陕西区域性暴雨过程的精细化客观识别及特征分析

采用2009—2021年陕西省内国家气象站以及区域气象观测站逐日降水资料,以某日出现暴雨站数至少占总站数的4%为识别条件,以降水强度、暴雨范围和持续时间建立综合强度评估指标,此区域暴雨过程识别方法与传统方法相比更加客观,基于此方法的识别结果分析陕西区域性暴雨过程的变化特征。结果表明:陕西区域性暴雨过程出现在4—10月,59.4%出现在夏季,最多发生在7月,33%出现在秋季,最多发生在9月。近13 a首次区域性暴雨出现日期呈提前趋势,平均每年提前1.5 d;末次日期呈缓慢推后趋势,平均每年推后0.7 d。暴雨过程频次平均每年8.2次,其中夏季4.8次,秋季2.7次;暴雨过程频次呈增加趋势,平均每年增加0.3次,夏季增加明显,秋季不显著。覆盖范围呈减小趋势,暴雨站数占比平均每年减少0.1%,局地性增强。76.4%的区域性暴雨过程持续1 d。区域性暴雨频次与陕西特色气候事件密切相关,夏季区域性暴雨多对应初夏汛雨强、伏旱弱,秋季区域性暴雨多对应秋淋强。     

1961—2021年陕西省区域性暴雨过程特征及其变化

利用1961—2021年陕西省99个国家级气象观测站逐日降水数据,给出了陕西省区域性暴雨过程识别方法;以暴雨过程平均强度、平均影响范围和持续时间为指标,建立了区域性暴雨过程综合强度评估模型,在此基础上分析了陕西省区域性暴雨过程特征及其变化。结果表明：（1）陕西区域性暴雨在4—11月均有出现,主要在6—9月;区域性暴雨一般持续1～2 d,平均12 d。（2）陕西区域性暴雨过程年均78次,年际变化较大;从长期变化来看,一般等级的暴雨过程趋于减少,而偏强等级的暴雨过程在明显增多。（3）首次区域性暴雨出现日期平均为5月31日,末次出现日期平均为9月20日;首次和末次出现日期的年际变化较大,且首次过程出现日期呈提前趋势,特别是近20 a明显提前,而末次过程出现日期没有明显的趋势变化。（4）陕西区域性暴雨可分为东南部型、中南部型、偏西型和偏北型4种空间型,其中中南部型的降水强度较其他分布型更强,强降水范围也更大。     

贵州区域性暴雨过程的定量化评估及气候特征

利用贵州省84个气象观测站点1961—2020年逐日降水数据,定义贵州省区域暴雨标准,构建了综合考虑暴雨过程持续时间、暴雨范围、平均暴雨量3个指标的贵州区域性暴雨过程综合强度评估方法和雨涝年景指数,分析近60a贵州区域暴雨过程次数、强度和雨涝年景指数等特征和变化。结果表明：贵州区域性暴雨过程共出现721次,平均每年12.0次,2015年最多达20次,1961年最少仅4次;区域性暴雨过程3—9月均可出现,6—7月最为集中,6月最多,3月最少;区域性暴雨过程以0.4次/10a 的速率呈弱的上升趋势,年际和年代际特征明显;区域性暴雨过程的影响范围多为6～19站,持续天数为 1～5 d,平均暴雨量多为60～80mm;强、特强暴雨过程呈显著增加趋势,较强暴雨过程呈略微增加趋势,一般性暴雨过程呈略微减少趋势;雨涝年景指数呈显著上升趋势,7个强雨涝年2014、2020、1996、1999、1995、2000和1991年均出现在1990年后。     

四川盆地区域性暴雨过程的识别及时空变化特征

利用四川盆地104个县级气象站逐日降水量资料,建立了新的四川盆地区域性暴雨过程识别方法,并分析了其时空变化特征。研究结果表明:新的区域性暴雨过程识别方法可以排除孤立暴雨站点的影响,快速准确的识别出区域性暴雨过程。1961—2013年四川盆地共计发生区域性暴雨过程216次,与历史灾情资料在发生时间、范围和强度上都有很好的对应关系。1961—2013年四川盆地区域性暴雨过程次数呈逐渐减少的趋势。区域性暴雨过程综合强度在1991—2013年波动幅度有所增大,并出现逐渐增强的趋势,这可能与区域性暴雨过程持续时间变长和累积雨量增加有关。使用旋转正交函数(REOF)方法对区域性暴雨过程频数进行分区研究,发现最常见的是盆西北型,其次是盆东北型,盆南型出现频次相对最少。3种类型的区域性暴雨过程随时间变化差异明显,尤其近20年盆西北型有逐渐减少的趋势,盆东北型有逐渐增多的趋势,而盆南型则无明显的变化趋势。     

广东区域性暴雨过程的定量化评估及气候特征

利用1961—2017年广东86个地面气象观测站逐日降水资料,定义广东区域性暴雨过程的标准,构建了综合考虑区域暴雨过程持续时间、暴雨范围、最大日降水量和最大过程降水量4个指标的广东区域性暴雨过程综合强度评估方法,由此分析近57年广东区域性暴雨过程次数、强度、雨涝年景等特征和变化。结果表明:近57年来,广东共出现1211次区域性暴雨过程,平均每年21.2次,主要出现在4—9月,单次过程平均持续时间是2.3 d;广东区域性暴雨过程的次数和强度存在明显的月际、年际和年代际变化,次数最多出现在5月,强度最大出现在6月;广东雨涝年景指数以0.17/（10 a）的速率显著上升;强和较强等级的广东区域性暴雨过程次数呈显著增加趋势,较弱等级区域性暴雨次数呈显著减少趋势。评估得到广东强雨涝年有5年:2008年、2001年、1973年、1994年、1993年,其中有4年出现在1990年以后。     

