基于雷达资料的上海地区暴雨面雨量计算及应用

根据上海地区小时雷达资料的定量降水估测(quantitative precipitation estimation,QPE)网格产品和经过质量控制的自动站雨量资料进行暴雨面雨量计算方法研究,计算方法为:将暴雨区内自动站周围9个网格点的QPE平均值作为自动站的雷达估测雨量,计算各测站雨量与雷达估测雨量的差值,用克里金插值方法将差值场插值到雷达降水估算产品相同的网格点上,再将网格点上残差插值数据加上网格点上雷达估测雨量,得到各网格点用自动站订正后的雷达估测小时雨量资料。文中24个典型暴雨各测站订正后QPE与实测雨量的平均绝对误差比订正前减小了27%;两个典型暴雨主要降水阶段经国家气象站资料订正后QPE与实测雨量的平均误差比订正前减小了33%～39%,暴雨过程总雨量经国家气象站资料订正后减小了34%～59%。根据以上方法得到的网格点雨量计算和绘制上海地区2007—2015年24个典型暴雨降水区域的小时面雨量值和图、过程面雨量值和图、行政区和水利片面雨量值和图。最后基于.NET Framework 4.0基础架构软件开发平台,使用Microsoft Visual Studio 2012和Microsoft Visual Studio软件开发工具制作"基于雷达资料暴雨面雨量自动化计算查询系统",供业务科研人员实时查询和计算。     

“海棠”影响河南降水雷达回波和中尺度雨团对比分析

使用郑州714CD雷达观测资料，以及2005年刚建立起的河南省乡镇雨量站网资料，配合河南省自动站资料，对0505号台风海棠造成的河南省大范围暴雨、局部特大暴雨过程进行了分析，总结出强降水回波区早于中尺度雨团1个小时左右生成，中尺度雨团早于降水回波减弱消失，稳定少动的强降水回波有利于中尺度雨团的产生和发展；多普勒速度场上，中尺度系统存在的地方有利于强降水回波发展和维持，也有利于中尺度雨团产生和发展；受持续不断45dBz左右强降水回波影响，构成“列车效应”，可造成暴雨甚至是大暴雨过程；对于大范围降水回波，依据乡镇雨量图上中尺度雨团活动规律，分析速度场上中尺度系统如逆风区、辐合区、大风区（低空急流），可以准确预报暴雨落区，发布暴雨预警信号。     

2008年4月全国主要暴雨天气过程

2008年4月随着我国南方地区相继进入多雨期,在全国范围内先后出现数次暴雨过程。根据全国（不包括台湾地区）国家气象站逐日08时至08时24小时雨量实况资料,将受同一天气系统影响而出现的10站或10站以上24小时雨量≥50mm的降水过程以及1站或1站以上24小时雨量≥200mm的降水过程统计为一次暴雨过程（连续出现时只统计一次1。根据上述统计标准,4月份全国各地共出现7次暴雨过程,对其分述如下。     

FAST周边2010—2020年暴雨特征分析

利用2010—2020年FAST周边最近的克度、塘边、董架3个区域自动站的逐日降水量资料及暴雨日逐小时降水量资料,运用统计学方法对FAST周边暴雨发生特征、强度、月际变化、小时分布等进行分析。结果表明：2010—2020年FAST周边各站发生暴雨43~47次,大多数为对流性或混合性降水,暴雨持续时间总体较短,多数情况为1~2 h。暴雨主要发生在夏秋季,最易发生的月份是6月,最易发生的暴雨雨量是50~100 mm,暴雨在夜间至清晨（22时—06时）最易发生。各站1周内发生2次暴雨的有5~9次,1个月内发生3次暴雨的有4~6次,连续3次暴雨发生的最短时间为11~13 d。近11 a中,FAST周边各站发生大暴雨以上降水5~7次,其中最大雨量为2014年7月4日FAST东北面克度站205.1 mm。     

特大暴雨非常规资料的初步分析

对2001年8月5-6日特大暴雨的非常规资料作了初步的分析。通过地面自动雨量站的每小时雨量、雷达反射率因子和红外云图资料的综合分析，得到以下四个初步结果：（1）热带低压入海和偏南急流有利于低压发展；（2）集中降水的产生大多是由于云团的合并加强；（3）云团的发展阶段是地面降水的集中阶段；（4）中心城区雨量中心的产生有偶然性。     

