/h)更易出现在35°N以南历时偏短的降水事件中。1961~2012年,中国中东部总降水量呈"南升北降"的趋势分布,夏季南方大部分地区降水强度、时数和事件数均呈上升趋势;而北方地区降水时数和事件数显著减少,不过降水强度呈增强趋势。中东部降水历时总体呈上升趋势,尤其以我国长江与黄河之间的中部地区变化最为显著。同时,该地区短历时(1~6 h)降水无显著的年代际转折,长历时(6 h)降水的年代际增加是20世纪70年代末至20世纪90年代初降水增多的主要原因。20世纪90年代初期以来,南方地区降水的年代际增多则是长、短降水共同作用的结果,但超过6 h降水的影响范围更广,且影响中心较短历时降水偏北。     

山东省汛期小时降水过程时空分布特征

利用山东省74个气象站1961-2012年逐时降水观测数据,分析了山东省汛期(5-9月)短历时和持续性降水过程的时空分布特征。结果表明:(1)过程降水量和过程历时显著增大使得山东省汛期总降水量略有增加,持续性降水过程次数、过程降水量、过程历时的增加对总降水量增加的贡献最大。(2)短历时总降水量以鲁中山区、鲁东南地区最多,鲁东南沿海、半岛东部持续性总降水量最多;短历时过程降水量、平均雨强以鲁东南向西北方向经鲁中山区至德州一带最大,持续性过程降水量、平均雨强在半岛东部和鲁东南部分地区最大。(3)短历时峰值雨强以鲁中山区周边地区较大,持续性峰值雨强以鲁南、鲁东南、半岛东部较大。(4)鲁中山区、鲁南及半岛个别地区短历时降水一般开始于午后(13-18时),鲁中山区周边及半岛沿海一带多以夜雨为主,持续性降水过程开始时间多出现在夜间。     

广义极值分布在重庆短历时极值降水中的应用

利用广义极值分布函数拟合1981—2016年重庆34个国家气象站短历时(1、3、6、12 h)极值降水序列,对拟合结果进行显著性水平检验,并给出不同重现期极值降水的空间分布。结果表明:广义极值分布函数能较好地拟合重庆地区的短历时极值降水。随着降水历时的延长,服从Weibull分布(Frechet分布)的站点数逐渐减少(增加)。各短历时不同重现期降水的空间分布具体表现为10 a以下及20 a以上基本相似,位于长江沿线以北的重庆西北部地区降水量明显大于重庆长江沿线以南地区,且渝东南降水的相对大值区位于彭水地区。随着重现期的增加,降水中心更加集中,渝东北的大值中心随着历时的延长向北移动。广义极值分布函数的形状参数的绝对值接近或超出0.5时,计算的高重现期(大于样本长度)极值降水存在较大偏差;当不同历时降水拟合的形状参数值具有明显差异时,高重现期降水可能出现与客观规律相悖的现象。     

云南小时降水的时空分布变化研究

利用2005—2018年125个国家级台站小时降水观测数据研究云南小时降水时空分布特征。结果表明:云南年总降水量、不同持续时间降水量、极端强降水量及降水日变化空间分布差异很大。年降水量自西北向南增加,雨强自北向南增强,降水时长西部大于东部、南部略大于北部,年降水量受降水时长和雨强共同影响,降水时长影响最强,雨强影响较弱,这种特征在滇西北最突出,但滇东北的降水量与雨强相关更好。云南大部夜雨量多于昼雨量,滇东北和北部边缘夜雨特征最显著;降水日变化特征在云南北部为夜间单峰,西部边缘为清晨单峰,中部为夜间与午后峰值相当的双峰,南部也为夜间和午后双峰,但南部不同区域间主峰和次峰出现时间不同。云南南部降水贡献以短、中历时降水为主,北部则以长、超长历时降水为主。云南短时强降水发生次数的空间分布表现为自西北向东南增加;年发生站次数具有增加趋势,日变化特征为显著单峰,多在傍晚至入夜出现,且极端短时强降水更易在凌晨出现。这些小时降水时空分布特征很大程度上代表了低纬高原地区的降水特征。由于低值天气系统多影响低纬高原中北部,热带天气系统多影响南部,且低纬高原地形复杂,局地热力条件差异明显,这些因素造成该区域小时降水时空分布特征差异显著。     

