上海地区短时强降水特点及其影响

利用2009-2013年上海市加密观测自动站降水资料和110报警信息资料,对上海市短时强降水进行统计分析,了解其地理分布特征、概率分布特点的同时,找出降水极端性与暴雨红色预警标准的对应关系,以及110报警次数与短时强降水的关系。结果表明:1)自动站1 h雨量≥30 mm、≥50 mm和3 h雨量≥50 mm、≥100 mm的5 a累计频数的大值区基本集中在市区及其周边地区,郊区次数明显减少,出现次数最多的是3 h雨量≥50 mm的情况,出现次数最少的为3 h雨量≥100 mm的情况。2)从不同降水强度的发生概率分布来看,郊区弱降水发生概率大于市区的,市区强降水(1 h雨量≥25 mm)发生概率大于郊区的。3)对流降水情况下,降水累积概率为1%时,对应的1 h雨量市区为63.6 mm、郊区为58.7 mm,接近暴雨红色预警标准;对应的3 h雨量市区为90.8 mm、郊区为86.8 mm,较暴雨红色预警标准的阈值小。4)报警次数与降水量的关系:1当1 h雨量40 mm或3 h雨量60mm时,报警次数变化不大,基本在10次以下;当1 h雨量≥40 mm或3 h雨量≥60 mm时,报警次数逐渐增多,大部分在20次以上;当1 h雨量≥60 mm(达到暴雨红色预警标准)、3 h雨量≥80 mm(未达到暴雨红色预警标准)时,报警次数明显增多,基本超过30次,最多达100次以上。从报警次数的角度来看,暴雨红色预警的3 h标准设定为80~90 mm更合适。2当逐1 h和逐3 h雨量不是很大、但累积降水量较大(特别是累积降水量超过100 mm)时,报警次数急剧增多,很多超过100次,说明报警次数还与降水的持续时间有关。3当累积降水量、逐1 h和逐3 h雨量都增加时,报警次数增加最快。4报警次数的极值并非都出现在逐1 h和逐3 h雨量大值时,在1 h雨强不是很强,但降水持续时间长,累积降水量大的时候,也十分容易出现报警极值。     

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。     

上海大暴雨资料检索系统

大暴雨(任一个站点,12小时滑动累积雨量大于或等于100mm)是上海地区的主要灾害性天气。一个高效的大暴雨历史资料检索系统,为气象工作者在大暴雨的研究、预报等应用中及时获取各类大暴雨资料,提供了一条捷径。     

基于GIS的沙澧河流域面雨量算法对比分析

为了获取更客观有效的沙澧河流域面雨量计算方法,提高暴雨强度和落区监测与预报的准确率,利用ArcGIS9.3中的空间分析功能,以沙澧河流域1∶25万地理信息数据、16个气象站和217个加密自动雨量观测站的实况雨量资料为背景数据库,选取反距离加权算法、克里金算法、样条函数算法、泰森多边形算法,对沙澧河流域6个分片区的面雨量进行计算,并对计算结果进行了对比分析。结果表明,面雨量计算精度与雨量观测站密度与分布、降雨强度有关。其中,克里金算法计算的流域面雨量精度较高,更适合于整个沙澧河流域面雨量的计算;其次是泰森多边形算法和反距离加权算法,样条函数法算法应用效果较差。当雨量站点分布密集且比较均匀、降水空间分布均匀时,4种算法均适用于面雨量的计算,其中以克里金算法计算的面雨量使用效果最好;当雨量站点分布密集且比较均匀,降雨强度大,降水空间分布不均匀时,反距离加权算法、克里金算法、泰森多边形算法均适用于流域面雨量的计算,其中以泰森多边形算法计算的面雨量效果最好,样条函数法算法不适用此情况下面雨量的计算。当雨量站点分布密集且比较均匀、降水空间分布均匀时,计算的面雨量较站点或降水空间分布不均匀时计算的面雨量更接近实际情况。     

