中国降雨过程时程分型特征

为研究降雨过程雨强随历时的变化关系,利用中国14个气象站近40年逐分钟降雨资料,采用动态K均值聚类法并根据雨峰在降雨过程中出现的位置,将中国10256次降雨过程分为4种类型,即降雨前期集中型（Ⅰ型）、降雨中期集中型（Ⅱ型）、降雨后期集中型（Ⅲ型）和降雨均匀分布型（IV型）。结果表明:中国Ⅰ型降雨出现频次最高,占47.1%;Ⅱ型次之,占21.2%;Ⅲ型和IV型出现频次相当,分别占15.3%和16.4%。夏季Ⅰ型降雨发生频次占绝对优势,为夏季总降水过程的52.2%;冬季各类雨型发生频次相差不大。Ⅰ型多为短历时高强度降雨,而IV型多为长历时低强度降雨,Ⅱ型和Ⅲ型居中。历时越短时,Ⅰ型降雨的比重越大;随着降雨历时的增加,Ⅰ型降雨的比重明显下降,IV型降雨的比重增加。     

DDA法和Fisher判别法在潜在滑坡判识中的应用比较

选择地貌特征（包括地形坡度、沟谷切割状况、洼地封闭状况、前缘临空状况）、滑面特征（包括滑面倾角、滑面形态、滑面阻抗比）、滑体结构和近期活动迹象4大类9个因子作为古（老）滑坡类潜在滑坡的判识指标,以三峡库区和岷江上游地区相同数量的典型滑坡作为学习样本,依据距离判别分析（DDA）和Fisher线性判别分析（FLDA）方法,分别建立了两个研究区潜在滑坡的DDA判识模型和FLDA判识模型。实例分析结果表明,DDA方法对两个研究区学习样本和测试样本的误判率均为0,而FLDA方法对两个研究区测试样本的误判率分别为5.56%和11.11%,对学习样本的错判率分别为11.1%和0%。因此,在三峡库区和岷江上游地区潜在滑坡的判识中,DDA法比FLDA法判识准确性更高、适用性更强。     

暴雨型滑坡降水入渗机理分析

暴雨能诱发大量的滑坡发生,在不同地区存在不同的临界降雨值,每当雨强大于该值时,滑坡就会大面积发生,这已经被多起滑坡事件证实。一般地,入渗理论认为,当雨强大于一定值时,入渗率是常量,过强的降水会转化为地表径流,这与雨强越大滑坡越易发生、群发性越强的观察结果不一致。在斜坡体上存在大量的裂隙,它们对降水入渗有着很大的贡献,应用有限单元法分别模拟了有裂隙和无裂隙时斜坡体内瞬态渗流场的变化,并用Bishop法对不同埋深滑动面的稳定性做了计算分析。模拟结果表明：考虑裂隙时的计算结果与宏观观察结果更一致,在评价降雨入渗对斜坡稳定性的影响时,一定要充分考虑裂隙的存在,只有雨强大于一个临界值时才会有充足的降水通过裂隙渗入到斜坡深部,裂隙的影响才显著地表现出来。     

多分类支持向量机在滑坡稳定性判识中的应用

如何准确地判识和评价滑坡的稳定性一直是滑坡研究中的关键问题。基于多分类支持向量机的基本理论,利用三峡库区的37个典型滑坡（27个训练样本,10个测试样本）,建立了滑坡稳定性判识的多分类支持向量机模型,并与距离判别分析方法进行了比较。结果表明,SVM模型对测试样本和训练样本的判识准确率均达到100％,而距离判别法对测试样本和训练样本的判识准确率分别为80％和77.8％,前者的判识精度明显优于后者。在此基础上,将SVM模型运用于溪洛渡库区牛滚凼滑坡的稳定性判识中,结果与实际情况吻合较好。     

凡河流域降水特性及趋势分析

应用降水倾向率法和Mann-Kendall(非参数秩次相关检验)法对凡河流域1964～2008年雨量和雨日分布特征及其变化规律进行了分析.结果表明:流域多年平均降雨量为760.2 mm,多数年份降雨量在600～900,mm之间.降水主要集中在5～9月份,平均降水量为601.3 mm,占年平均降水量的79.1%,夏季降水...     

