上海城市人口密集区强降水积水阈值研究

基于2012—2015年期间上海市多次明显强降水过程的逐时110积水报警数据(积水灾情)和气象站降水量数据,分析降水和积水灾情两者之间的关系和时空动态变化,建立了上海城市人口密集区强降水积水的阈值指标。结果表明:上海中心城区强降水积水的起始阈值为1 h降水量30 mm,当中心城区1 h降水量在70 mm以上时,积水会显著增多。上海区县人口密集居住区强降水的起始阈值为1 h降水量35 mm。降水积水的严重程度不仅与降水强度相关,也与累积降水量和降水持续时间的长短有关。当2 h累积降水达到40 mm以上时,也有积水灾情。积水灾情相对于降水有1—2 h左右的滞后期。     

上海中心城区暴雨内涝阈值研究

基于上海暴雨积水110报警数据和自动气象站逐小时降水数据,利用时空过程分析法研究了暴雨积水与降水强度以及累积雨量的关系,建立了中心城区暴雨内涝的阈值指标,结果表明,中心城区暴雨积水程度与1 h降水强度和2 h累积雨量密切相关。当降水强度达30~40 mm·h-1时,中心城区就会出现暴雨积水。当降水强度达50 mm·h-1、2 h累积雨量达70 mm时,暴雨积水会明显增多。相对于暴雨发生的时间,暴雨积水具有明显的滞后效应,一般滞后1~2 h。下垫面状况、人口和道路密度也影响到暴雨积水的发生。综合海拔高程、下垫面类型、排水管网等多因素,开展中心城区精细化的暴雨内涝风险情景模拟及灾害损失评估,是下一步的研究方向。     

伊春中小河流强降水引发山洪预警指标研究

为提高对中小河流强降水引发山洪的预报预警能力,尽可能减少山洪灾害造成的人民生命财产损失,基于伊春市近10 a(2011-2020年)中小河流山洪灾害和对应的暴雨、短时强降水资料,分析了暴雨和短时强降水发生时的天气形势,统计了易发山洪的降水面雨量阈值。结果表明:伊春市暴雨和短时强降水发生时的天气形势主要为副高北抬阻挡低涡东移型、高空槽配合地面低压型和低涡配合地面低压型。通过雨量统计,得出6-8月易发山洪的降水面雨量阈值,6月份,同一区域48 h累计雨量达到85 mm,降水期间部分时段有短时强降水,小时雨强达到20 mm/h,并连续出现2-3 h;7月份,同一区域48 h累计雨量达到90 mm,或局地小时雨强超过30 mm/h;8月份,同一区域48 h累计雨量达到110 mm,或局地小时雨强达到30 mm/h。基于研究结果,建立了伊春市山洪预警流程。     

上海地区短历时强降水致灾阈值探索

采用SCS-CN模型,通过对城市降雨径流过程的模拟,结合上海地区径流曲线系数和排水能力分布,以淹没5 cm深度作为致涝阈值,反演上海市短历时强降水1 h致灾临界面雨量,接着选取4个110积水报警较多和造成灾害较重短历时强降水典型个例,根据4个典型强降水过程逐时雨量与报警点的空间分布及逐时最大雨量与积水报警数的关系,验证分析上海地区短历时强降水引起积水灾害时的小时雨量。综合反演计算结果和验证分析,确定上海地区短历时强降水致灾阈值:当雨量达30~40mm·h~(-1),在上海市区和郊区大部分地区,就会出现淹没灾情和积水报警;当雨量大于等于50 mm·h~(-1),淹没区域增加到郊区一些新建城镇灾情加重,积水报警也明显增多;当雨量大于等于70 mm·h~(-1),上海市各个地区都有可能出现淹没现象灾情严重,全市都会出现积水报警且密集出现。短历时强降水致灾阈值的研究结果可为上海城市制定有效预防强降水积水淹涝灾害措施提供可靠的科学依据。     