西安市暴雨预警信号1 h标准本地化修订研究

利用1991—2021年西安市7个国家级地面气象站及2011—2021年西安市157个区域气象观测站逐小时降水数据,采用滑动累加的算法构建1 h、3 h、6 h、12 h不同时间间隔降雨量数据集。对上级推荐的关中地区暴雨预警信号1 h降雨量阈值参考标准在西安的适用性进行了讨论,并利用百分位法,结合西安暴雨灾害风险普查中短历时降水不同历史重现期数据成果,同时考虑西安城市排涝能力,在关中地区暴雨1 h标准参考阈值基础上,提出2种西安市暴雨预警信号1 h标准本地化备选修订方案。利用2015—2021年西安市气象观测站逐小时降水数据,分别对上级推荐及2个备选1 h雨量标准修订方案中,符合不同等级暴雨预警信号标准的降雨过程进行统计评估,得到西安市暴雨预警信号1 h新标准,并开展对外模拟试点发布,取得良好的服务效果。     

利用多普勒雷达资料作站点雨量及面雨量临近预报

通过对近两年收集的降水过程的雷达回波资料进行统计分析,得到本地区主要降水过程类型及其回波演变特征;利用反射率因子的基数据和风廓线产品数据等资料,运用交叉相关法计算区域速度、读取风廓线得到环境风速度,自动判别降水回波类型、识别回波整体及单体移动速度;应用本地实时的dBz-I关系及线性外推法计算未来1～2 h站点降水量及面雨量,实现降水临近预报自动化;应用自动站雨量资料及雷达联合自动站资料所作的雨强实时分析场对1 h站点雨量预报及区域雨量预报进行初步检验,1～24.9 mm和≥25 mm以上站点预报的平均相对误差分别为58%、33%;区域雨量预报的雨区范围及中心分布与实况具有较好的一致性;2 h降水预报在回波较稳定时,仍有较好的预报效果.     

“21·7”河南特大暴雨气象和水文雨量观测对比

2021年“21·7”河南特大暴雨打破我国大陆小时气象观测纪录,该极端天气事件位列2021年中国十大天气气候事件第2位。已有研究使用气象地面站雨量观测资料对此次过程进行雨情分析和极值统计,但降水时空分布不均匀,单一来源资料存在不确定性。通过对比气象站和水文站雨量资料,分析两套业务观测系统记录“21·7”河南特大暴雨过程的异同,发现气象站和水文站雨量在时间和空间分布上具有很好的一致性,两者不同等级的累积降雨落区、逐日和逐时降雨演变趋势均一致性强,但累积雨量和雨强极值的空间分布和数值存在差异,两套资料在暴雨中心（过程雨量大于600 mm）的系统性偏差小于1%。气象站和水文站的融合资料呈现比单一资料更细致的降雨分布、更全面的演变特征。此外,基于融合资料发现累积雨量排名前3位的城市（郑州、鹤壁、新乡）均具有累积雨量大、小时雨强极强、强降雨集中、雨强突然增长的特征,鹤壁和新乡最强降雨时段分别比郑州晚26 h和28 h。     

泰森多边形在“包头市人工影响天气综合信息分析处理系统”中的应用

在“包头市人工影响天气综合信息分析处理系统”中对于根据自动雨量站点雨量数据转化为面数据,从而对任意区域人工增雨作业效果进行较为科学合理的评估。并用到了泰森多边形和Delaulay三角形算法。     

一种改进短临降水预报的雷达产品应用方法

通过将组合反射率因子、垂直累积液体水两种雷达产品合并成一种新的雷达产品CR_VIL,使用6万多张CR_VIL产品与对应时次6min自动站雨量数据,通过统计分析得到CR_VIL的6min雨量均值表。在短时临近预报系统中根据雷达回波外推结果,使用CR_VIL的6min雨量均值表求得各时段定量降水估测值(QPE)作为该时段的定量降水预报值(QPF),得到预报时效2h,时间分辨率为6min的定量降水预报数据,业务运行中对1h的预报结果进行检验,晴雨预报准确率为87.0%,短时强降水TS=0.106,Bias=1.09,表明CR_VIL应用在业务系统中对短时强降水具有一定预报能力。     