GMS卫星遥感资料监测暴雨技术

利用时空分辨率较高的GMS－5红外、可见光两通道1：1原始图像资料，结合常规雨量观测资料，通过对逐时降水率、日降水量的估计，讨论了卫星遥感监测暴雨的技术方法，建立了山东省暴雨遥感监测模型。实例分析表明，暴雨监测图像产品直观清晰，能较准确地监测暴雨发生的区域和面积，实际应用取得较好的效果。     

“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。     

淮河流域致洪暴雨预警系统

介绍淮河流域暴雨预警系统和所采用的处理方法。该系统利用合肥CIN—RAD雷达体扫资料，配合地面雨量观测资料，采用最优判别系教法建立了适合淮河流域的孔关系，用以估算每6分钟的降水量。此外系统还在区分GMS-5卫星云图上不同种类云系的基础上，配合地面观测，采用数理统计方法建立了淮河流域GMS-5卫星估算降水多通道经验公式。在CINRAD雷达和GMS-5卫星的雨量估算结果的基础上，通过与站点观测雨量的对比分析，利用数理统计方法对这两类估算雨量资料进行了集成。集成估算得到的雨量值较单独用CINRAD雷达或GMS5卫星进行雨量估算的结果在精度上有所改进，能更精确地对淮河流域雨量进行估算，进而结合HLAFS数值预报产品进行致洪暴雨的预警。该系统在2003年汛期成功地对淮河流域出现的几次暴雨过程进行了预警，汛期服务效果显著。     

1977年8月5—6日平遥特大暴雨的分析

1977年8月5日凌晨到6日上午,山西中部的平遥附近出现了一次罕见的特大暴雨。这次暴雨来势猛、范围小、强度大,过程总雨量达366.9毫米(图1),最大1小时降水量为65.0毫米。下面我们就造成这次特大暴雨的大尺度环流条件和中尺度天气系统作一初步分析。 一、大尺度环境场条件 1.环流背景 由平遥等站的雨量自记曲线可见,这次暴雨过程有两场降水,第二场降水在强度和雨量上都比第一场降水大得多。 本次过程发生在平直环流下,西太平洋副热带高     

西安雨量雷达估测降水准确性分析

利用X波段全固态多普勒雨量雷达资料和相应的6个地面气象观测站的观测资料,对西安2021年9月和10月两次持续降水过程的降水数据进行对比分析,评估雨量雷达反演降水的准确性。结果表明：从两次降水过程整体变化趋势分析,雨量雷达估测的降水量能较好地表现出实际降水量的变化趋势;雨量雷达反演的降水量小时数据与地面观测小时降水数据的相关性为0852;当小时降水量达到20 mm以上时,雨量雷达数据准确性较高。     

TRMM卫星对青藏高原东坡一次大暴雨强降水结构的研究

利用热带测雨卫星（TRMM）探测资料,NCEP、ERA-Interim再分析资料,结合C波段多普勒雷达和其他地面观测资料,研究了2013年7月21日发生在青藏高原东坡的一次大暴雨强降水结构。结果表明,高能、高湿的不稳定大气在700 hPa切变线及地面辐合线的触发下产生了此次大暴雨,降水具有明显的强对流性质。从水平结构来看,降水系统由成片的层云雨团中分散分布的多个对流性雨团组成,对流样本数远少于层云,但平均雨强是层云的4.7倍,对总降水的贡献达到25.6%;以超过10 mm/h雨强为强度标准,3个20-50 km、回波强度在45-50 dBz的β中尺度对流雨团零散地分布在主雨带中,对应 < 210 K的微波辐射亮温区和≥ 32 mm/h的地面强降水;对流降水的雨强谱集中在1-50 mm/h,其中20-30 mm/h的雨强对总雨强的贡献最大,这与中国东部降水有着显著区别,而90%的层云降水的雨强均小于10 mm/h。从垂直结构来看,对流降水云呈柱状自地面伸展,平均雨顶高度随地面雨强的增强而不断升高（5-12 km）,强降水中心区域的质心在2-6 km;降水廓线反映出强降水系统中降水主要集中在6 km以下高度范围,且降水强度在垂直方向分布不均匀,对流降水和层云降水的强度随高度升高的总趋势是趋于减弱,但在一定高度范围内,对流降水强度随高度升高而增大,并且在多个地表雨强廓线中都有体现。此外,地基雷达的探测结果也表明了强降水的低质心特点及显著的逆风区演变特征,这是对TRMM PR探测的验证和补充。      

