北京“7·21”特大暴雨过程时空特征解析

利用高密度自动站观测记录和长序列气象站观测资料,对2012年7月21日北京地区特大暴雨过程的时空演化规律进行了分析。结果表明:"7·21"特大暴雨期间,全市累积降雨量大于100mm的站数达到211个,占全部测站数的92%,96个站累积雨量大于200mm,12个站大于300mm;多数地区降雨时长超过16h,密云大成子站降水时间最长,达到20h,强降雨时长在西南房山和门头沟最大;最大小时雨强中心出现在东北和西南区域,东北部最大雨强中心较突出;平均雨强高值阶段出现在21日18:00—21:00,其中19:00雨强最大,达到22mm/h,但最大雨强在70mm/h以上的高强度降雨发生在21日13:00—14:00(门头沟龙泉站)和19:00—22:00,20:00—21:00平谷挂甲峪站高达100.3mm/h;城区及其附近地带20mm以上量级的小时降雨强度较大,同时傍晚阶段平均累积雨量增长速率快,平均小时降水强度偏大;房山站21日雨量位居1961年以来逐年最大日降水量第2位,仅次于1979年7月18日降雨量,而全市15站平均21日雨量打破了1961年以来的最大日降水量记录,比处于第2位的1963年8月9日平均雨量高出43mm。     

重庆地区暴雨空间分布及雨量分时特征

采用重庆市34个地面观测站1981—2017年的降水观测资料,以及2005—2017年逐时雨量资料,分析了重庆地区暴雨的空间分布及日变化特征。结果表明:开州、酉阳、北碚为重庆的暴雨中心,开州年均暴雨日数最多达6.2d。荣昌、渝北、梁平、开州、彭水、酉阳等地大暴雨出现频率较高,南川、万盛大暴雨相对较少。暴雨平均雨量大值区分布在主城区、西部、东北部,西南部暴雨平均雨量较低。重庆地区的暴雨在不同时段主要影响区域不同。铜梁、合川、北碚等站点的暴雨夜间降雨量占比75%以上。代表站夜间平均降雨强度大于白天,大足、沙坪坝、涪陵降雨主要集中在22:00至次日04:00,酉阳03:00—06:00降雨强度较大。小时降雨量≥20mm暴雨日出现频率较高的时段在00:00—06:00和13:00—18:00。     

微型智能气象站降雨观测对比试验北大核心CSCD

为了增强对微型(一体式)智能气象站(简称微智站)测雨性能的认识,2021年6—11月河北雄安新区气象局开展了不同测雨原理微智站的对比试验。分析表明:过程雨量不低于10 mm时,翻斗式微智站相对于标准站能够满足观测误差的控制要求,雷达式微智站测值偏大,光电式和压电式微智站测值偏小;过程雨量小于10 mm时,翻斗式微智站和压电式微智站相对于标准站能够满足观测误差的控制要求,雷达式微智站测值偏大,光电式微智站测值偏小。在雨强方面,双翻斗式微智站适合降雨极大值观测,光电式微智站和压电式微智站降雨极大值测值偏小;微智站雨强累积占比大于95%的雨强为[0.3 mm·min^(-1),0.6 mm·min^(-1)],雨量累积占比大于50%的雨强为[0.1 mm·min^(-1),0.4 mm·min^(-1)]。雷达式微智站对降雨响应比较快。微智站雨量传感器的分辨力越精细,对细微降雨观测越有效,有效降雨率也越大。     

内蒙古夏季降雨过程持续性特征

利用1991—2017年夏季(6—8月)内蒙古地区111个国家站逐时降雨量资料和1971—2017年夏季(6—8月)内蒙古地区115个国家站日降雨量资料,分别对内蒙古地区短时强降水过程和日降雨(小雨、中雨、大雨、暴雨、大暴雨和特大暴雨)过程持续性特征进行研究。结果表明:(1)内蒙古地区短时强降水过程持续最长时间为38 h,其中持续3 h所占比例最大。持续时间在12 h内的短时强降水过程在16:00(北京时,下同)—18:00降雨量偏离程度最大,但持续时间超过12 h的短时强降水过程在03:00降雨量偏离程度最大,短时强降水过程持续时间越长,降雨量极值越低。自2010年以来内蒙古地区短时强降水过程发生次数开始增多,其中持续时间在4～6 h和7～12 h的短时强降水过程增加显著,但持续时间在1～3 h短时强降水过程明显减少。(2)内蒙古地区小雨过程和暴雨过程发生次数呈现递减趋势,但近年来持续长时间的小雨过程、中雨过程和暴雨过程偏多。在2017年出现首场特大暴雨过程。内蒙古地区特大暴雨过程最长持续日数2天,其余日降雨过程最长持续日数在10～15天,其中大雨过程持续日数最长可达15天,小雨过程和中雨过程(大雨过程和暴雨过程)持续1天(2天)所占比例最高,日降雨过程降雨量极值易发生在前3天。(3)内蒙古地区降雨过程发生次数、持续小时(日)数极值和累计降雨量极值空间分布特征都表现为自内蒙古西部地区向中部偏南和东部地区递增,高值区易发生在内蒙古东部地区。     