地面站滑动降雨累积算法的研究及应用

简述了广东省气象探测数据中心整点降雨量统计的流程,介绍了滑动降雨累积算法的研究和实现,对两次强降雨过程的降雨累积量统计结果对比分析,结果表明:滑动降雨累积算法能减小极端降雨雨量统计误差。同时阐述了滑动降雨累积算法的意义以及目前统计程序运行中发现的一些问题和后期的努力方向。     

一次特大暴雨诱发的山洪地质灾害淹没模拟分析

本文以四川省安县茶坪河流域2013年“7.9”特大暴雨过程为例,基于Flood Area模型模拟此次洪水的动态演进过程。通过对比5组不同试验结果,发现数字高程数据精度对模拟结果影响较大,采用经过填洼的DEM高程数据得到的模拟结果更为准确,粗糙度系数在取值范围内对模拟结果影响较小。模型最终采用经过填洼的DEM高程数据,反距离权重雨量栅格分布、泰森多边形计算的面雨量文件以及加入嵌入河道的粗糙度参数模拟茶坪河流域此次洪水过程,模型较好的模拟出了整个洪水的动态淹没过程。模拟结果与实地灾情对比:上游考察点附近河道最高淹没深度为5.8m,下游考察点最高淹没深度为3.83m,均与实际灾情较为吻合;对两个考察点逐小时淹没水深与1~8h累积面雨量求相关,得到上游千佛镇预警时效为2h,下游晓坝镇预警时效为6h。考察点位置不同,使得累积面雨量预警时效不同。      

数据处理方法在雨量中的应用及面雨量形成

基于中尺度雨量站资料,将SQL Select语句、bcp数据处理方法应用到实时雨量的计算中,利用GIS技术得到精细的子流域的栅格点雨量,形成子流域的面雨量值.结果表明:1)采用SQL Server的数据查询技术与bcp数据处理技术可以获取每天实时雨量;2)利用GIS的拼接、转换和抽样处理技术,可以形成5km空间分辨率的坡度和高程数据;3)根据雨量与高度和坡度的关系得到雨量的计算公式,获得精细化的雨量资料,通过算术平均法的求算形成更准确的面雨量值.     

优化ZI关系及其在淮河流域面雨量测量中的应用

利用合肥新一代天气雷达2003年6—7月观测数据和地面观测的逐时雨量资料，得到分段最优化Z-I关系，在淠河灌区的水源地响洪甸流域和佛子岭流域进行降水测量。结果表明：强降水阶段流域面雨量，优化Z-I关系后得到的流域累积面雨量与雨量计比值从39％提高到73％，同时相关系数从0．78提高到0．8。528小时时间序列上佛子岭流域在优化Z-I关系之后，流域平均面雨量与雨量计的回归线斜率从0．4提高到0．72，lmm·h^-1以上流域平均面雨量累积值与雨量计累积值的比值从48．4％提高到了85．9％。可见，优化Z-I关系后雷达反演值更接近于雨量观测值，同时雷达定量估测流域面雨量的精度得到很大提高。     

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。     

基于自动气象站与自动雨量站的气象服务、监视及自动报警系统

用自动气象站和乡镇加密自动雨量站采集的雨量等气象要素数据,编程研制开发了气象服务、监视及自动报警系统.该系统以数据库为核心,利用气象基本业务通信网络,采用客户机/服务器模式,实现了区域面雨量评估、乡镇加密自动雨量站数据采集入库情况监视、根据不同的时间段所对应的降雨强度量级自动报警、自动气象站采集数据的实时自动入库、各气象要素彩色图形的自动绘制等功能.文章主要介绍该系统的结构设计、开发各子系统的目的和各功能实现的原理及方法等.     

