基于暴雨内涝模型的莆田沿海地区风暴潮灾害评估

利用ArcGIS对莆田沿海地区的地形、下垫面属性和排水设施及排水运作方式进行预处理,建立台风降水、风暴潮共同影响下的莆田沿海地区内涝模型。应用雷达估算降水及自动雨量站数据计算的热带气旋"南玛都"过程面雨量,以及此次暴雨过程沿岸海区和河口的时变水位作为模型的边界条件,对莆田地区风暴潮灾害风险进行评估试验。针对2011年9月1日热带气旋"南玛都"造成的莆田沿海地区风暴潮及暴雨灾害,利用暴雨内涝模型进行评估试验研究,将模拟结果与实况灾情进行对比,结果表明模型能够较客观地反映"南玛都"过程降水和风暴潮共同作用的灾害情况。     

环渤海地区下垫面对北上热带气旋强度变化的影响分析

利用统计分析结合数值模拟试验的方法,研究1949—2019年6—9月登陆北上后影响环渤海地区的热带气旋（后统称TC）所经下垫面和强度变化的不同特征,及环渤海地区下垫面对TC强度加强的可能影响。结果表明：71年间共有25例TC影响环渤海地区,按照首次登陆点的不同将其分为山东及山东以北登陆（第一类,11个）,以及山东以南登陆（第二类,14个）两类,第一类TC北上时路径所经下垫面为先海洋后陆地,发生变性的几率较小且北上后无加强,第二类路径所经下垫面为先陆地后海洋,移入环渤海区域后发生变性的几率增大且存在强度加强现象,其中加强的TC共5例;对第二类TC中强度加强的个例“温比亚（2018）”TC进行数值模拟试验表明,增加或降低黄渤海的海温时,TC均表现出加强趋势,将黄渤海修改为草地时,TC不再加强,而海陆分布指数的分析表明无论海温如何变化,TC由陆地移入海洋与强度加强趋势之间关系密切。以上表明TC由陆地移入黄渤海是产生强度增强趋势的主要原因。     

使用混合样本的集合四维变分同化试验研究

基于集合和奇异值分解的四维变分同化方法(SVD-En4DVar)的同化效果对采用的预报样本容量有很强的依赖性,其中一个重要原因是在SVD-En4DVar中分析变量被表示为按照扰动预报集合提取的奇异向量作线性展开的形式,这种展开存在截断误差,过少的样本数会造成过大的截断误差。为了在不增加计算量的情况下增加用于同化的样本,从而改善同化效果,本文提出了流依赖的预报样本与定常样本相混合的方法。定常样本有两种生成方法：第一种是按照给定的统计结构给出伪随机扰动场直接叠加到四维背景场上而完全不经过模式积分;第二种是在第一个同化循环时将伪随机扰动场叠加到初始背景场,然后在分析时间窗内积分模式得到扰动预报样本,最后将其中一部分保留不动作为后面同化循环的定常样本。利用浅水方程模式和80个变量的Lorenz-96模式及模拟资料进行数值试验,比较不同样本结构的同化效果。结果表明,在浅水方程模式的同化中,完全采用大容量的定常样本仍然可以得到较好的结果,但对Lorenz-96模式效果不好。采用混合样本后,这两类模式的同化都可以得到较好的结果,在相同的计算时间下,混合样本方法可以明显提高同化精度,其中第二种产生定常样本的方法要好于第一种。     

天津地区大气能见度变化特征及影响因子

基于能见度资料等级分析法、Ridit 方法、“非常好”能见度及“较差”能见度出现频率分析法,分析了天津西青、塘沽两个气象观测站2000—2010年大气能见度变化趋势及低能见度天气特征,研究了影响大气能见度的主要因子。结果表明：11年间,两站能见度超过40 km的情况均未出现,西青站2~9 km能见度出现频率逐年上升,塘沽站从2006年开始20~39 km能见度出现频率呈明显下降趋势;西青站从2006年开始,Ridit 中值降至0.5以下,塘沽站Ridit 中值呈波动式下降趋势,2006年Ridit 中值最小（为0.43）;两站“非常好”能见度出现频率呈逐渐下降趋势,“较差”能见度出现频率呈上升趋势;秋冬两季是西青、塘沽站低能见度天气的多发季,常伴有高湿度、低风速,两站的盛行风向存在差异;相对湿度与能见度呈负相关,风速与能见度呈正相关,与能见度波动式下降的趋势相反,能源消耗总量为逐年增加趋势。     

不同边界层参数化方案对台风“烟花”北上阶段暴雨模拟的影响试验

边界层参数化方案是造成数值模式预报误差的重要来源之一，筛选适用于环渤海地区台风暴雨模拟的边界层参数化方案，可为该地后续业务应用及科研工作提供参考依据。应用WRFV4.3模式中的8种边界层参数化方案（ACM2、BouLac、GBM、MYJ、MYNN、QNSE、UW、YSU），对2021年第6号台风“烟花”北上阶段造成的暴雨过程进行数值模拟试验，对比分析不同边界层参数化方案对暴雨模拟结果的影响，并基于ERA5资料进行边界层热动力结构的模拟效果检验。结果表明：（1）各方案对台风北上阶段的降水（24 h累积降水量、累积降水极值和位置、降水ETS评分、小时最大降水量以及逐小时10.0、20.0 mm降水的落区分布）模拟结果表现出明显差异，对路径的模拟差异主要体现在模拟时段的中后期。（2）局地闭合的BouLac方案对于10.0 mm以上量级24 h累积降水量的ETS评分表现最优，而非局地ACM2方案所模拟的24 h累积降水量在25.0、50.0、100.0 mm以上量级降水的ETS评分均为最优，且累积降水极值、区域平均24 h累积降水量以及小时最大降水量均值等也与ERA5资料较为接近，在环渤海地区...