GPS遥感大气可降水量在大连地区3次降水过程中的应用

利用大连市气象局地基GPS/MET观测网大气可降水量（PWV）数据,分析2011年大连瓦房店、庄河和长海地区降水天气过程PWV的变化特征及其与降水量和降水强度的关系,在此基础上通过分析物理量场和天气系统,探讨大尺度水汽输送、辐合与PWV变化的关系及GPS在暴雨天气中的应用。结果表明：PWV的增长方式受当地天气系统的支配和制约,对一次明显的降水过程,从开始至结束PWV的变化与降水量有明显的相关性。当有水汽由南向北输送时,PWV在降水开始前逐渐增长,当地面及高空有大范围的水汽辐合且高空比湿值大于10 g·kg^-1时,PWV显著增长（降水开始前4-5 h）,主要降水时段与PWV峰值相对应,同时PWV的增幅大小与降水强度有明显的关系。     

一次西太平洋副热带高压进退过程中暴雨的GPS可降水量特征

利用2010年8月石家庄地基GPS反演的可降水量资料、地面加密自动站和常规天气资料,对一次由副热带高压进退引起的强降水天气过程中的GPS可降水量和假相当位温的演变趋势进行了分析。结果表明：1）降水通常出现在GPS可降水量高于基值时,尤其是在GPS可降水量达到极大值前后,极大值阶段对应强降水;GPS可降水量上升后期若有高空槽扰动,则出现对流性强降水;GPS可降水量下降初期仍将维持弱降水。2）非对流稳定性降水的GPS可降水量呈波状变化,变化幅度相对较小,呈多峰型,强降水与GPS可降水量的大值阶段对应;对流性降水过程中,GPS可降水量升降剧烈,GPS可降水量和降水强度的峰值刚好对应。3）降水多发生在GPS可降水量偏离系数为正时,强降水一般出现在偏离系数超过1时。当GPS可降水量剧烈增长,降水性质为对流性雷雨或阵雨时,对应的偏离系数可比稳定性降水的略小。4）前期高能量的积累是降水发生的必要条件,副高降水出现在假相当位温的快速下降阶段或谷值区。假相当位温峰值越高、升降幅度越大、高值持续时间越长,相应的降水就越强。     

不同云系降水过程中GPS可降水量的特征——华北地区典型个例分析

利用石家庄、秦皇岛和张家口2005—2006年4~10月地基GPS反演的可降水量资料和常规天气资料,对可降水量与实际降水的关系进行统计,按降水性质,选取单纯积状云产生的对流降水、单纯层状云产生的稳定性降水及层积混合云产生的暴雨三类样本,对可降水量在三类典型降水过程中的演变趋势进行了分析。结果表明:大气中存在高值可降水量是降水产生的必要条件;可降水量呈阶段性、波状变化特点,其变化幅度、极值水平和持续时间与天气影响系统、降水性质等密切相关;降水强度和可降水量极大值出现时间不一定吻合,但强降水通常出现在可降水量的高值阶段,可降水量的高值阶段往往对应着较高的降水概率。另外,可降水量在以上三类性质降水中表现出不同特征,可为降水的短时临近预报提供参考。     

副高边缘暴雨过程中的GPS可降水量和假相当位温分布特征

利用2010年8月石家庄地基GPS反演的可降水量、地面加密自动站和常规天气资料,对由副高进退引起的河北省中南部一次强降水天气过程中GPS可降水量和地面假相当位温的演变趋势进行了详细分析.结果表明:1)此次暴雨过程是由副高边缘暖湿气流与切变线共同作用造成的,强降水区主要出现在500 hPa的584～588 dagpm线、700～850 hPa切变线之间;2)降水出现时GPS可降水量基本对应于高值阶段,强降水出现时可降水量位于峰值前后;降水出现时GPS可降水量偏离系数为正值,而强降水一般出现在偏离系数超过1时;3)对同一测站而言,GPS可降水量越大对应的实际降水越强.当测站不同时,GPS可降水量高并不一定代表更强的降水,这与测站的地理位置和海拔高度有关.4)降水出现前热力和水汽条件配置好,能量不断积累,假相当位温逐渐升至极大值.随着降水出现与能量的释放,假相当位温回落到谷值阶段,此谷值越低、持续时间越长,对应的降水也越强.     