湖南夏季降水日变化特征

利用湖南96个测站13年的逐时自记降水资料, 分析了夏季（6~8月）降水日变化特征。结果表明, 湖南夏季降水日变化呈现显著的区域差异。湘东南降水量、 降水频次峰值主要出现在午后到傍晚, 而其它地区的降水峰值一般出现在清晨。进一步分析显示, 降水频次峰值出现时次分布更集中, 区域特征更鲜明。湘西北、 湘东南区域平均的累积降水量、 降水频次及降水强度的日变化在清晨和午后均呈双峰型特征。湘西北主（次）峰值出现的时间大致与湘东南次（主）峰值出现的时间对应。同时, 降水日变化与降水持续时间密切相关。持续5~10 h降水事件是持续1~4 h事件与持续10 h以上事件降水量峰值出现时间发生显著变化的过渡降水事件。持续1~4 h（10 h以上）的降水事件的极值降水始发时间为午后至傍晚（夜间）。在不同持续时间的降水事件中, 持续2 h降水的累积量最大。     

进入内陆的两个台风降水特征对比分析

2012年8月台风海葵和2014年7月台风麦德姆登陆进入安徽省后,均造成了区域性暴雨或大暴雨天气。利用常规观测资料、NCEP/NCAR再分析资料和雨滴谱资料,对这两个直接影响安徽省的台风移动路径和暴雨形成机制进行了对比分析。结果表明:（1）海葵和麦德姆的移动路径、停留时间和强降水分布特征有明显不同。与海葵相比,麦德姆的移动速度快、降水持续时间短、累计降雨量和暴雨范围较小;但其短时强降水持续时间长、暴雨中心降水强度更大。（2）海葵和麦德姆降水过程中均有强的水汽输送和辐合,但水汽输送方向的差异使得海葵和麦德姆的强降水空间分布分别呈纬向型和经向型特征。同时水汽辐合持续时间决定了麦德姆的降水持续时间比海葵短,但其较深厚的强水汽辐合使得麦德姆的短时强降水持续时间长、暴雨中心降水强度大。（3）海葵是以稳定性降水为主的混合型降水,麦德姆则呈现出明显的对流性降水特征;两次台风降水过程中均是短时间的对流性降水对总降雨量贡献最大,且强降水区域均位于风垂直切变的顺风切左侧。（4）麦德姆降水过程比海葵具有更高的雨滴数浓度和更大的降水粒子直径。当雨强小于10 mm/h时,两次台风降水过程均以小雨滴为主且数浓度较大;雨强>10 mm/h时,雨滴粒径增大但数浓度明显降低。（5）两次台风降水过程的雷达反射率因子-雨强（Z-R）均有较好的指数关系且拟合曲线比较一致,但在不同降水类型即层云降水和对流性降水中,其Z-R关系的a、b值差异较明显。因此,针对不同降水类型,应采用分型Z-R关系来进行雷达降水定量估测。      

伊宁市1991-2011年降雨特征分析

利用1991～2011年5～9月伊宁市气象站逐小时降水资料,分析了伊宁近21a降雨特征。结果表明,21a来伊宁雨日年际变化较为明显,后10a和前10a相比,中雨、大雨和暴雨日数均出现增加,但小雨日数明显减少导致总雨日出现了减少。小雨过程发生最多的时段是7月中旬,中雨和大雨过程最多时段同在5月下旬。前半夜为中雨、大雨、暴雨过程最易发生时段,后半夜为小雨过程最易发生时段。逐小时降水量和降水频次呈现较为一致的日变化特征,夜雨多且雨量集中。伊宁的降水主要以短时性降水（1～4h）为主,多发生在前半夜至后半夜,1h降水频次最多的是量级≤1mm的降水,但1.1～3mm量级的降水贡献率最高。     

喀什市降水日变化特征分析

利用1994～2013年5～9月喀什市气象站逐小时降水资料,分析喀什近20a降水日变化特征。研究表明,20时至翌日06时为降水量的高值阶段,最大值出现在01时,07时至19时为降水量的低值时段,最小值出现在16时。降水频次的高值区为00时至07时,降水最不易产生的时间为17时。降水强度最高值在20时,次高值为01时,也是累积降水量较大时刻,降水强度最低值出现在15时也是累积降水量的低值区。喀什的降水主要以短时性降水（1～3h）为主,多发生在傍晚至夜间,1h降水频次最多的是量级≤1mm的降水,但1.1mm≤R1≤3.0mm量级的降水贡献率最高。小雨、中雨及大雨降水过程最易发生时段均为前半夜,下午为各量级降水过程发生最少的时段。     