太湖流域降雨与太湖水位关系分析

太湖流域快速城镇化、水利工程建设等人类活动对流域水文过程产生了较大影响。基于1981~2018年太湖流域日降雨、太湖水位实测资料,分析了流域降雨与太湖水位涨幅关系,旨在揭示变化环境下该地区降雨与水位关系的变化特征及可能的驱动因素。研究表明,2000年以来太湖水位抬高趋势明显,但同等时段降雨量条件下对应的太湖水位涨幅有所下降,且降雨量越大,太湖水位涨幅减小的越明显;流域各时段降雨与太湖水位涨幅相关关系约0.9,流域10d雨强每增加50mm,太湖水位涨幅约16cm。该研究成果可为太湖水位的中长期预报,尤其是对入汛前、入梅前等关键时间节点的太湖水位调控、雨洪资源利用等流域管理工作提供参考。     

基于MIKE 11的北京市典型区域降雨径流特征研究

以北京城市化发展区凉水河大红门闸控制流域为典型区域,在分析区域20世纪80年代到2000年后下垫面变化特征的基础上,结合区域同时期的降水和径流资料,采用MIKE11软件中的UR-BAN模块构建流域降雨径流模型,以流域模拟流量和实测流量拟合效果最佳为原则,利于多场次的实测降水进行降雨径流的模拟分析,研究区域城市化发展对水文特性变化的影响。     

莫拉克台风暴雨移置香港地区的PMP分析研究

基于台湾66个站点年最大日雨量历史资料、台湾中央气象局2009年8月8~10日莫拉克台风暴雨期间251个台湾雨量站逐时降雨资料和香港地区65个雨量站的历史逐时降雨资料,以及与香港相邻的3个广东省雨量站(西沥站、横岗站和深圳站)资料,利用分时段地形增强因子法(SDOIF),将莫拉克台风暴雨最大24h实测暴雨中的辐合雨分量分割,并将其辐合雨成分移置到香港地区,与香港地区24h平均地形增强因子相结合,估算出香港地区的可能最大降水。结果显示,莫拉克最大24h降雨量中地形的增强幅度约为45%;得出香港地区最大24h平均可能最大降水分布图,其最大中心值1230.2mm(未考虑水汽放大),与香港地区历史暴雨中心一致,均发生在大帽山附近。     

四川巴中市滑坡灾害与降雨雨型关系探讨

巴中市地处四川盆地和秦岭造山带的过渡地带，地质构造以宽缓的隔档式褶皱为主，地层岩性主要为砂泥岩互层的红层岩体，红层滑坡灾害多为强降雨诱发。开展滑坡灾害与降雨雨型关系的研究，可为该地区滑坡灾害临界降雨阈值和预警服务提供参考。文章通过统计巴中市强降雨事件与滑坡发生的对应关系，初步揭示了滑坡灾害触发的降雨特征，并在分析降雨强度的基础上，结合降雨历时和降雨过程，对巴中市2007—2016年之间23场月降雨量大于200 mm的降雨事件进行了细分，共划分为单峰型、前峰型、后峰型、递增型、递减型、均匀型6类降雨雨型。对各类降雨雨型下滑坡发生数量进行统计，递增型和单峰型降雨事件下滑坡发生的比例分别为46.90%和25.02%。经稳定性计算分析，递增型和单峰型两类雨型条件下滑坡稳定性有明显降低，降雨过程对滑坡发生具有显著影响。结果表明:强降雨期间应加强降雨雨型的分析，为适时发布区域滑坡灾害预警信息、做好提前避让提供技术支撑。     