ENSO对次年夏季西北太平洋降水的非对称影响

通过对1979—2018年Ni?o3.4指数和第二年夏季西北太平洋（Northwest Pacific, WNP）降水异常的分析发现,厄尔尼诺强度与第二年夏季WNP降水异常存在显著的负相关关系,而与拉尼娜并没有显著的相关关系。将厄尔尼诺和拉尼娜分为东部型和中部型以后发现,东部型厄尔尼诺和拉尼娜对次年夏季WNP降水的影响不对称,东部型厄尔尼诺强度与次年夏季WNP降水异常为负相关关系,而东部型拉尼娜与次年夏季WNP降水异常关系并不显著。相反,中部型厄尔尼诺和拉尼娜对WNP次年夏季降水的影响较为对称。不管是厄尔尼诺还是拉尼娜,其强度与次年夏季WNP降水异常相关性均非常显著。分析速度势和流函数场以及它们所对应的海表面温度场发现,强东部型厄尔尼诺、强中部型厄尔尼诺、强/弱东部型拉尼娜和强中部型拉尼娜事件中WNP降水主要受风场的辐合辐散控制,其降水异常区与辐合辐散中心对应得很好。而弱东部型厄尔尼诺和弱中部型厄尔尼诺事件中的WNP降水主要与中太平洋海温Gill型对称加热有关,在辐合中心西边产生一对气旋,导致了西北太平洋降水的正异常。而对于弱中部型拉尼娜,由于副热带中太平洋加热的作用,在西北太平洋区东...     

暴雨降水强度和历时的面积分布律

暴雨的历时，面积和深度的关系（时、面，深）是水文气象学的重要研究课题之一。近年来，从熵最大原理的角度曾推导出其中的两个负指数关系，并被大量的观测所证实。本文通过对５个个例的分析发现，降水过程的另外两组变量也服从负指数关系。即不同的降水历时与其占有的面积之间和不同的降水强度与其占有的面积之间都遵从负指数关系。而这两组新关系显然对暴雨预告有实用价值。     

基于小时降水资料研究广东省降水分布特征

基于2001-2018年广东省86个国家自动气象站逐小时降水资料,分析了广东省不同历时降水的时空分布特征.结果表明：1）除粤北山区外,基本符合年均降水时数越多,累积降水量越大的规律.年均小时降水强度从南部沿海向北部内陆呈减弱趋势.2）汛期降水事件以短历时为主,占全年降水事件65.3%;累积降水量上,长历时降水量占汛期56.7%.前汛期短历时降水多发生在粤西;中历时降水多发生在珠三角两侧和粤西北地区;长历时降水多发生在粤东和粤北地区.后汛期短历时降水多发生在内陆,出现频次自西北向东南递减;中历时降水分布不均;长历时降水多发生在沿海.3）汛期降水时数日变化呈双峰型变化特征,小时降水强度日变化呈单峰型变化特征.小时降水强度峰值易出现在下午的站点多分布在内陆,小时降水强度峰值易出现在下半夜至上午时段的站点则多分布在沿海、部分山区和珠三角地区.     

基于标准降水指标的新疆干旱特征演变

运用标准降水指标 (Standardized Precipitation Index, SPI) 对新疆地区53个雨量站1957—2009年日降水量资料进行全面分析,研究了不同干旱等级发生概率的空间分布变化规律。同时,采用Mann-Kendall趋势检验法分析了各月份标准降水指标值、干旱强度和干旱历时的变化趋势,探讨了新疆地区干旱时空演变特征。结果表明:北疆易发生中等及以上干旱,而南疆易发生轻度干旱。总的来说,北疆干旱强度有下降的趋势,干旱历时趋于缩短,南疆南部干旱强度和干旱历时有轻微上升,东疆中部干旱情况显著恶化。具体来说,北疆冬季干旱程度有减弱趋势,而对于农业生产较重要的春、夏、秋季,西部干旱加剧;南疆夏季干旱有减弱趋势;东疆中部四季干旱程度有轻微加剧趋势。     

冬春亚洲大气环流与华北中部夏季降水的相关分析

利用1957~2002年的NCEP/NCAR 500 hPa再分析资料以及同期华北地区夏季降水资料,分析了华北中部夏季降水与前期环流的关系。结果表明:夏季华北中部降水的多少与冬季东亚槽强弱、春季巴尔喀什湖到贝加尔湖的蒙古高原地区高度场呈显著相关。20世纪80年代中期以前冬季东亚槽偏强、春季蒙古高原地区高度值偏低;80年代中期之后冬季东亚槽开始转弱、春季蒙古高原地区高度值偏高。这与华北夏季降水的演变趋势相对应。说明冬季东亚槽的减弱以及春季蒙古高原地区高度值偏高是近年来华北夏季降水减少的原因之一。冬季东亚槽强对应夏季西太平洋副高在日本海地区高度呈偏强趋势,有利华北中部夏季降水偏多;春季蒙古高原地区高度值偏高有利于华北夏季出现西高东低形势,华北中部夏季降水易偏少。     