吉林省区域自动气象站雨量数据的质量分析与评估

区域自动气象站雨量资料对于气象预警、决策服务、效果检验都能提供有效的数据支撑,建立科学有效的雨量资料质量评估与控制方法,对于提高雨量数据的应用性至关重要。基于吉林省区域自动气象站5年雨量观测历史数据,提出了适用于本省的雨量数据质量控制方法,并利用此方法对雨量数据进行质量分析与评估,最终得到错误及异常数据。根据错误及异常数据占比以及对应站点占比情况,可初步判断样本数据的数据质量相对较高,可用性较强。     

一种可用于登陆台风定量降水估计(QPE)方法的初步建立

借鉴Adler-Negri[1]、Goldenberg等[2]及李俊等[3]的工作,通过对三者工作的有机结合及完善,针对登陆台风GMS-5 IR1TBB特征及逐时观测雨量强度及水平分布特点,初步建立一种可用于登陆台风的定量降水估计(QPE)方法,并结合0104号登陆台风“尤特”个例,从各站点逐时雨量、过程雨量以及区域面雨量角度,分析检验了初步建立的云估计降水方法的定量估计能力。结果表明:(1)所建QPE方法可以反映出登陆台风逐时降水的水平分布不均匀性,可以分离出对流降水和层云降水,但对大于15.0 mm/h的降水强度估计能力有限。(2)51.7%的站点过程雨量相对误差小于20%,过程雨量相对误差小于40%的站点数占总站点数的75.9%,表明所建QPE方法对过程雨量的估计能力还是相当强的,这也间接反映了其对逐时雨量较强的估计能力。(3)所建QPE方法对逐时面雨量也具有一定的估计能力,可以为抗旱、防洪决策服务提供一定的参考。     

广西降水强度的气候分析

根据广西各气象站历年不同时段的降水强度数据,对广西累年10min、1h和24h等降水强度的气候概况,作了初步分析。分析了广西部分气象站10min、1h最大降水量的极大值概率分布及一些重现期对应的降水强度值。结果显示,大部地区在10m in之内可能降下的最大雨量,相当一场大雨的雨量;各地在1h之内可能降下的最大雨量,相当于一场暴雨甚至大暴雨的雨量;一般来说,24h最大降水量接近或大于1日最大降水量;12个地市10min、1h、24h最大降水量序列的概率分布同时通过上述两种拟合优度检验。     

铜仁地区滑坡临界雨量研究

利用铜仁地区2010—2014年以来61起滑坡事件对应的区域气象站以及气象台站逐小时降水资料,采用统计分析的方法分析了滑坡发生前后的降水类型,建立了不同时效的有效雨量和激发雨量组合的预报模型。结果表明:滑坡前期3天累积雨量与滑坡暴发当日3h最大雨量组合预报模型的准确率最大,空报率最小,滑坡暴发当日24h雨量与滑坡暴发当日3h最大雨量组合预报模型的准确率次之,并分别得到这两种情况下判断滑坡是否发生的判别曲线,根据判别曲线和24h及3h降水预报,可以制作铜仁地区的滑坡预报。     

广西降水强度的气候分析

根据广西各气象站历年不同时段的降水强度数据,对广西累年10min、1h和24h等降水强度的气候概况,作了初步分析。分析了广西部分气象站10min、1h最大降水量的极大值概率分布及一些重现期对应的降水强度值。结果显示,大部地区在10m in之内可能降下的最大雨量,相当一场大雨的雨量;各地在1h之内可能降下的最大雨量,相当于一场暴雨甚至大暴雨的雨量;一般来说,24h最大降水量接近或大于1日最大降水量;12个地市10min、1h、24h最大降水量序列的概率分布同时通过上述两种拟合优度检验。