暴雨前后山地与平原的大气垂直结构特征对比分析

利用神农架机场站2016年6月23日11时—24日08时(北京时,下同)和咸宁站2016年7月3日04时—4日01时两次暴雨过程的地面小时降水数据及同址微波辐射计观测数据反演的地面至10 km高度共58层的水汽密度、液态水含量、相对湿度和温度廓线,以及站点水汽总量、液态水总量、云底高度等资料,得到两次暴雨过程中,位于山地的神农架与位于平原的咸宁的暴雨前后大气垂直结构差异。神农架水汽总量、液态水总量均低于咸宁,测站上空各高度的水汽密度、液态水含量、温度也低于咸宁对应高度的数值,混合层的相对湿度略大于咸宁。多要素综合分析认为:(1)神农架处于山地,外来水汽供应不够充分,降水的形成主要依靠本地水汽凝结产生;由于山地海拔较高,神农架大气层结温度相对较低,冰晶效应的温湿条件较咸宁好,冰晶效应使得神农架在水汽供应不够充足的情况下产生暴雨。(2)咸宁水汽供应充足,水汽凝结之后可以得到及时补充;咸宁尽管混合层的湿度条件不如神农架,冰晶的凝结增长相对较弱,但混合层的凇附过程和融化层的云雨滴碰并都在降水过程中起到重要作用。(3)降水开始前神农架的大气抬升作用比咸宁的强,地形对气流的阻挡抬升作用明显,而降水开始后咸宁的大气抬升作用更显著,表现出明显的对流性特征。     

不同强度降水发生前微波辐射计反演参数的差异分析

应用微波辐射计反演的地面至10 km高度共58层的相对湿度、水汽密度和云液态水的垂直廓线,以及大气水汽总量、云液态水总量和云底高度数据,再结合小时雨量资料对武汉站不同强度降水进行统计分析,按照降水初始时刻的雨强将武汉站降水分为三类:小时降水量大于等于5 mm的强降水、小时降水量在1~5 mm的中等强度降水和小时降水量在0.1~1 mm的弱降水,统计结果表明:三类降水开始前,大气和近地面湿度均有显著增加;2 km以下有水汽和云液态水的增量中心,且水汽增量中心比云液态水增量中心提前0.5~1 h;降水开始前1.5~1 h,水汽和云液态水的增长速度从缓慢增加突变为迅速增加。强降水开始前7 h最大湿度达到饱和、云底高度下降;低层水汽含量增幅最大,云液态水总量显著高于另两类降水。弱降水开始前,大气与近地面湿度、水汽和云液态水的增加都出现得更早、更稳定,增量中心强度小、位置高,但大值区从降水开始时刻维持到降水开始后5 h,这决定降水能够持续较长时间。     

地基微波辐射资料在短时暴雨潜势预报中的应用

利用湖北咸宁站2008年6月1日—2012年8月1日地基微波辐射计观测数据反演的相对湿度、大气液态水含量、大气水汽总量、大气层结曲线,对比分析了短时暴雨与一般降水过程发生前微波辐射计观测资料反映的特征,研究微波辐射计观测资料在短时暴雨潜势预报中的应用。结果表明:当大气液态水含量从1 mm左右急增至约20 mm、大气水汽总量从60~70 mm急增到90 mm以上之后,如果0~6 km整层相对湿度均接近饱和或达到饱和状态,且在800~950 hPa附近存在逆温层,最大K指数超过35℃,最大TT指数 (Thei-Tornqvist指数) 达到或超过40℃,那么未来3 h或6 h内发生短时暴雨的几率大。     

地基微波辐射计在遥测大气水汽特征及降水分析中的应用

利用山西太原的地基多通道微波辐射计资料,结合探空和自动站降水数据,研究不同天气背景下大气水汽总量(V)、积分液态水含量(L)和水汽密度(VD)的分布特征和演变规律,并探讨微波辐射计资料在降水分析中的应用。结果显示:1—6月V、L呈增大趋势,非降水日V、L相对较小,降水日,V和L明显增大;VD垂直廓线特征显示,1—6月VD均呈逐渐增大趋势,最大值出现在距地面500 m高度以内,降水日VD值明显大于非降水日,且VD随高度升高有减小趋势,降水天气背景下水汽主要在1~2 km高度范围内增大积聚,且高值区厚度较大;V的日变化曲线呈现2个峰值,分别出现在早晨(06—08时,北京时,下同)和夜间(22—23时),谷值一般出现在午后(12—16时);初夏季节降水前1 h,V、L通常会有明显增大,一般V10 mm,L0.3 mm,V、L的平均跃增量分别为7 mm和0.6 mm,V、L的迅速增大预示着测站上空水汽的迅速聚集,可作为降水可能发生的指示因子。     

