温州地区雨量站点合理配置密度研究

通过对近11年历史天气图的分析,选出能够代表温州地区降水特点的8次天气过程,再从中各选出最具代表性的一日降水作为试验研究对象.运用反距离平方法在30～80个测站的站密度等级上分别对8日进行插值,得到误差随站密度的变化图,从而分析出温州地区雨量监测站点的合理配置密度,为站点建设提供依据.     

周宁水库流域面雨量估算方法

利用2008—2012年福建省气象局自动站小时雨量资料和周宁水电站蓄水资料,选取周宁电站流域内近5年内的30个降水过程,分别采用Surfer二次开发下的12种不同插值方法进行计算,分析比较了关注区域内的面雨量估算值及雨量空间内的分布特点,得出业务工作中相对便捷、有效、准确的区域面雨量插值计算方法。结果表明,在多种插值计算方法中,改进谢别德法、克里格法和径向基函数法不仅估算值相对误差较小,而且绘图效果较好。对于面雨量小于20 mm的降水个例而言,径向基函数计算结果相对误差较小,而大于60 mm的降水个例,克里格插值计算方法则相对最优。     

雷达雨量计联合估算降水在城市内涝模型中的应用

为了满足城市暴雨内涝模型对面雨量精细化的需求,在天津城市暴雨内涝模型的基础上,将雷达估算降水产品应用到模型面雨量计算中,针对2012年7月25—26日天津的大暴雨过程,考察4种雷达估算降水产品和两种插值方法计算的内涝模型面雨量。经过对比发现,利用变分方法计算的雷达估算降水产品VAR用曲面插值方法计算内涝模型的面雨量整体效果最好。     

有关面雨量研究综述

在对目前国内外有关面雨量估算的各种研究的分析和探讨基础之上,认为联合气象站和水文站的降水观测资料,运用合适的插值计算是近期内解决面雨量估算问题的基本途径,在此基础上加强遥感资料对插值结果的订证研究是进一步提高面雨量估算精度的重要途径。     

应用雷达拼图数据估测降水试验

利用2008年6月5～7日广东省新一代天气雷达网(广州、梅州、韶关、阳江、深圳及汕头6部雷达)的雷达原始体扫资料及自动雨量站资料,对广东省3 km高度上的雷达网系统观测值差异进行了分析,发现广州雷达的观测值比周围雷达偏高1～3 dBz,梅州雷达比其周围雷达的观测值偏低1～2 dBz。用Z-R关系和最优插值校准法分别进行6 min和1 h估测降水,并用面雨量偏差和均方根误差对该次降水估测试验做了简单评估。结果显示:6 min定量估测降水,两种方法都会低估,面雨量越大,估测效果越好;对于1 h定量估测降水,各种估测方法都有偏高或偏低情况,但普遍偏高,其中用先累加再用最优插值校准法校准的雷达-雨量计联合估测方法效果最好;短时降水估测可以很好地反映降水过程变化,而长时间降水估测可以较准确估测降水大小。     

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。     

雨滴谱资料在雷达面雨量估测中的应用

利用福建省龙岩市单站Parsivel 2雨滴谱仪2015—2016年监测资料,拟合修订本地不同季节的多普勒天气雷达Z/I关系,将修订后的Z/I关系应用于本地雷达降水估算中,以龙岩区域自动站降水资料为检验依据,分析2015—2018年10次降水过程中多普勒天气雷达Z/I关系修订前后对流域面雨量估算精度的变化。结果表明:利用雨滴谱资料进行本地Z/I关系修订后,面雨量估算值较自动站偏小,误差下降了20%,雷达面雨量的估算精度总体提高了50%。     

面雨量空间扩展估算法

以温州地区1991～2001年90个观测站的月平均降雨为例,在GIS支持下,对样条函数法、克立格内插法及距离平方反比法这3种插值方法进行了对比研究;并在90个观测站中筛选出最少量的、能达到稳定结果的站点数;还考虑了插值的空间分辨率对结果的影响。对上述3点进行大量的计算、统计分析的结果表明:①在选择距离平方反比法及样条函数法对月平均降雨量插值效果均较好;②利用这两种插值方法对不同站点密度选取不同空间分辨率插值后得出,选取50站误差趋于稳定,利用距离平方反比法插值结果误差较小,而空间分辨率对结果几乎没有影响。利用距离平方反比法,选择50个站得到了温州地区1km×1km面雨量空间扩展结果,为水文预报工作提供一种较精确的面雨量估算和输入方法。     