红外辐射在雨中的衰减

利用红外光谱辐射计在大气窗口对连续性降水的红外辐射衰减作了测量，结果表明雨对光的衰减与降雨强度密切相关，根据测量结果得到了红外辐射在雨中衰减的定量关系式。并利用Ｍａｒｓｈａｌ－Ｐａｌｍｅｒ雨滴尺度谱分布，计算了红外辐射在雨中的衰减，考虑雨的前向散射修正后，计算结果与测量结果符合得较好     

GPM近实时反演数据对河南省2021年“7·20”极端暴雨的比较分析

近实时卫星降水反演数据具有覆盖范围广、空间连续性和时效性较强以及开放获取等优势, 是重要的全球性降水资料。针对2021年河南省“7·20”极端暴雨, 基于116个地面气象站观测资料及其空间插值数据, 综合解析了4种GPM近实时卫星降水数据(IMERG early、IMERG late、GSMaP NOW和GSMaP Gauge NOW)对极端强降水事件的表征能力。结果发现:①IMERG early、IMERG late对站网累积雨量的低估程度在20%左右, GSMaP NOW和GSMaP Gauge NOW的高估程度分别达到了约35%和70%, 但2种GSMaP数据更易探测到500 mm以上的累积雨量。②在雨量过程方面, 4种GPM数据对小时降水事件均具有较强的分类辨识能力, 但未捕捉到主要雨峰过程, 定量误差较突出, 与地面降水量之间表现出显著的负相关关系。GPM降水数据对小时雨量低于10 mm的降水事件以高估为主;对于小时雨量超过30mm的降水事件以低估为主, 甚至存在普遍低估。③在空间格局方面, 4种GPM数据的精度指标均具有较强的时间波动性, IMERG数据的空间相关系数和体积临界成功指数等指标总体上优于GSMaP数据, 但后者对较高量级的降水事件更敏感。④2种IMERG数据中, IMERG late相对IMERG early的精度具有较明显改善;2种GSMaP数据中, GSMaP Gauge NOW相对GSMaP NOW提高了对较高量级雨量的探测能力, 但也明显增大了较低量级雨量的定量估计误差。本文研究深化了对GPM近实时卫星降水数据性能的认识, 为完善GPM降水反演算法、提升其对极端降水的监测能力提供了重要反馈信息。     

新疆阿勒泰地区人工增水效果评估

利用1960-2015年新疆阿勒泰地区7个气象观测站的日降水量资料和中国气象数据共享网提供的2014-2015年中国地面时降水0.1°×0.1°格点数据集,初步评估了阿勒泰地区人工增水效果。结果表明,人工增雪使阿勒泰地区冬季平均降雪量增加了20.80 mm,冬季降雪量占全年降水量的比例也由15.50%提高到22.39%。同一时期年平均降水量增加了39.47 mm,有一半以上来自冬季增雪量。人工增雨使阿勒泰地区夏季平均降雨量增加了16.59 mm,增雨率为4%,夏季增雨不如冬季增雪效果明显。     

考虑有雨无雨辨识的多源降水融合方法

多源降水融合是精准估计降水时空分布的重要途径, 多聚焦降水量或降水强度的误差订正, 对短历时降水雨区辨识的重视不足。提出考虑有雨无雨辨识的多源降水融合框架, 耦合地理加权逻辑回归与地理加权回归模型, 构建兼顾雨区辨识及雨量估计的降水融合方法, 并应用于汉江流域MSWEP V2.1与地面站网观测日降水融合。结果表明: 所提方法成功再现有雨无雨空间格局并刻画了降水中心, 整体强化了MSWEP V2.1对地面降水的表征能力, 降低误报率和误报降水量的幅度超过了60%, 提高临界成功指数和Kling-Gupta效率系数达40%以上; 较降水空间插值数据, 削减误报降水量并提升Kling-Gupta效率系数高于10%;另外, 较参考数据, 降水融合改善强降水事件(雨强≥50 mm/d)分辨精度的增益不低于60%。所提方法有效改善了降水估计效果, 为多源降水融合提供了新思路。     