"配料法"用于长江下游暴雨预报

利用配料法,设计了一个表示强降水趋势的参数IZH（强降水指数）,根据2001—2003年NCEP资料计算,得到IZH与降水的对应关系。之后用MM5模式进行运算,得到预报时刻的IZH值,用来预报强降水的产生。IZH作为指示强降水的参数,其正值区域表示有降水的区域,其数值大小反映降水的强度。分析表明,用IZH指数作暴雨预报比用单一物理量作预报的效果要好。     

毕节大气可降水量与暴雨关系研究

该文利用2005—2019年毕节市8个国家站的暴雨天气过程发生前24 h地面露点温度资料,采用露点法对大气可降水量（PWV）进行反算,探究其与暴雨天气中雨强的关系,建立暴雨预报阈值指标,利用2020年23次暴雨天气过程对阈值指标的可行性进行CSI评分检验。结果表明：①大气可降水量变化呈现单峰型特征,其主要降水过程与PWV峰值有很好对应关系,短时强降水出现前后每一次水汽的激增均对应1次降水过程和最大降水强度的出现。②从CSI评分检验的结果来看,毕节各站暴雨阈值指标准确率达90%以上,空报率小于10%,本地化暴雨阈值指标具有一定的可行性。总体上,通过地面露点法建立的阈值指标对毕节市的暴雨预报有较好的指示作用,未来应加强大气可降水量对暴雨预报的研究力度,不断完善本地化暴雨预报指标。     

ECMWF极端天气指数在新疆强降水预报中的检验评估

使用2015年10月—2018年9月欧洲中期天气预报中心集合预报系统(ECMWF EPS)逐日降水极端天气指数(EFI)预报资料,分析新疆区域降水EFI产品与强降水的对应关系并得到预报阈值。结果表明:预报的EFI与实况降水量存在正相关关系,随着降水量增加,EFI预报结果具有线性增加趋势,说明EFI对强降水有一定的指示意义。各量级降水预报的最高TS评分随着预报时效的增加而减小,且随着降水量等级的增大而减小。不同季节暴量降水发生站次为夏季最多,冬季最少,对应的EFI阈值大都在0.4～0.6,夏季EFI值范围在0.2～0.7,夏季更易发生暴量降水。随着预报时效增加,暴量降水发生站点频次最多所对应的EFI值逐渐减小。随着降水量级增加,空报率减小幅度不大,但漏报率增加。     

石家庄地区反射率因子垂直廓线特征分析

利用自动雨量计数据整理成的10 min一次的雨量资料和s波段多普勒天气雷达体积扫描强度数据,对石家庄地区2004～2007年4次天气过程的实时雷达反射率因子垂直廓线的特征进行了分析.结果表明:层状云和混合性降水反射率因子垂直廓线有明显的零度层亮带;短时强降水过程的反射率因子垂直廓线不存在零度层亮带.冰雹过程中反射率凼子垂直廓线变化较大,降雹前反射率因子的极大值在中上层,降雹发生时反射率因子的极大值高度下降,降雹后反射率因子的极大值减弱.降雪过程的反射率因子垂直廓线零度层亮带不明显.在石家庄西部山区,由于零度层亮带的影响.对层状云和混合性降水回波强度和降水量估计偏高.对短时强降水过程的地面降水估计用反射率因子垂直廓线的方法比最低仰角法更加准确,在均匀性降水中可较好地改善地面雨量估算结果,有利于在山区和无雨量计的地区判断强对流天气的发生、发展和估算降水量的大小.     

华北一次强降水过程的分阶段对比分析

利用GPS可降水量、多普勒天气雷达和地面加密自动站等高时空分辨率资料,对2011年6月23-24日发生在京津冀的强降水天气过程的不同阶段进行了对比分析.结果表明:(1)第一阶段降水为时间短、强度大的积状云对流降水;GPS可降水量的峰值与强降水对应,在降水之前6h左右会有GPS可降水量峰值出现;在空间分布上,高值中心的演变表现为东移南压趋势.(2)第二阶段降水表现为持续时间较长的系统性降水;雷达回波以大面积层状云降水回波为主;此阶段的GPS可降水量长时间维持在高值阶段,空间分布上GPS可降水量等值线“南高北低”并逐渐南压,西部GPS可降水量明显偏高.(3)在液态水与气态水对比上,雷达VIL随时间的变化不连续,而GPS可降水量表现为连续性演变,二者的峰值或高值对应较好,二者均可反映降水出现时间和降水性质,其中雷达VIL大值与降水出现时段吻合得好,而GPS可降水量的大小和演变趋势可以提前预示降水的出现时间和降水性质,对降水天气预报有指示意义.     

GPS水汽资料在江西强对流天气预报中的初步应用

利用GPS/MET 水汽监测资料,对2009-2011 年江西省8 次具有代表性的强天气过程的GPS 可降水量变化进行分析和研究,并重点对2011 年6 月10-15 日的降水过程进行分析.结果表明,在每次强天气的发展过程中,水汽含量其增长率均表现为不均匀,但均呈现剧烈增长;6 次强天气过程的初始GPS 可降水量高于6...     