流域面雨量估算技术综述

面雨量是水文气象中一个重要参量。面雨量的估算直接关系到洪水预报精度和洪水调度决策的科学性。由于降水空间分布的复杂性,如何准确估算流域面雨量一直是个科学难题。传统方法根据常规降水观测,应用空间分析技术来估算面雨量。随着非常规观测技术的发展,以雷达、卫星估测降水资料为主并结合自动气象站降水观测资料,通过资料融合来进行估算已成为流域面雨量估算技术的发展趋势。而以GIS为平台,实现数据分析和显示一体化管理则代表了面雨量业务系统的发展方向。通过水文模拟与水文观测的比较,可以对面雨量估算结果进行间接检验。     

无资料地质灾害隐患点降水插补方法试验

区域自动气象站网和多普勒天气雷达的建设和使用,大大提高了降水监测的时空分辨率。将常德太阳山多普勒天气雷达和区域内192个区域自动气象站降水资料,经过反距离插值、多普勒雷达雨量估算等方法试验,证明其应用的可行性,进而用于获取地质灾害隐患点的降水,为建立地质灾害隐患点等级预报模型打下基础。     

台风“海棠”特大暴雨数值模拟研究

在福建中北部登陆的台风,往往会严重影响浙江,尤其值得注意的是台风引起特大暴雨经常会发生在浙江东南沿海的南雁荡山区和北雁荡山区,2005年在福建省连江黄歧登陆的台风"海棠"(0505)对浙江东南沿海造成严重影响,是这类台风比较典型个例。文中利用非静力模式MM5模拟"海棠"台风在浙东南沿海造成的特大暴雨,模拟结果与实况对比分析表明,模式较好地模拟了台风降水强度和分布,特别是成功模拟出南雁荡山区特大暴雨中心(南部暴雨区)和雁荡山区特大暴雨中心(北部暴雨区);运用高时空分辨率模拟资料对特大暴雨成因进行诊断分析表明,南部暴雨区涡度低层到高层向西倾斜结构和北部暴雨区高低空强辐散辐合的耦合结构有利于形成暴雨区强烈上升运动,环境风场垂直切变产生次级环流进一步加强暴雨区上升运动;暴雨区持续不稳定层结和特殊水汽输送通道为特大暴雨提供热力条件和水汽条件。最后对浙南闽北地形对台风特大暴雨影响进行数值敏感性试验表明,温州南、北雁荡山脉地形等高线与台风水汽输送路径正交是造成特大暴雨的重要原因,地形使暴雨增幅明显,地形越高对暴雨增幅越明显,降水分布更加不均匀。比较台风造成南、北特大暴雨条件,发现两者既有环境风场垂直切变产生次级环流进一步加强暴雨区上升运动、持续不稳定层结以及地形对暴雨增幅作用等相同之处,又有动力结构、维持持续不稳定层结条件以及水汽输送等不同之处。     

华南复杂地形下GRAPES_Meso3km对流尺度模式前汛期精细化降水预报评估

为深入认识GRAPES_Meso(Global/Regional Assimilation and Prediction System)3 km对流尺度区域模式对华南前汛期精细化降水的预报性能,为模式改进及业务应用提供参考依据,利用广东省86个站点逐小时观测降水资料和国家气象信息中心多源融合降水资料,针对广东省复杂地形特点,结合距海岸线的远近及站点地形特点,将86个站划分为沿海东部、沿海西部和内陆地区三个子区域,采用二分类降水预报检验方法,定量评估了2020年5月18日—6月18日华南前汛期降水预报效果。结果显示,GRAPES_Meso 3 km模式精细化降水预报技巧受广东复杂地形影响较大,广东沿海东部和内陆地区24 h时累积降水的小雨、中雨、大雨量级预报成功指数(Threat Score,TS)、公平成功指数(Equitable Threat Score,ETS)评分高于沿海西部地区,尽管暴雨预报评分具有此相同特征,但三个子区域的暴雨预报评分总体较低;从3 h累积降水预报评分看,沿海东部、沿海西部及内陆地区等三个子区域存在明显的日变化特征,但是沿海东部及西部与内陆地区表现有所不同,沿海东部和西部降水预报评分夜间较低(预报偏差偏高),白天相对较高(预报偏差偏低),而内陆地区则是夜间较高(预报偏差偏低),白天相对较低(预报偏差偏高)。沿海西部预报评分相对较低的原因是由于检验时段内广东地区存在一个弱的风切变,而沿海西部大部分地区正好处于切变线南侧的温度高值区控制,但模式模拟该区域的日平均温度较实况偏低,导致沿海西部模式预报降水空报较多,降低其降水预报技巧。     