基于SWAN产品的短时强降水雷达特征及预警分析

利用SWAN产品和自动站雨量资料,详细对比分析了2010~2012年区域性暴雨中的短时强降水雷达特征,结果表明:(1)短时强降水具有反射率因子大,液态水含量高、回波顶高,强回波厚度大等特征,在每隔6min的SWAN拼图产品中,短时强降水通常满足:3km高度处CAPPI回波≥30dBZ,组合反射率CR中心强度≥40dBZ,VIL>5kg/m2,45dBZ以上的回波中心厚度(H)≥3km,这些参数的变化可以作为短时强降水的预警临近指标。(2)现有SWAN产品中的QPE/QPF产品对未来逐小时的雨量和落区具有一定的预报能力,但QPE产品估测1h累计降水量更接近于实况雨量,在监测到有上述强回波发展时,可通过分析QPE产品和回波特征及预警指标对短时强降水过程进行预报。      

山西不同历时强降水的统计特征及趋势变化

利用山西省109站1981-2018年的短历时强降水资料,采用趋势系数、归一化、中尺度天气分析等方法,对1 h、3 h、6 h、12 h短历时强降水的极值、频次、日、月以及年代际等趋势变化和主要影响系统进行统计分析。结果表明:(1)极值空间分布具有山区大于盆地、南部大于北部,时效越短,极值分布的局地性越强等特点。(2)12 h内不同历时强降水出现频次具有"南高北低、山区高于盆地、东部山区高于西部山区、东南明显集中"的空间分布特点。(3)不同历时强降水集中出现在每年的7-8月,其中,1 h≥20 mm的短历时强降水出现频次最高。(4)1 h雨量≥20 mm、3 h雨量≥30 mm以及12 h雨量≥50mm强降水发生频次日内分布均为单峰型,6 h雨量≥50 mm强降水发生频次日内分布为双峰型。(5)1 h、3 h和6 h短历时强降水年发生次数的变化趋势为山西省东南部的增长速率最大;12 h短历时强降水年发生次数的变化趋势为山西省的东部和西部山区最大。(6)6 h和12 h与1 h和3 h短历时强降水的主要影响系统有明显差异,61%的6 h和12 h短历时强降水个例为系统性降水与多个中尺度强降水的组合造成。     

河南省短时强降水及其云团特征分析

根据河南省119个气象站1991-2010年5-9月逐时降水量资料,利用线性趋势和克里金插值等方法,分析了河南省短时强降水及其云团的特征.结果表明:河南省短时强降水自西向东、自北向南呈递增趋势,20.0 ～49.9 mm/h级别的降水在驻马店地区东部和信阳地区西部有明显增多趋势;≥50.0 mm/h级别的降水在周口地区北部有一高值中心.年际变化表明,20.0～49.9 mm/h级别的降水呈显著增加趋势,而≥50.0 mm/h级别的降水呈略增加趋势,但是不显著.月份间的差异非常明显,7月份出现的频次最多,其次是8月份,再次是6月份,5月份和9月份最少.日变化统计表明,上午最少,午后逐渐增加,傍晚和凌晨最多.历年极值雨量7月份出现次数最多,并集中分布在河南省中东部地区,西部地区极值雨量不超过50.0 mm/h,明显低于中东部地区.影响河南省短时强降水的对流云团大致有3个源地6条路径,云团特征可分三种类型,分别为不规则对流云团、圆形或椭圆形云团、带状云系.当有强降水发生时,Tbb值一般很低,但是Tbb值的大小与小时雨量没有很好的相关性.     

韶关市近50年强降水频数统计及周期分析

利用韶关市近50年降水资料,对逐日降水量R24（20～20时）≥50．0mm的强降水次数进行统计分析,结果表明韶关暴雨及以上强降水主要集中在多水期的3～7月,其中5、6月份为最多,这与韶关的自然季节降水特点是相吻合的;从50年代至90年代,各年代大暴雨和暴雨分别呈现出偏少．正常-正常-偏少-偏多和偏多～正常-偏少～偏少～偏多的演变趋势;R24≥50．0mm的强降水总次数及历年5、6月份R24≥50．0mm的强降水次数存在周期变化。     