湖南省汛期降水结构演变特征分析

利用1980—2018年湖南省汛期96个地面气象观测站逐小时降水资料,以降水事件发生频率和降水量贡献率作为重要指标,分析湖南省汛期降水结构的时空演变特征。结果表明:(1)随历时增长,降水事件发生频率呈幂函数规律减小,降水量贡献率则呈线性增加趋势。短历时降水事件发生频率高,降水量贡献率低;长历时降水事件发生频率低,但降水量贡献率高,是汛期降水主体。短历时降水事件发生频率和降水量贡献率湘南高于湘北,而长历时降水事件发生频率和降水量贡献率湘北高于湘南。(2)近10 a短历时降水事件发生频率和降水量贡献率都呈线性增加趋势,而长历时降水事件发生频率和降水量贡献率则呈下降趋势。(3)各量级降水事件发生频率随降水量等级增加呈幂函数规律减小,降水量贡献率则随降水量等级增加呈线性上升趋势。暴雨虽然发生频率低,但是汛期降水的贡献主体。小到中雨降水事件发生频率和降水量贡献率大致表现为湘南高于湘北;而大到暴雨降水事件发生频率和降水量贡献率湘北高于湘南。(4)小到大雨降水事件发生频率年际变化不显著,暴雨等级降水事件发生频率呈显著增加趋势。小雨降水事件降水量贡献率年际变化不显著,但是中雨和大雨等级降水事件降水量贡献率呈显著下降趋势,暴雨等级降水事件降水量贡献率呈显著上升趋势。     

不同类型降水回波的自动识别方法

讨论了不同类型降水回波的自动识别方法。根据不同类型降水回波的特征,选择了４个识别因子——面积复杂度、强度梯度、强中心强度和面积因子,形成一个可以自动识别３种类型降水回波的３层判别系统。     

基于骨干站网的哈尔滨降水城市效应分析

基于2018—2021年哈尔滨气象骨干自动站网逐小时监测数据,分析城市对夏季降水的影响。结果表明：哈尔滨夏季热岛强度平均为0.79℃,日变化表现为夜间较强,白天较弱;东郊气温差最大,北郊最小;哈尔滨夏季偏下风方的东郊降水量最多,上风方的南郊最少。哈尔滨夏季逐小时降水概率郊区大于城区,郊区的较多降水时次相对城区表现为午后推延、清晨提前;降水概率城区日间大,郊区夜间大,北郊日夜差最大;小时最大降水量郊区大于城区,降水强度城区与东郊大于南郊和北郊。哈尔滨短历时降水更频繁,降水贡献率更大;6 h内历时降水城区最多,北郊最少;6～12 h历时降水城区最少,东郊最多;>12 h历时降水发生率北郊最大,降水贡献率南郊最高。     

支持向量机方法在山东山洪地质灾害预报中的应用试验

用支持向量机(SVM)方法根据T213数值资料和济南、淄博、泰安、莱芜4站的降水实况资料对山东山洪灾害多发的鲁中山区进行了降水分类预报试验。结果表明:多项式核和径向基核函数建立的模型较好地提炼了降水信息,都具有很高的预报技巧,客观性和实用性强,有很强的推广能力;用径向基核函数建的非线性降水分类模型优于用多项式核函数建立的线性降水分类预报,特别是资料减少时,非线性降水分类预报明显优于线性降水分类预报;低层大气湿度可能对线性降水分类有重要影响;建模时用的资料数据格式与实际业务中获得的数据格式应尽量保持一致。     

淮河流域夏季降水空间变率研究

在GCMS(大气环流模式)中,降水空间分布描述在陆面水文参数化中非常重要.利用1998-2003年淮河流域一个网格区域内32个站夏季逐小时降水资料,分析降水在区域内统计特征,并利用统计特征及一个随机降水离散方案实现平均降水强度在区域内分配.结果表明,在区域内降水空间分布是非均匀的,区域内的平均降水强度和区域内降水分布面积之间有密切关系,取一定平均降水强度间隔,降水分布面积和发生频率满足固定的分布形态.随机降水离散方案可以较好实现降水在区域内分配.     