Delaunay三角剖分法在降水量插值中的应用

Delaunay三角剖分方法在空间分析中具有重要地位,文中简要介绍了Delaunay三角网特性和常用的3类算法,并对随机增长法实现过程进行了详细阐述.根据三角分片线性插值原理,求得插值系数,实现对任意点的三角分片线性插值.利用2008年中国2200个观测站的08时24 h降水量资料,对全中国范围及划分的8个区域内相应的0.28125°×0.28125°降水量格点场,使用交叉检验方法,对比分析了三角分片线性插值和反距离权重法的估值准确率.结果表明:在各区域,三角分片线性插值法的均方根误差偏小;在站点较密集的区域,均方根误差、平均绝对误差比较中,三角分片线性插值都有一定的优势;在平均误差对比中,三角分片线性插值优势明显,在全中国范围交叉检验中,三角分片线性插值法对应的年平均误差是0.005 mm,而反距离权重法为-0.107 mm,对其可能的原因进行了分析,证明了Delaunay三角剖分法的合理性.同时,从图形上展示了降水量的Delaunay三角网的三维结构图和三角分片线性插值后的格点场,在直观上,Delaunay三角剖分后得到降水分布和实况保持一致,并有较好的视觉效果;通过三角分片线性插值得到的格点场降水量分布图,克服了反距离权重法的固有缺陷,使获得的降水量格点场趋于合理,提高了插值精度.最后,探讨了Delaunay三角网在气象领域的应用前景.     

浙江省热带气旋倒槽暴雨气候特征研究

基于近40年热带气旋（Tropical Cyclone,简称TC）日降水和最佳路径等观测资料,采用数理统计、天气学分析等方法对浙江省TC倒槽暴雨分布特征及其与TC的相互关系进行研究。（1）浙江省年均会发生1.8次TC倒槽暴雨,占TC暴雨总数约4成,是浙江省台风暴雨中的一种重要形式。每年8—9月是TC倒槽暴雨高发期,暴雨主要发生在宁波南部至温州一带沿海地区,暴雨中心多位于台州和温州沿海。（2）引发浙江省TC倒槽暴雨的热带气旋多在粤东至浙南登陆之后北上转向或西北行,登陆当天最易发生暴雨且雨强最强。暴雨发生时,福建中部沿海经海峡至台湾东北部一带是TC高频活动区。（3）距TC中心2.5~5.0纬距之间和TC东北偏北象限是倒槽暴雨中心的高频落区;较强暴雨发生在TC强度为热带低压时,且强中心易位于TC东北偏东象限,极端强降水发生主要与热带低压和副高等相互作用形成的偏东暖湿急流、TC倒槽强辐合和TC东北偏东象限中尺度深对流系统频繁活动有关。      

CLIMATOLOGICAL VARIATION FEATURES OF TYPHOON PRECIPITATION INFLUENCING FUJIAN FOR THE PAST 46 YEARS

The results of an analysis of the temporal and spatial distribution of typhoon precipitation influencing Fujian from 1960 to 2005 show that typhoon precipitation in Fujian province occurs from May to November, with the most in August. There has been a decreasing trend since 1960. Typhoon precipitation gradually decreases from the coastal region to the northwestern mainland of Fujian and the maximum typhoon precipitation occurs in the northeast and the south of Fujian. Typhoon torrential rain is one of the extreme rainfall events in Fujian. High frequencies of typhoon torrential rain occur in the coastal and southwest regions of the province. With the impact of Fujian’s terrain, typhoon precipitation occurs more easily to the east of the mountains than to the west. Atmospheric circulation at 500 hPa over Asia and sea surface temperature anomalies of the equatorial eastern Pacific are analyzed, with the finding that they are closely connected with the anomaly of typhoon precipitation influencing Fujian, possibly mainly by modulating the northbound track of typhoons via changing the atmosphere circulation to lead to the anomaly of typhoon precipitation over the province.     