“20110809”石家庄西部大暴雨分析

利用雷达、自动站和GPS可降水量等高时空分辨率加密观测资料,对石家庄一次局地大暴雨天气过程进行分析。结果表明：在高温高湿的大气环境下,弱切变线的西摆北伸是此次强对流天气过程出现的触发机制和预报难点,切变线位置是造成石家庄西部大暴雨的主要环流背景;强降水出现前大气水汽含量快速积累,GPS可降水量突升且存在着两个峰值,其中最大值刚好对应降水开始时间,次大值提前于降水出现时间16 h。强降水回波缘于主体回波、阵风锋以及新生回波的合并发展加强,CR、VIL和ET峰值分别达61 dBz、55 kg·m^-2和17 km。在高温高湿的大气环境下,新生发展的回波、阵风锋、速度图上辐合、气旋或逆风区等都可以预示强对流天气发展。     

苏沪浙地区短时强降水与冰雹天气分布及物理量特征对比分析

利用1971-2006年气象记录月报表A文件资料及1999-2009年自计、自动站降水资料对苏浙沪地区短时强降水与冰雹天气时空分布特征进行统计分析基础上,对华北冷涡背景条件下区域性冰雹与3小时降水量大于100 mm的极端降水过程环境场条件差异进行了对比.归纳了两种强对流天气的物理量阈值.结果表明:冰雹年发生频率先递减后略增,30～50mm·h-1降水天气日数缓慢增加,高发区均位于江苏省北部.强降水较冰雹天气华北冷涡浅薄位置偏南,冷空气强度较弱,伴随低空急流,深厚湿对流明显;冰雹天气时高空急流强盛且偏南,上千下湿呈干对流风暴特征,两者均由低层不连续线触发.统计表明,0℃层高度、△T850-500、K指数、可降水量和高空风切变等参数冰雹与强降水天气分别平均相差-1700m、7℃、8℃、-37 mm和1.63×10-3s-1,这些物理量用来区分对流天气类型较好.     

西南区域模式在成都地区的降水检验及物理量分析

本文选取2014年6～9月西南区域模式产品的每日20 h (北京时)起报的00 h～24 h降水量、相关物理量及成都地区实况降水量。首先利用领域法建立高分辨率模式与稀疏站点对应关系,其次比较领域内的降水量分级传统技巧评分以及强降水(25mm以上)与模式物理量阈值进行概率分析,得出强降水物理量阈值,最后通过个例对模式物理量阈值进行检验。得出如下研究结论:降水量分级评分结果表明模式对成都地区有无降水预报总体效果较好;TS评分随着预报降水量级增大而减小,同时模式空报率高于漏报率;而暴雨及暴雨以上量级降水混合评分为11.6%,具有一定的参考性。强降水与模式物理量阈值概率分析表明模式对强降水有一定的预报能力,但量级、落区相对较差。两次降水个例物理量阈值均满足以暴雨、暴雨以上降水为主的条件。      

一次罕见的秋季暴雨天气成因分析

利用数值预报、常规天气图、各种物理量场、卫星云图、E（Energy）指数等对2007年9月18-20日一场历史罕见的区域性秋季暴雨天气过程进行了综合分析。该过程是在西风槽、副热带高压边缘的暖湿气流和13号台风韦怕减弱后的低气压共同作用下产生的;欧洲中心数值预报在预报西太平洋副高位置上明显优于T213数值预报;T213、日本和德国三家预报的降水中心位置均有一定的偏差,中心量级偏大,但对强降水出现的时间和落区预报都具有一定的指示意义;E指数作为一个反映降水强弱和落区的辅助工具,对本次降水过程做出了准确预报。     

基于集合预报的中国极端强降水预报方法研究

极端强降水天气属于小概率事件,其发生具有很多不确定的因素,预报难度很大。根据Anderson-Darling检验原理研究基于集合预报资料的极端强降水天气预报方法,利用2007—2010年中国T213集合预报资料和2001—2010年6—8月中国降水观测资料,分析观测与集合预报累积概率密度分布函数的特征,建立基于集合预报与模式历史预报累积概率密度分布函数连续差异的数学模型——极端降水天气预报指数(EPFI),并对2011年7月中国极端强降水天气进行预报试验。结果表明,极端降水天气预报指数可以充分利用集合降水累积概率密度分布的尾端信息,为极端强降水提供科学合理的预报,基于中国气象局(CMA) T213集合预报的极端降水天气预报指数可提前3—7 d发出极端强降水预警信号,随着预报时效的延长,预报技巧逐渐降低。研究还表明,模式气候累积概率分布的合理性将直接影响极端强降水天气识别能力。     