诱发陕西黄土高原地质灾害降水因子分析

利用1960-2006年陕西黄土高原地质灾害和降水资料,统计分析该区域诱发崩塌、滑坡地质灾害降水因子特征。结果发现：地质灾害发生次数与月平均降水量、前10d平均累积降水量、暴雨频次成正相关,与前10d的平均累积降水量的正相关性最高。降水强度为30～60mm／d时,地质灾害主要发生在次日和当日;降水强度在60mm／d以上时,地质灾害主要发生在当日。陕西黄土高原地质灾害属于多日降水诱发型,诱发崩塌、滑坡的连续降水以3d为主。连续降水累积量达75mm以上,崩塌大量发生;累积雨量达100mm以上,滑坡大量发生。     

攀枝花短时强降水气候特征分析

利用攀枝花市1988~2010年5~10月的逐时降水资料,对各历时各级强降水的时空分布特征进行了分析,利用皮尔逊-Ⅲ型频率分布函数,计算了攀枝花市4站1h、3h和6h各重现期的极端最大降水量。结果表明:各级强降水主要集中在6~9月,以7月为最多,且日变化特征显著,最容易出现在00~05时。1h、3h、6h的最大降水量均出现在盐边,盐边和市区更容易发生1h≥50mm的极端强降水。短时强降水过程具有非常强的局地性,单站过程高达80%,且雨强越大局地性越强。各历时各重现期的极端最大降水量均以盐边为最大。      

基于宽带网的天气雷达实时监测系统

为了加强重大暴雨过程的快速评估工作,利用逐日降水资料对吉林省1951～2004年明显暴雨过程特征进行了分析,建立了反映明显暴雨过程程度的3项单项指标及综合评估指数,在此基础上对明显暴雨过程的评估等级进行了划分.利用综合评估指数序列的峰度系数和偏度系数对综合评估指数进行了正态性检验.由于综合评估指数符合正态分布,给出了其异常气候重现期评估指标.利用明显暴雨过程的评估等级指标以及异常气候重现期评估指标对2005～2006年的明显暴雨过程进行了评估.结果表明,该方法实用可行,可以满足快速、及时评估等气象服务的需求.     

黔东南暴雨气候特征及其地形影响

利用1960~2000年贵州省黔东南地区降水观测资料,统计分析黔东南地区暴雨时空分布特征,进一步揭示其活动规律及主要影响因素。结果表明:黔东南地区暴雨有显著年代际变化特征,存在准15年的周期变化,并与贵州降水和长江中下游降水呈同位相;存在两个暴雨多发中心,夜间暴雨较多。黔东南暴雨地域分布极为复杂,局地性暴雨较多,这与黔东南特殊地形有着密切关系,地形因素是影响黔东南地区暴雨的重要原因,对形成上述特征的气候学成因做了初步讨论。     

登陆粤西的热带气旋降水特征分析

利用1949～2000年《热带气旋年鉴》资料,对51年来登陆粤西的热带气旋在陆地维持时间、不同强度的降水之间的分布、相同量级强降水的分布等进行统计分析,揭示登陆粤西热带气旋降水分布实况和特征。结果表明,登陆粤西的热带气旋在登陆后的维持时间和其造成陆地强降水范围成正相关的关系;热带气旋造成不同强度(暴雨、大暴雨、特大暴雨)的降水在其路径左右侧分布,雨强越大,出现的几率越少;热带气旋登陆后造成的暴雨量级降水在热带气旋路径右侧比左侧产生的几率更大;而大暴雨、特大暴雨落在路径左侧的可能性比落在右侧的可能性大。     

2003年7月上旬张家界特大暴雨山洪分析

对造成 2 0 0 3年 7月 8～ 1 0日张家界特大暴雨山洪的主要影响系统、物理量诊断场资料、多普勒雷达回波资料及自动气象站要素进行了分析 ,并重点分析了张家界特定的地形条件对降水的增幅作用及暴雨的夜发特征 ,为湘西北的暴雨山洪预报提供了一些有益的启示。     