基于微波辐射计资料的祁连山东段大气水汽和液态水时空变化特征

气候变暖背景下全球干旱风险升高，而对气候变化高敏感的中国西北干旱半干旱区尤为突出，严重制约着区域经济的可持续发展，科学开发空中云水资源是解决该区域水资源短缺的有效途径。利用甘肃永登国家气象观测站地基多通道微波辐射计资料和常规气象观测资料，研究祁连山东段大气水汽和液态水的时空分布及不同性质降水前演变特征。结果表明：（1）受大气环流、地形、边界层及局地和区域天气气候条件等多因素影响，祁连山东段98%以上的水汽集中在6.0 km以下，大气水汽密度随高度下降，液态水含量则随高度先增后减。降水天气背景下，水汽密度及液态水含量明显增大，且液态水含量最大值出现高度有所降低。（2）水汽及液态水存在明显的季节变化，夏季大气可降水量远大于冬季，夏季液态水垂直伸展高度及最大值出现高度均大于冬季。（3）水汽及液态水日变化明显，且存在季节差异。水汽日峰值出现在下午至傍晚，谷值出现在清晨至中午；夏半年峰值及谷值出现时间较冬半年迟，且峰谷值变化幅度更大。液态水垂直伸展高度白天高于夜间，且夏半年垂直分布较冬半年深厚。（4）大气可降水量存在10～20 d和8 d左右的主周期，夏、秋季4～7 d和21～32 d的周期变化...     

地基微波辐射计对乌鲁木齐暴雨天气过程的观测分析

MP-3000A是一种新型大气探测仪器,可以连续得到从地面到10km高度上高分辨率的温度、相对湿度、水汽廓线以及液态水廓线。通过选取2011年5月1日的微波辐射计观测数据,分析在降水发生前后的水汽密度和液态水含量的变化,发现大气降水与水汽密度和液态水含量有很紧密的联系。大气中的可降水量一般会维持在25mm,当大气中的可降水量值超过50mm,液态水含量值开始增加的时候,发生降水的可能性增大;降水过后,液态水含量若是没有回落到0.0mm以内,在未来的2～3h内还是会发生降水,因此研究微波辐射计探测的大气水汽密度和液态水含量,将有助于提高短时、临近预报的准确度。     

基于地基微波辐射计资料对咸宁两次冰雹天气的观测分析

利用地基微波辐射计观测资料,对两次冰雹过程进行观测分析。结果表明:中低层暖湿气流输送、中层干冷空气侵入,在0~10 km形成"上干、下湿"2层垂直分布结构。低层的感热和潜热随上升气流向上输送,2~3 km层明显增温,0、-5和-20℃层略微上升。同时,低层水汽也随上升气流向上输送,降雹前大气液态水总含量(ILW,下同)和大气水汽总含量(IWV,下同)及过冷水含量快速增长。水汽经过冷层后,冰晶增多增大。当冰晶增大落入0℃以上区融化层时,冰晶融化导致液态水增加,一部分形成冰雹或地面降水,导致降雹之后ILW、IWV及0℃以下液态水含量减小。上述结论对冰雹的预警有一定指示意义。     

基于雨雪天气背景的微波辐射计斜路径与天顶观测的反演结果对比分析

为检验斜路径观测反演方法对雨雪天气背景下微波辐射计反演结果的改进,以2014年2月17—18日发生在武汉的一次雨雪过程为例,利用武汉观象台MP-3000A型微波辐射计天顶方向和斜路径观测反演的温度、相对湿度、水汽密度、液态水含量等廓线产品,分别与武汉观象台L波段探空资料,以及GPS-MET和Thies Clima激光雨滴谱仪的观测资料进行了对比检验。结果表明:(1)微波辐射计以斜路径方向观测,可以较好地消除K、V波段亮温信号饱和现象,亮温随降水强度的变化出现起伏波动的特征;(2)微波辐射计斜路径方向的反演产品与探空观测的相关性较好;(3)与GPS-MET观测的大气整层可降水量(PWV)比较,斜路径观测反演的PWV虽然整体偏大,但走势一致,而天顶方向的反演产品在有降水出现时,跃增明显;(4)与雨滴谱比较,斜路径方向观测时,地面降水强度的峰值与云中液态水丰沛区有着很好的对应关系。     

地基微波辐射计资料在降水分析中的应用

利用武汉MP-3000A型地基微波辐射计,采集降水前大气水汽含量和云液态水含量数据,结合历史观测的气象资料,详细分析了降水前一小时大气水汽含量、云液态水含量的分布和演变与降水的关系,结果表明：1）大雨开始前一刻对应的V（大气水汽含量）值≥6.5 cm,中雨对应的V值接近6 cm,小雨对应的V值在5～6 cm之间;2）V...     