Advances in Measurement Techniques and Statistics Features

Rain Drop Size Distribution (DSD) is one of the key parameters to micro physical process and macro dynamical structure of precipitation. It provides useful information for understanding the mechanisms of precipitation formation and development. Conventional measurement techniques include momentum method, flour method, filtering paper, raindrop camera and immersion method. In general, the techniques havelarge measurement error, heavy workload, and low efficiency. Innovation of disdrometer is a remarkable progress in DSD observation. To date, the major techniques are classified into impacting, optical and acoustic disdrometers, which are automated and more convenient and accurate. The impacting disdrometer transforms the momentum of raindrops into electric impulse, which are easy to operate and quality assured but with large errors for extremely large or small raindrops. The optical disdrometer measures rainfall diameter and its velocity in the same time, but cannot distinguish the particles passing through sampling area simultaneously. The acoustic disdrometer determines DSD from the raindrop impacts on water body with a high temporal resolution but easily affected by wind. In addition, the Doppler can provide DSD with polarimetric techniques for large area while it is affected by updrafts, downdrafts and horizontal winds.DSD has meteorological features, which can be described with the Marshall Palmer (M-P), the Gamma, the lognormal or the normalized models. The M P model is suitable for steady rainfall, usually used for weak and moderate rainfall. The gamma model is proposed for DSD at high rain rate. The lognormal model is widely applied for cloud droplet analysis, but not appropriate for DSD with a broad spectrum. The normalized model is free of assumptions about the shape of the DSD. For practical application, statistical comparison is necessary for selection of a most suitable model. Meteorologically, convective rain has a relatively narrow and smooth DSD spectrum usually described by the M P model. Stratiform rain has a broad DSD spectrum described with the Gamma model. Stratocumulus mixed rain has relatively large drop diameter but small mean size usually described by the Gamma model. The continent rainfall is altitude dependent and it differs from the maritime cloud rainfalls in terms of rain rate and drop diameter. Overall, the meteorological features are useful to improve our understanding of precipitation formation but also important to development of precipitation retrieval techniques with a high accuracy.     

Rainfall induced debris flows in pyroclastic deposits, Campania (southern Italy)

A combination of empirical and physically based hydrological models has been used to analyze historical data on rainfall and debris-flow occurrence in western Campania, to examine the correlation between rainfall and debris-flow events.

Rainfall data from major storms recorded in recent decades in western Campania were compiled, including daily series from several rain gauges located inside landslide areas, supplemented by hourly rainfall data from some of the principal storms.

A two-phase approach is proposed. During phase 1, soil moisture levels have been modelled as the hydrological balance between precipitation and evapotranspiration, on a daily scale, using the method of Thornthwaite [Geograph. Rev. 38 (1948) 55].

Phase 2 is related to the accumulation of surplus moisture from intense rainfall, leading to the development of positive pore pressures. These interactions take place on an hourly time scale by the “leaky barrel” (LB) model described by Wilson and Wiezoreck [Env. Eng. Geoscience, 1 (1995) 11]. In combination with hourly rainfall records, the LB model has been used to compare hydrological effects of different storms. The critical level of retained rain water has been fixed by the timing of debris-flow activity, related to recorded storm events.

New rainfall intensity–duration thresholds for debris-flow initiation in western Campania are proposed. These thresholds are related to individual rain gauge and assume a previously satisfied field capacity condition. The new thresholds are somewhat higher than those plotted by previous authors, but are thought to be more accurate and thus need less conservatism.     