弱台风影响下中国大暴雨事件发生频次的统计特征

利用国家气候中心提供的1958—2013年756个台站的逐日降水资料,定义了“弱台风大暴雨”事件,并对其发生的时间和空间分布特征进行统计分析,初步揭示了有利于“弱台风大暴雨”发生的大气异常环流特征。结果表明：“弱台风大暴雨”降水事件主要发生于5—10月,但初秋的10月该事件发生的占比最高;“弱台风大暴雨”降水事件发生次数在20世纪80年代中期后有明显的增加,整体呈现3～5 a的周期振荡,盛夏（7—8月）是“弱台风大暴雨”降水事件的最多发生时段;空间上,初夏（5—6月）事件分布面积最小,盛夏最广;有利于“弱台风大暴雨”降水事件多发的大气环流场主要是在北极涛动正位相异常环流背景下,中纬度西风带较为稳定平直,有利于中纬度大气类环球遥相关型定常波列的持续稳定,使得东亚地区维持的高压异常环流有利于北方冷空气南下,与热带气旋带来的暖湿气流交汇;同时,西太平洋副热带高压的偏弱有利于登陆我国的台风停留时间增加以及水汽的源源不断输送,水汽的主要来源是北太平洋西南侧和南海、孟加拉湾等热带季风区。     

北京短历时强降雨的时空分布

利用北京地区157个人工站和自动站观测资料,对北京地区短历时强降雨的时间、空间分布特征以及与年总降水量的关系进行分析,结果表明：①2007—2012年,短历时强降雨的次数大体呈现递增趋势,但各年发生的次数差异较大;②从时空分布特征来看, 短历时强降雨最易发生在7月,时段集中在傍晚前后和凌晨,而发生地点集中在北京西山前的平原地区包括昌平中部东部、顺义西部、石景山区、丰台区西部、房山东部南部;③从短历时强降雨与年降水量的关系来看,短历时强降雨发生次数多的年份降水量也高,短历时强降雨对于年降水量的贡献较大。     

2010-2019年浙江暖季短时强降水特征分析

利用2010-2019年浙江省暖季(5-9月)1426个国家站和区域站小时雨量数据和NCEP 1° X 1°逐日4次再分析资料,分析了浙江省暖季短时强降水、极端短时强降水时空分布特征及区域性短时强降水事件,结果表明:①近10年暖季短时强降水频次呈增多趋势,降水强度变化平稳;8月(上旬)降水频次最多,9月(中旬)强度最强...     

山东夏季强降水的时空演变特征及成因

应用1961—2012年山东省26站夏季降水和西太平洋副热带高压特征量指数等资料,分析了山东夏季强降水的时空演变特征。结果表明：山东夏季强降水日数总体呈减少趋势,部分地区呈增多趋势,暴雨日在1989年前后发生突变;强降水日数比重呈增大趋势,半岛北部增大趋势明显,近208比重明显高于前期,且波动幅度加大,同样在1989年前后发生突变;大雨日降水强度增加,暴雨日降水强度减小,两者均在1990年代降水强度最大,半岛、东南沿海地区为强降水雨强高值区。对其成因初步分析发现,强降水时间变化与西太平洋副高南北位置关系密切,台风带来的强降水是影响东南沿海地区降水强度的关键因子。     

深圳地区不同天气流型夏季短时强降水和闪电的时空特征

利用高时间分辨率的分钟级雨量资料及LS8000闪电定位仪地闪数据,对比分析2014—2017年台风型、低压型、西南季风型和切变线型天气系统引发的深圳地区夏季短时强降水和闪电活动,并通过分析降水和闪电的日变化、降水频次、闪电峰值、持续时间、雷达回波顶高等,探讨不同天气流型引发的降水和闪电的时空分布特征。结果表明,四种天气流型引发的深圳地区短时强降水伴随闪电的对流活动主要集中发生在凌晨至08时和12-14时。台风型产生的短时强降水对应的闪电活动主要集中发生在降水强度为20～30 mm·h~(-1)时,且该类型产生的闪电主要以负地闪为主。低压型、西南季风型和切变线型中有80%以上的闪电活动主要发生在降水强度超过50 mm·h~(-1)。对于降水量小于40 mm·h~(-1)的闪电活动,切变线型是产生该量级降水的主要天气系统,也是该地区产生年平均地闪频次最多的天气系统。其中,该系统引发的此类对流活动的雷达回波顶高以2～4 km为主,并有72%的对流过程对应的零度层高度小于5 km。     

2004年7月新疆特大暴雨过程的诊断分析

对2004年7月18～20日新疆特大暴雨过程进行了天气动力学诊断分析.从环流背景、水汽输送、垂直运动等方面揭示了特大暴雨形成的原因.