天津地区三次低涡暴雨过程的诊断分析

利用地面实况资料及NCEP再分析资料(1°×1°),选取2016年、2010年及2011年发生在天津市的3次强降水天气过程,分析其天气形势及水汽条件,并应用湿位涡理论对3次暴雨天气进行了诊断分析。分析结果表明:3次暴雨过程均发生在典型的东高西低的环流形势下,低空低涡是主要的影响系统之一。低涡的动力结构及水汽条件的差异对应不同的降水强度。正涡度区强度越强、维持时间越长,降水强度越大。2016年过程水汽通量散度明显强于另两次过程的,与其降水强度相匹配。湿位涡的时空演变可以很好地描述天津地区暴雨的发生发展。天津上空MPV_1负值区标志着不稳定能量的急剧增加,MPV_1负值区出现在降水发生前3 h至6 h,提前预示了天津地区暴雨天气的发生。MPV_1正值区对应强降水的区域。过程降水前MPV_2绝对值的激增,表明大气的斜压性增强,有利于气旋性涡度发展。MPV_2绝对值的激增基本同步于降水的发生。     

基于自动站观测的北京夏季降水特征

应用2007~2011年北京地区237个自动气象站资料,分析了北京夏季降水的精细化时空分布特征及城郊差异,结果表明:(1)北京大部分地区夏季平均有效降水时数约120~160 h,降水时数高值区主要位于北部怀柔、密云山前迎风坡一带。城、郊区间有效降水时数差异并不明显,城市化对局地降水强度有较明显影响。(2)北京夏季降水主要出现在傍晚到前半夜,凌晨到正午降水较少出现。夏季平均降水量极大值出现在17:00(北京时间),为3.2 mm/h。降水量存在较明显的周期变化特征,其中7 d左右的周期是主周期。(3)夏季城区平均降水量多于郊区,城、郊雨量差异主要来自较强降水过程。城市效应会导致城区弱降水事件的减少,亦会导致较强降水事件的增多。(4)城、郊区间降水持续时长的差异主要由较强降水过程决定,多数情况下城区降水持续时长大于郊区,午后到前半夜发生的降水尤甚。     

多普勒天气雷达1 h降水产品的质量评估

为评估多普勒天气雷达1 h降水量(OHP)产品在降水预报中的质量, 从南通新一代多普勒天气雷达的体扫资料及其覆盖范围内太湖流域34个雨量站的同期逐小时降水资料中选取了19个降水个例。以空报率、漏报率、准确预报临界指数、平均误差、平均绝对误差和均方根误差等, 为评估降水预报质量的指标。根据雨量站实测日降水量(P)和1 h降水量(P₁)大小分级, 对不同情况下的OHP进行质量评估。结果表明:(1)OHP的空报率和漏报率较高, 导致整体的准确预报临界指数偏低。(2)与不同的P和P₁量级相对应, 不同的OHP预报质量有明显差异。除P<10 mm时和P₁<1 mm时稍有高估外, 其他量级都存在低估, 且随着P的增加, 空报率和漏报率都减小。(3)对2007年9月18日的降水个例分析表明:OHP与实测的落区基本一致, 但降水强度上有偏差。不同站点的雨强偏差不同, 距南通雷达站100 km左右的OHP误差较小。     

1981～2019年吉林省暖季冷涡降水时空变化特征

利用1981～2019年吉林省气象局信息中心提供的吉林省51个测站逐时降水数据,系统分析了暖季吉林省冷涡降水的时空分布特征.结果 表明:(1)吉林省降水量日变化和频次的峰值均发生在下午16～18时(北京时);0.1～5 mm/h降水频次大值区主要集中在吉林省东部山区,而5～10 mm/h和＞10 mm/h降水频次大值区...     

诱发沪昆铁路江西段沿线水害和地质灾害的临界雨量初探

利用2008—2015年南昌铁路局管辖内沪昆铁路沿线(以下称沪昆线)的灾情资料、工务段编组站监测雨量和沿线附近的自动站雨量数据,分析了沪昆线由降雨诱发的水害和地质灾害特征,以揭示其与降雨强度的关系。结果表明:沪昆线降雨诱发的水害和地质灾害种类多、发生频率高,灾害年度差异较大;边坡、堤坡和堑坡的溜坍占全部水害和地质灾害事件的一半以上,且发生的时间集中在4—8月,与江西的主汛期时间一致;暴雨和连续性降雨是引起沪昆线水害和地质灾害的主要原因。最后基于警戒雨量临界值,将致灾前1 h最大降水量、3 h降水量、24 h降水量和连续降水量作为初始预报因子,采用事件概率回归法,建立了沪昆铁路江西段出巡、限速、封锁警戒的概率预报模型。