江西省天气、气候特点及其影响评述(2012年7—9月)

重要天气过程概述江西省气象台郑婧1暴雨过程气象记录显示,江西省7—9月发生区域性暴雨天气平均每年3.8次。2012年7—9月,江西降水偏多,10站以上区域性暴雨日达8 d(表1),与历史同期相比,暴雨日异常偏多。13日傍晚至17日的对流性强降雨过程为历史同期少见,全省平均降雨103.6 mm,单日雨量以南丰316 mm为最大,其中南丰县莱溪17日05—11时6 h雨     

湖北宜昌市区暴雨雨型的演变特征

利用湖北省宜昌市宜昌基准站1956—2013年逐分钟降雨资料,对宜昌市区暴雨雨型的演变特征进行分析,并采用同频率分析法推求该地区历时6 h、12 h、24 h的设计暴雨雨型。结果表明:宜昌市区1956—2013年汛期(5—9月)前期易发生持续12~24 h或24 h以上、降雨量50~100 mm的暴雨,而中后期易发生持续12 h以下、降雨量30~70 mm的暴雨。1956—2013年,宜昌市区短历时、中长历时、长历时暴雨和大暴雨发生次数缓慢增加,而特长历时大暴雨明显减少。其中,短历时暴雨的峰值趋于增大,持续时间趋于增加;中长历时暴雨的小时雨量无显著变化,但雨量分布、雨峰趋于后移,持续时间趋于增加;长历时暴雨的小时雨量趋于减少,雨量分布、雨峰趋于前移,持续时间趋于缩短。宜昌市区历时6 h、12 h、24 h的设计暴雨雨型均为典型的单峰型,雨峰分别位于第20、34、113时段。     

“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。     

北京城市和郊区夏季降雨日变化特征及对排水设计的影响分析

分别选取观象台和密云站作为北京市城区及郊区代表站,应用两站1961—2013年逐分钟雨量观测资料,比较北京城区和郊区夏季降雨量、降雨频次及降雨强度的日变化特征,利用耿贝尔分布拟合的年最大值法推求城区和郊区暴雨强度公式,比较其空间适用性。结果表明,北京地区降雨具有明显的日变化特征：城市和郊区的夜雨比重均大于日雨,降雨量、频次、降雨强度午后至次日清晨为高值区;郊区夏季降雨总量、短历时降雨和降雨雨强均比城区偏大。暴雨强度公式计算结果表明应用城区一站的降雨资料计算得出的公式在全市并不适用,在市政排水设计时应考虑城郊差异,采用不同的标准。     

石阡县近10a暴雨天气特征和“三个叫应”阈值研究

利用2011-2020年石阡国家气象站和乡镇（街道）自动气象站降雨资料,运用统计分析方法对石阡县近10a年暴雨天气特征进行分析,并结合暴雨灾情信息研究了“三个叫应”阈值。结果表明：石阡县年均暴雨日数11.4d,年均暴雨站次51.5站,主要集中在5-9月,月暴雨日数峰值出现在5月,月暴雨站次峰值出现在6月,05-07时易出现短时强降水;暴雨及伴随短时强降水日数均存在时空分布不均的特点,东部明显大于西部,最大日降水量和雨强大体一致,主要在县城、枫香、花桥一带和白沙;辖区内台站1h雨量达35mm、3h雨量达70mm或6h雨量达90mm及以上,且降雨可能持续时,可能发生灾害,应及时做好气象服务工作。     

农田土壤水资源评价中降雨量的修正

利用大型称重式蒸渗计测得的地面降雨量 (P) 和自记雨量筒测得的次降雨量 (P′) 进行比较, 结果表明两者之间存在较好的线性关系, 而且地面雨量大于雨量筒测量的次降雨量, 平均雨量订正系数K为0.037.当降雨持续时间小于6 h时K值在0.04~0.045之间, 不同降雨持续时间之间差值不大; 当降雨持续时间大于6 h时, K值为0.027.随着降雨强度的增大, 降雨订正系数呈下降趋势.根据不同降雨强度下的降雨订正系数对甘肃河东19个气象站6~9月的雨量修正结果表明, 各站降雨量比次降雨量多11.7~27.4 mm, 区域平均降雨量比次平均降雨量高18.4 mm.     