地基微波辐射计资料同化对一次特大暴雨过程影响的数值试验研究

基于暴雨中尺度数值预报模式AREMv2.3和三维变分同化系统GRAPES-3DVAR,以2008年7月22日08时至23日08时发生在我国东部地区的一次特大暴雨过程为例,研究了荆州、咸宁、常德3部地基微波辐射计反演的相对湿度廓线资料同化对降水预报的影响。结果表明:1)同化荆州、咸宁、常德3部微波辐射计反演的相对湿度廓线资料后,模式对降水落区预报改进不明显,但对降水强度预报改进明显,24 h降水最大增幅为45 mm;2)分别同化荆州、咸宁、常德微波辐射计湿度廓线资料,降水强度模拟均有所改进,24 h降水最大增幅分别达到42、10、24 mm;3)单站及两站微波辐射计资料同化均对降水强度预报有所改善,但不及对3部微波辐射计资料同时同化的结果,这表明同化的中尺度水汽场信息越多,初始场的质量越高,降水模拟效果越好;4)对上述暴雨过程而言,荆州微波辐射计湿度廓线资料同化对降水强度预报改进贡献最大,常德站次之,咸宁站作用最不明显。     

Water erosion control

Under natural conditions, balanced ecological systems develop in which the soil is protected by a cover of different plants. When man modifies the environment, in his attempts to produce more food, fiber and fuel, the ecological system is changed.This often results in the soil being exposed to the processes of accelerated water erosion. In this way, millions of hectares of land, particularly in the semi arid areas are now eroding.This paper stresses that the most important principle in controlling water erosion is to develop a new balanced system which is not only productive but which is also stable.Water erosion control schemes should therefore be based on the selection and introduction of correct land use.Examples are given of the types of measures that may be needed for cultivated, grazing and forestry lands.In some cases, a change in land use may also have to be supported by the construction of physical conservation measures. Some common examples of such measures are briefly described.     

E601B型蒸发器观测后加水与汲水问题分析

针对台站E601B型蒸发器观测后加水与汲水的问题,通过分析,找出主要原因是蒸发器蒸发桶内标准水面高度的位置确立,是解决问题的关键所在.     

天山山区水汽和云水含量的空间分布特征

利用欧洲数值预报中心(ECMWF)发布的第一代全球分辨率ERA-Interim再分析数据,分析了1979～2014年天山山区水汽含量和云水含量的空间分布特征。结果显示：(1)水汽含量的高值中心出现在伊犁河谷地区,中心值域在10—11kg m-2之间,低值区位于天山中部的巴音布鲁克附近,中心值域在5—6kg m-2之间;夏季水汽含量最丰富,在8—11kg m-2之间。(2)云液水含量的高值区出现在博格达山北坡,而云冰水含量的高值区在西天山海拔较高的托木尔峰地区,低值区均在伊犁河谷等海拔低的地区;夏季云液水含量、云冰水含量均呈减少趋势,云冰水含量较云液水减少的更为明显,下降速率为0.28kg kg-1/10a;(3)垂直分布上,云液水含量在600hpa左右的高空出现高值区,中心最大值为10kg kg-1;云冰水含量的高值区则出现在500hpa左右的高空,为11kg kg-1;在对流层大气中云冰水含量值远大于云液水,且云冰水发展的高度较云液水更高。     