基于随机雨型的山洪灾害预警模式

针对雨型随机性所导致山洪灾害预警预报空报、漏报率过高问题,为提升山洪灾害预警精度,依据概率分布传递扩散原理,以雨型特征参数为控制条件,提出了基于参数控制的随机雨型生成法,建立了基于随机雨型的山洪灾害临界雨量计算模型及考虑决策者风险偏好的预警模式。以裴河流域为例,对不同雨型集下的临界雨量进行对比分析,并确定研究区6h临界雨量阈值空间。结果表明:雨峰位置、峰值倍比、前期土壤含水量对临界雨量的影响范围分别为32%~34%、33%~34%、15%~22%;雨型较前期影响雨量对临界雨量影响幅度更大;由雨峰位置系数和峰值倍比(r,bmax)双因子雨型集所确定的6h临界雨量阈值空间为98~185mm;考虑决策者不同风险偏好的临界雨量预警模式合理可靠,对更合理地开展山洪灾害预警工作具有指导意义。     

青藏高原北麓河地区降水量观测与对比分析

根据2011年11月至2012年9月通过Thies激光雨滴谱仪、 T-200B雨雪量计和TE525翻斗式雨量筒获取的青藏高原北麓河地区降水量数据, 按3个时间段分别对3种仪器记录的降水量行了对比分析. 结果表明: 激光雨滴谱仪获取的固态降水量与经Jimmy校正公式修正后的T-200B降水量极为接近. 但在测量雨夹雪时, 激光雨滴谱仪对降水类型、 颗粒直径的误判造成了获取的降水量远高于T-200B雨量筒. 而3种仪器获取的液态降水量有很好的一致性. 但是, 当小时降雨量在2 mm以上时, 激光雨滴谱仪获取的降雨量比T-200B和TE525雨量筒小20%左右. 同时, 在风吹雪对激光雨滴谱仪的影响方面做了相关的分析研究, 初步认为风吹雪的颗粒直径主要集中在0.5 mm以下.     

1991年6月～7月太湖及里下河地区连续暴雨过程中雨团活动分析

根据水文系统雨量站网的逐时量资料,分析1991年6月～7月江淮流域下游两次连续暴雨过程中太湖及里下河地区的雨团活动特征.结果表明,在太湖及里下河地区均有频繁的雨团活动,雨团以自西向东移动为主,且停滞较频繁,两地区的雨团活动特征存在一定差异.雨团降水在暴雨总量中占有较大比例,对洪涝的形成和发展有重要作用.雨团活动与中尺度切交线、辐合中心、辐合线等中尺度天气系统相配合.     

Using cloud water path and cloud top temperature for estimating convective and stratiform rainfall from SEVIRI daytime data

A satellite rainfall retrieval technique is proposed here. The relationships of rain rate with each of cloud water path (CWP) and cloud top temperature (CTT) are investigated. The CWP and CTT are retrieved from SEVIRI data (spinning enhanced visible and infrared imager), and corresponding rain rates are measured by weather radar. The rain rates are compared to corresponding CWP and then to corresponding CTT. The investigation demonstrates an exponential functional dependency between rain rates and CWP for low and moderate rain rates (stratiform rainfall). Conversely, the rain rates are more closely related to CTT for high rain rates (convective rainfall). Therefore, two separate relationships are established for rain rate retrievals. The results show rain rates estimated by the developed scheme are in good correlation with those observed by weather radar.     

基于卫星的水资源监测预报技术应用与研究

基于卫星遥感的降水监测的基本方法是建立云顶温度与象素点降水的统计相关关系,同时利用卫星信息在地面雨量站点间进行雨量插值。基于气象卫星的实际蒸散发计算通过定标、大气订正、空气温度、总辐射、净辐射、显热通量等步骤计算。降雪处理的依据是降雨和地表温度。融雪计算的基础是能量平衡,融雪发生时刻用雪盖的寒冷度估算。决定土壤冻结的因素能量平衡和温度。土壤冻结逆方程可用于确定土壤解冻的深度。坡面径流以用二维扩散过程模拟。河道部分以有侧向入流的Muskingum-Cunge方法为基础。