中国夏季模式降水方案的应用分析研究

通过对我国夏季一次连续降水过程的模拟分析。研究了不同云降水方案在中国区域的应用特征。结果指出,使用不同的积云对流参数化方案。模拟产生的积云降水是有差异的。并且由于积云对流参数化方案的不同,也会引起网格尺度降水产生差异。     

近四十年我国东部盛夏日降水特性变化分析

基于中国地区740台站的日降水资料,细致分析了近40年我国东部盛夏即7、8月份降水长期趋势和年代际变化特征。按小雨、中雨、大雨以及暴雨降水强度分类,探讨了不同强度降水在我国东部降水变化中的贡献。结果表明,中国东部地区盛夏降水变化主要受暴雨强度降水变化的影响,占总降水变化60%以上。近40年来,盛夏长江流域降水量、 降水频率、极端降水频率以及暴雨降水强度均呈增大趋势,在华北地区则呈减小趋势,除降水频率在长江流域的变化趋势绝对值比华北地区小外,另三个指标在长江流域的趋势变化值大约是后者的2倍。降水强度在中国东部表现出一致的增大趋势,但华北地区增大趋势不显著。华北地区降水的减少主要是小雨强度降水频率减小的结果,强降水的频率和强度在该地区也呈微弱的减小趋势,其中小雨强度降水频率减小趋势大值中心值达到-3%/10a,比中雨以上强度降水频率变化趋势值大一个量级;长江流域降水的增多,是各强度降水频率和强度增大共同作用的结果。长江流域和华北地区在区域平均降水频率、降水强度、极端降水频率、最大降水量的时间序列上,彼此均为负相关关系,其中降水频率和极端降水频率序列在两区域的相关系数通过99%的信度检验。Mann-Kendall检验表明,除华北地区降水强度外,其他降水指标均存在显著的年代际跃变。与1970年代末的气候跃变相对应,华北地区降水频率较之长江流域的跃变明显;但长江流域极端降水在1970年代末的跃变较之华北地区更显著,其降水强度、极端降水频率以及最大降水量均于1970年代末期前后发生显著年代际跃变。     

1961-2015年陕西省不同等级降水事件变化特征

利用19612015年陕西省70个气象观测站的逐日降水资料,采用线性倾向估计、趋势分析及Mann Kendall等方法,分析了陕西省不同等级降水量、降水日数及降水强度的气候变化特征。结果表明：无论是降水量、降水日数,还是降水强度,均呈现出南多北少的分布特征,且随着降水级别的逐级增加,地区分布差异逐渐增大;整体上降水量和降水日数呈现出减少趋势,其中降水日数的下降趋势均非常显著,全省年均降水日数的气候倾向率达到了-3.83天·10a-1,通过了0.01的显著性检验,降水强度的增加趋势通过了0.05的显著性检验,每10 a全省年均降水强度增加0.15 mm·d-1;陕西降水量及降水日数的减少主要体现在春秋两季小雨及中雨的减少上,小雨降水强度在夏、秋两季的气候倾向率分别为0.05和0.04 mm·d-1·10a-1,其上升趋势分别通过了0.01和0.1的显著性检验,这是年均降水强度上升的主要原因;陕西年均降水量及降水日数自1984年出现了突变性下降,而降水强度的突变则出现在2004年,之后一直呈现持续的上升趋势。     

1960—2008年淮河流域极端降水演变特征

采用地理空间统计、时间序列分析和趋势诊断等方法,研究1960—2008年淮河流域极端降水时空演变特征:流域大部分地区全年及四季的极端强降水量、降水强度、强降雨日数无明显变化趋势;≥15 d的持续无降水事件发生次数由南向北递增,平均每年2~5次,冬季最多、夏季最少;≥5 d的持续降水事件由东北向西南递增,平均每年1~8次,潢川—正阳—郑州一线的西北部秋季最多,其他地区夏季最多;40%的站点持续无降水事件有明显增多趋势,气候倾向率为0.22~0.60次/a,且大多在1970s发生气候突变;30%的站点持续降水事件有明显减少趋势,气候倾向率为-0.24~-0.70次/a,普遍无气候突变;持续无降水(降水)事件与年降水总量没有明显的联系。     