用GPS可降水量资料对一次大一暴雨过程的分析

利用2002年9月10～20日GPS的可降水量资料与实况降水场做了分析比较，结果表明，每30分钟的可降水量连续观测资料对实际降水预报有着一定的指导意义。首先，可降水量第一次达到及最后一次出现50mm的时间与实际降水的开始、结束时间有着较好的对应关系，而可降水量≥50mm的持续时间越长，实际降水量也就越大，反之则相反；其次，可降水量的3小时及24小时变化对预报未来降水区域和雨量分布有着一定的指示作用；最后，可降水量在降水过程中不同阶段的趋势变化反映了500hPa流场、700hPa水汽通量场的变化，这为实际降水预报中水汽的来源及输送提供了更有利的依据。     

西南地区极端降水变化趋势

利用西南地区90个气象台站1970-2010年逐日降水量资料,依据世界气象组织(WMO)定义的连续5d最大降水量、总降水量、强降水比等6种极端降水指数,采用F检验、11a滑动平均等统计方法,研究了西南地区极端强降水变化趋势的时空变化特征。在时间上,西南地区近41年来冬、春、夏季连续5d最大降水量缓慢波动上升,秋季连续5d最大降水量呈下降趋势;强降水、降水强度及强降水比呈上升趋势,但总降水量和最长持续无降水日数呈减少趋势;另外,各极端降水指数还存在明显的年际、年代际变化。在空间上,西南地区极端降水变化趋势具有显著的地域差异,呈东西或西北东南向梯度变化特征。其中冬季连续5d最大降水量、降水强度、强降水比及最长持续无降水日数,在西南大部分地区呈增加趋势。秋季连续5d最大降水量与总降水量在西南大部分地区呈减少趋势。而春、夏季连续5d最大降水量和强降水的增减区域大致相当。     

2008年9月吉林省一次强对流天气过程分析

利用MM5V3和T213数值预报产品,对2008年9月吉林省一次强对流天气过程的环流形势预报场及实况场进行一些浅显地分析,结果表明：在这次强对流降水过程中,高、低层天气系统有着良好的配合和变化,有利于引导气流配合形势,吉林省中部地区受气压梯度较大的锋区控制,产生量级较大的降水。在良好的水汽条件和层结不稳定条件下,0se和K指数值的变化为降水提供了有利的热力不稳定条件;而辐合上升运动和正涡度为出现暴雨提供了良好的动力条件,这也是产生此次降水的重要条件。     

地基GPS/PWV在降水过程中的突变与缓变性特征

用江苏省2009-2011年57个地基GPS/MET监测网获取的逐时大气可降水量(PWV)和同期降水及JMA(Japan Meteorological Agency)再分析资料,探讨了PWV的日际和逐时变化与不同时间尺度和强度的降水间的关系。结果表明:PWV日际变化与降水日变化具有显著相似的形态特征和演变趋势,两者存在较为一致的同步性,总体呈单峰分布,强降水集中期对应着PWV最大时段;PWV在入梅和梅汛期内强降水过程中存在明显突变现象,并提炼了以GPS/PWV突变事件为依据的入梅和梅雨期暴雨预报指标;在不同强度的降水过程中,PWV值域局限在一个特定量值区间,其中20 mm/h以下各级强度降水对应PWV区别明显,GPS/PWV值对应的特定量值随降水强度增大而增大,但20 mm/h以上的各级强降水对应PWV特定量值区别较小;在短时强降水的预报中,除充分的水汽条件外,其强度将取决于天气系统对周边水汽的辐合能力和将入流水汽抬升而成云致雨的动力条件;降水发生前存在水汽的连续、缓变蓄积过程,蓄积过程至少可推前12 h。     

2007年淮河流域大洪水的雨情、水情分析

利用淮河流域实测降水资料和水文资料,分析了2007年夏季淮河流域大洪水期间的降水时空分布、气候统计特征以及水情特征,并与历史同期进行了比较.结果表明,2007年淮河流域汛期强降水过程集中在6月29日至7月26日,强降水主要分为四个时段,淮河干流四次洪峰对应着4个强降水阶段,累积降水量越大,相应的流量越大,洪峰水位也越高.2007年汛期淮河流域平均降水量少于1954年,和2003年基本持平,但淮河中上游降水集中,降水强度大,持续时间长,从而导致了淮河流域出现1954年以来最大的洪水.