黑龙江省短历时降水时空分布特征研究

以百分位法和空间系统聚类法为理论基础，利用GIS空间插值技术，分析近30 a(1991—2020年)黑龙江省短历时（1 h、3 h、6 h、12 h）降水时空分布特征。结果表明：黑龙江省短历时降水分布趋势与夏季降水量分布趋势差异较大；短历时降水极值分布较为分散，基本上在西部松嫩平原地区最高，北部大、小兴安岭地区和东南山区最低；短历时降水99%、95%和90%分位，在西部松嫩平原地区最高，向东南和东部两个方向逐渐降低，大、小兴安岭最低；短历时降水从极值到99%、95%、90%分位降水量迅速下降，短历时降水高值在总降水样本中出现比例较小；黑龙江省各短历时降水的极值和均值年际变化趋势基本一致，各短历时的极值均呈明显增加趋势，历时越短增加趋势越明显。     

湖南省短历时降水极值分布拟合与应用

选择适宜的极值分布模型有助于提高极值序列再现期极值的准确度。基于1981—2010年湖南省97个地面气象观测站逐时降水观测资料,构建逐站年和季1 h、3 h、12 h最大降水量序列,运用Pearson-Ⅲ型、Gumbel、对数正态、Cauchy和Weibull 5种分布函数对湖南省3种短历时最大降水量序列进行极值分布拟合。结果表明：1981—2010年湖南省中北部地区3种短历时降水极值分布符合Gumbel分布模型,Weibull分布次之;湖南省南部地区3种短历时降水极值分布则仅符合Gumbel分布模型。在此基础上,应用Gumbel分布模型估算湖南省各站重现期为百年的降水极值,结果表明1 h、3 h、12 h的年降水极值高值中心分别位于湘东南地区、湖南省西部地区和湘西北地区;各季降水极值中心与年极值中心略有不同。     

ENSO现象与甘肃省夏季降水

本文利用1958—1986年共29年甘肃省31个测站的夏季(6—8月)降水资料,运用自然正交函数方法进行展开。分析了展开后降水的空间分布特征与第一时间系数的变化规律,並与ENSO现象相对照,发现在ENSO现象发生之年甘肃夏季中部和陇东南降水明显偏少;而在ENSO现象次年夏季降水全省明显偏多。     

华北中部近45a极端降水事件变化特征

利用华北中部41个气象台站1961—2005年逐日降水资料,采用通用的极端气候指数,分析了近45a来华北中部极端降水事件频率变化的时空特征。结果表明：华北中部平均年最大日降水量呈下降趋势,南部平原地区一般减少,北部山地区域多有增加,降水日数有较明显减少,强降水日数和暴雨日数变化趋势不明显,降水日数的减少主要是中、小雨（雪）日数减少造成的。暴雨日数和强度在20世纪90年代中后期显著增加。华北中部强降水日数和暴雨日数在降水日数中的比重有增大趋势,强降水量和暴雨降水量在总降水量中的比重可能也增加了。这种相对增加趋势主要发生在20世纪90年代中期以后。     

2007年7月淮河流域暴雨过程天气学诊断计算与分析

采用T213 L31模式大气资料,在等熵坐标系上,对天气学凝结函数降水、水汽通量散度降水做诊断计算;又对对流不稳定降水和气块(团)不稳定降水做理想设计与诊断计算,用以对2007年7月淮河流域暴雨过程的诊断计算.分析表明:大尺度稳定性的凝结函数降水量级较小,天气尺度波动的水汽通量辐合降水虽量级较大,却都不足以形成暴雨,但是它们可以组织起对流性降水运动,被组织的对流不稳定降水则可以形成暴雨,但仍不足以形成大暴雨,只有参与层结不稳定降水,才可以形成大暴雨.因淮河流域高空锋区上多有高空槽及冷空气活动,且副热带高压偏强偏两,使得东亚季风进程中的长时间水汽通量辐合与高温高湿气团维持在淮河流域上空,并在地面静止锋上由凝结函数降水和水汽通量散度降水引发非等熵湿绝热运动的对流不稳定降水和层结不稳定降水,是淮河流域暴雨天气学成因.     

用非线性多因子动态组合方法作降水概率预报

将逐时段定点降水预报这个以往一般作为非连续量处理的预报问题转化为对一个连续的降水可能函数的预报问题。降水可能函数为一由实况值确定的函数。因为现在模式变化较快，且许多因子和降水可能函数为非线性关系，文章采用一种新的非线性多因子动态组合方法，通过对降水可能函数的预报，作客观分站降水概率预报。