武汉区域分县可能最大降水预报研究

针对强降水过程预报,介绍了一种包含大尺度降水、不稳定能量释放、地形影响作用等因子的可能最大降水预报模型的建立方案。方案利用历史强降水过程资料和精细的地形资料,从暴雨的基本成因出发,构造了多个影响因子,分别设计了不稳定降水方程和地形影响降水方程。通过2007汛期业务试运行表明,同其它模式相比,该模型对暴雨有较强的预报能力,为防汛抗灾提供了可靠的气象决策依据,最大可能降低了暴雨洪涝灾害造成的损失。     

Application and Study of Precipitation Schemes in Weather Simulation in Summer and Winter over China

Through simulation of summer and winter precipitation cases in China, the cloud precipitation schemes of model were examined. Results indicate that it is discrepant between convective precipitation simulated by the Kain-Fritsch (KF) scheme and Betts-Miller (BM) scheme in summer, the former scheme is better than the latter in this case. The ambient atmosphere may be varied by different convective schemes. The air is wetter and the updraft is stronger in the KF scheme than in the BM scheme, which can induce the more grid scale precipitation in the KF scheme, i.e., the different cumulus schemes may have the different and important effect on the grid scale precipitation. However, there is almost no convective rain in winter in northern China, so the effect of cumulus precipitation on the grid scale precipitation can be disregarded. Therefore, the gird scale precipitation is primary in the winter of northern China.     

近40年西昌北郊降水变化分析

利用西昌市北郊某观测站1974~2009年近40年的逐日降水资料,采用通用的极端气候指数,逐年统计各级降水的发生日数资料。采用气候趋势分析法、滑动平均法、多项式拟合法及Morlet小波变换等方法诊断分析各类降水事件的气候变化特征。结果表明：雨日、冰雹的减少趋势显著;总降水量、年最大日降水量、强降水日数R95%、中等雨日数R75%、雨季总降水量呈上升趋势,但并不显著,降雪日数的下降趋势也不显著;暴雨日数的长期变化趋势不明显;各类降水事件及极端天气存在一定的振荡周期。针对现阶段气候变化特点,提出了应对建议。     

2012年锡林郭勒盟人工增雨作业评估分析

文章通过对2012年锡林郭勒盟春夏季降水分布和主要天气过程分析,结合人工增雨作业条件和降水天气系统对人工增雨作业效率的影响分析,对飞机增雨作业和火箭增雨作业情况进行了评估。结果表明:由于2012年系统性稳定降水天气过程较多,增雨效果显著,为旱情解除发挥了重要作用;降雨天气系统影响范围大、持续时间长,便于地面火箭增雨作业把握时机,虽然因空域管制影响了作业次数,但作业时间长,火箭发射量大,同样取得了很好的增雨效益。2012年是近年来增雨效率最高的一年。     

肇州降水集中度和集中期的气候特征分析

对近50年来肇州降水的集中度和集中期进行了计算分析,结果表明:近50年来,降水的集中程度有下降的趋势,集中期有提前的趋势。集中度和集中期分别存在着11a和14a左右的年代际尺度周期变化。肇州的年降水量呈下降趋势,肇州降水集中度和集中期与年降水量有很好的正相关性,年降水总量比较大的年份,降水集中程度相对较高。     

利用星载测雨雷达探测结果对夏季中国南方对流和层云降水气候特征的分析

本文利用热带测雨卫星(TRMM)上搭载的测雨雷达(PR)十年的探测结果, 对夏季中国南方对流降水和层云降水的气候特征进行了分析。研究结果表明:夏季中国南方层云降水频次较对流降水频次高出两倍以上, 而对流降水强度至少是层云降水强度的4倍; 就整个中国南方而言, 这两种类型的降水对总降水量贡献相当。日变化分析表明夏季中国南方大部分地区的对流降水主要出现在午后, 层云降水出现时间并不集中, 但这两类降水的频次日变化均显示了明显的地域性特征; 对降水廓线日变化的分析结果表明, 对流降水和层云降水廓线的日变化主要表现在“雨顶”高度的日变化, 即对流降水云的厚度有明显的日变化变化特征, 不同地区的降水廓线存在明显的差异。降水率剖面分析结果显示了对流降水的“雨顶” 高度日变化较层云降水剧烈, 降水率的日变化则相反, 且层云降水率的地域性特征更强。