Interpolation of climate variables and temperature modeling

Geographic Information Systems (GIS) and modeling are becoming powerful tools in agricultural research and natural resource management. This study proposes an empirical methodology for modeling and mapping of the monthly and annual air temperature using remote sensing and GIS techniques. The study area is Gangetic West Bengal and its neighborhood in the eastern India, where a number of weather systems occur throughout the year. Gangetic West Bengal is a region of strong heterogeneous surface with several weather disturbances. This paper also examines statistical approaches for interpolating climatic data over large regions, providing different interpolation techniques for climate variables' use in agricultural research. Three interpolation approaches, like inverse distance weighted averaging, thin-plate smoothing splines, and co-kriging are evaluated for 4°?×?4° area, covering the eastern part of India. The land use/land cover, soil texture, and digital elevation model are used as the independent variables for temperature modeling. Multiple regression analysis with standard method is used to add dependent variables into regression equation. Prediction of mean temperature for monsoon season is better than winter season. Finally standard deviation errors are evaluated after comparing the predicted temperature and observed temperature of the area. For better improvement, distance from the coastline and seasonal wind pattern are stressed to be included as independent variables.     

陇西祖厉河流域降水插值方法的对比分析

降水作为五水转化和水量平衡的一个组成部分,在土壤-植被-大气连续体物质与能量转化中起着重要的作用,是分布式水文模型中的重要参量.本研究选择了陇西黄土高原祖厉河流域,采用5种空间插值方法,对该区域降水的时空分布规律进行研究.经分析比较,空间插值法中趋势面方法最佳.趋势面方法经统计模型调整,使得降水模拟精度有所提高.从模拟结果来看:该流域降水呈现明显的纬度地带性分布,自南向北逐渐减少;降水受地形影响较大,海拔高度每降低100 m,降水量平均减少20 mm;流域绝大地区多年平均降水量分布在280～430 mm范围内.该高时空分辨率的降水模拟模型对区域水资源分析及生态环境治理有着重要的意义.     

Spatial Interpolation of Daily Precipitation in China: 1951--2005

Climate research relies heavily on good quality instrumental data; for modeling efforts gridded data are needed. So far, relatively little effort has been made to create gridded climate data for China. This is especially true for high-resolution daily data. This work, focuses on identifying an accurate method to produce gridded daily precipitation in China based on the observed data at 753 stations for the period 1951--2005. Five interpolation methods, including ordinary nearest neighbor, local polynomial, radial basis function, inverse distance weighting, and ordinary kriging, have been used and compared. Cross-validation shows that the ordinary kriging based on seasonal semi-variograms gives the best performance, closely followed by the inverse distance weighting with a power of 2. Finally the ordinary kriging is chosen to interpolate the station data to a 18 km×18 km grid system covering the whole country. Precipitation for each 0.5o×0.5o latitude-longitude block is then obtained by averaging the values at the grid nodes within the block. Owing to the higher station density in the eastern part of the country, the interpolation errors are much smaller than those in the west (west of 100oE). Excluding 145 stations in the western region, the daily, monthly, and annual relative mean absolute errors of the interpolation for the remaining 608 stations are 74%, 29%, and 16%, respectively. The interpolated daily precipitation has been made available on the internet for the scientific community.     

中国东部降水和风场的低频振荡特征

本文对中国东部台站4—9月多年日平均降水和1978年4—9月850hPa每日东西风和南北风分量分别进行了谐波分析和带通时间滤波处理.研究结果指出:内陆和东部沿海地区准90天和45天振荡的降水扰动传播方向是自南向北的,而准60天振荡的扰动是从南北两个方向向中间地区传播.长江和珠江流域准90天和45天振荡的扰动具有相反的传播方向,而它们准60天振荡的扰动具有相同的传播方向.此外,在华南汛期、长江中下游梅雨期和华北雨季,一些地区大雨期的出现常常和正降水扰动从不同方向传播到该地区有关.关于1978年4—9月中国东