开发长江上游空中云水资源增加南水北调中线的水量

由于气候变化,加之过度开发,使三江源和汉江上游湿地锐减,生态恶化。致使丹江口水库径流在1991年发生突变,汉江水量由丰变枯,南水北调中线一期工程丹江口水源无法满足受水区的最低需水量。为解决南水北调中线的水源不足,必须大力开发长江上游丰富的空中云水资源。长江流域水汽充足,年输入水汽总量约67 800亿m3,仅有28.5%转化成降水量。在汉江上游进行人工增雨作业,则丹江口水库年径流最大可增加17.5亿m3。实际可调水量将达90.2亿m3,仍无法满足受水区2030年城市缺水量128亿m3的需要。为此需要在长江上游特别是在四川盆地进行人工增雨试验,以增加三峡水库来水量。长江上游可开发的空中云水资源较多,年均总量约5 590.7亿m3,占流域降水年总量的63%。根据云水资源人工增雨开发潜力评估,四川盆地为人工增雨的最佳作业区之一,汉江上游也是理想作业区。如在这2个地区,开展人工增雨作业,增雨机率(Pe)取30%,增雨效率(EW)按流域年降水量10%的保守估算,年总降水量将分别增加162.1亿m3和23.7亿m3,三峡库区和丹江口水库年入库径流量将分别增加83亿m3和11.6亿m3。加上三峡库区的蓄水,能满足受水区2030年缺水量的需要。     

珠江流域水质现状及以区域合作为特色的水污染控制措施

通过对珠江流域水质现状的全面分析,找出污染源,发现水中COD、油类污染物、氨氮、总磷等超标,并有水质进一步恶化和水体富营养化的可能.根据珠江流域的水污染特点,提出了相应的水污染控制措施,主要有落实各项水污染控制工程、完善政策法规、强调舆论监督、加强治理力度等,并且将区域合作思想贯穿整个水污染控制工程.     

珠江流域水质现状及以区域合作为特色的水污染控制措施

通过对珠江流域水质现状的全面分析,找出污染源,发现水中COD、油类污染物、氨氮、总磷等超标,并有水质进一步恶化和水体富营养化的可能。根据珠江流域的水污染特点,提出了相应的水污染控制措施,主要有落实各项水污染控制工程、完善政策法规、强调舆论监督、加强治理力度等,并且将区域合作思想贯穿整个水污染控制工程。     

Assessing Urban Water Use and the Role of Water Conservation Measures under Climate Uncertainty

There has been substantial analysis of the possible impact of climate change on water supply, especially with respect to runoff and river flows. Less attention has been given to urban water use. Little is known of the suitability of various water use forecasting models for predicting climate impacts or of the best procedures for assessing this issue. This paper will: (1) demonstrate the feasibility of a scenario approach to describing possible changes in climate, (2) evaluate the IWR-MAIN model as a source of plausible water use forecasts given uncertain future climate, (3) test the effectiveness of conservation and pricing interventions in reversing the postulated effects of climate change, and (4) assess the significance of climate change for future urban water management. Other possible responses to climate change, such as supply augmentation, are not explicitly considered. Using data for the Washington (DC) metropolitan area, the study reveals problems with IWR-MAIN version 5.1 when used for this purpose, but results in a reasonable assessment of the possible water use consequences of climate change. Variation in future water use due to climate uncertainty was found to be moderate compared to other uncertain influences, and well within reach of feasible policy interventions.     

Global Warming and Water Management: Water Allocation and Project Evaluation

This paper explores the sensitivity of the benefits of alternative water allocation schemes and of project evaluation to global warming. If global warming shifts the mean of annual water supplies, there could be large impacts on the expected values of alternative water allocation schemes. The first section of the paper explores how well alternative schemes (such as market mechanisms, prior rights, or percentage flows) perform if the distribution of flows changes. In a case study of the Colorado River, market mechanisms and flow guarantees result in smaller impacts than rules which allocate inefficient percentages of flows to heterogeneous users. The second part of the paper explores the effect of a gradually changing distribution of flows on project evaluations. Project evaluation is sensitive to predicted future changes in mean flows. Project evaluation is not sensitive to changes in the variance of future flows unless the variance increase is large and the benefit measure is highly curvilinear. Because basin-specific changes in runoff from global warming are currently uncertain and much delayed, most project analyses will be unaffected by global warming. The most important response by water managers to climate change may simply be to closely monitor runoff and incorporate flexible rules in order to adapt their behavior to observed changes.     

区域水资源配置中供水预测计算方法研究

供水预测是区域水资源配置中的重要组成部分,供水预测结果直接决定着水资源配置结果。由于常规的预测方法不能适应区域的实际情况,因此在考虑水质和水权条件下,定义了可供水量概念,并结合区域实际情况,提出以可供水量预测为基础的供水预测的实际计算步骤和方法及遇到实际问题的解决方法。由该方法对新郑市供水进行预测,预测结果符合实际,可为新郑市水资源配置及水系规划提供参考依据。