1961—2017年广西区域性暴雨过程变化特征

利用1961—2017年广西91个气象观测站逐日降水量资料,通过定义广西区域性暴雨,采用线性趋势计算、低通滤波等方法,统计分析了广西区域性暴雨过程的变化特征。结果表明：广西区域性暴雨过程发生频率较高,全年各月均可有区域性暴雨过程出现,5—8月为多发期,出现次数占全年总数的74.2%;持续天数在5 d以上的区域性暴雨过程主要出现在6—8月,以6月最多。近57 a,广西年及秋季区域性暴雨过程频次呈显著增加趋势,20世纪90年代以来区域性暴雨过程总体偏多、强度偏强,暴雨范围在30站以上的过程明显增多;近10 a秋季过程频次偏多、强度偏强特征尤为明显。     

陕西省区域性暴雨过程综合评估方法研究

利用逐日降水量资料对陕西省1961—2010年区域性暴雨过程特征进行了分析。选取暴雨过程平均雨量、最大雨量、暴雨覆盖范围及持续时间等单项指标,采用等权重技术方案构建综合指数计算模型。利用重现期和百分位两种方法确定区域性暴雨过程综合评估指标阈值,并对2011年暴雨过程进行了评估定位,结果比较客观,方法简单可行,便于业务应用。     

1961—2021年四川省区域性暴雨过程时空变化特征

利用四川省156个国家气象观测站1961—2021年逐日降水资料,运用暴雨过程综合识别方法及评价指标,探讨四川省区域性暴雨过程时空变化特征。研究表明：1961—2021年四川省共出现875次区域性暴雨过程,过程次数逐年变化整体呈弱增长趋势,综合强度在20世纪90年代到21世纪初持续偏弱,21世纪以后呈现较明显增强趋势。四川区域性暴雨过程主要发生在6月下旬到9月上旬,大多持续1～2 d,区域性暴雨日数大值中心主要分布在盆地西部和东北部,阿坝州中部和东部、甘孜州东南部及攀西地区东北部,6—8月区域性暴雨日数大值中心从盆地东部逐渐向西部变化,9月则在盆地北部;盆地各月平均过程雨量以西部和东北部最强,攀西地区6、9月区域性暴雨日数偏少,但中部和东北部过程雨量强度未明显减弱。     

近50年华北区域性气象干旱事件的特征分析

客观识别区域性气候事件、定量评估其强度是开展精准监测及影响评估业务的基础。利用安徽省80个国家气象观测站1961—2020年逐日气象要素,基于区域性事件客观识别方法,识别出区域性暴雨和干旱过程。根据过程平均强度、持续时间和平均影响范围构建区域性过程综合强度评估模型,采用百分位数方法划分综合强度等级。近60 a安徽省共发生区域性暴雨过程775次,其中34次为特强区域性过程,约为2 a一遇;过程以持续1~2 d为主,平均暴雨站次为21.7个;近60 a区域性暴雨过程年次数显著增加、综合强度增强。全省共发生区域性干旱过程152次,其中9次为特强区域性过程,为6~7 a一遇;过程持续日数以15~60 d为主,平均日干旱站次为37个;区域干旱过程年次数线性变化趋势不明显,但年际波动大。基于气候监测业务技术总结和灾情检验表明,区域性过程识别方法及评估结果与旱涝灾情较为吻合,能较好地识别出区域性暴雨和干旱过程,并可从持续天数、平均强度、平均影响范围以及过程综合强度等多角度对旱涝过程进行精准监测评估。

     

海南省区域性暴雨过程综合强度评估方法研究

利用1961-2014年海南省逐日降水量资料和4个暴雨过程评估单项指标,采用百分位法建立分项等级评估指标,再分别利用等权重法和百分位法建立区域性暴雨过程综合强度的定量评估模型和确定综合强度等级划分标准。利用该模型对海南省历史上发生的不同等级区域性暴雨过程进行了检验,并对2015年夏、秋季和2016年夏季的9次区域性暴雨过程进行评估应用检验。结果表明:综合考虑区域性暴雨过程的极端强度、持续时间和影响范围等不同指标构建的区域性暴雨过程评估模型,可以较为客观和全面反映海南省区域性暴雨过程的综合强度,并能实现对当地区域性暴雨过程的逐日滚动评估,可较好地满足当地区域性暴雨事件快速、准确评估的业务和服务需求。     

近40年我国暴雨的年代际变化特征

利用1961—2019年华南192个地面气象观测站逐日降水资料,定义华南区域性暴雨过程的标准,客观定量评估华南区域性暴雨过程,确定华南年和前、后汛期暴雨过程强度序列,分析其次数和综合强度指数的气候特征及变化。利用NCEP/NCAR再分析资料,采用相关和合成分析方法研究华南前、后汛期暴雨过程强弱年的大气环流特征。结果表明,近59 a来华南共出现1 196次区域性暴雨过程,平均每年20.3次,有82.3%出现在汛期4—9月。华南区域性暴雨过程年发生次数以0.45·（10 a）^-1的速率上升,而年强度指数以1.148·（10 a）^-1的速率显著增加,特别是后汛期增加最明显。在华南前汛期,高层西风急流加强,东亚大槽日本南段明显加强,副高加强西伸,低层华南位于南北气流的交汇处,有利于前汛期暴雨偏强。在华南后汛期,高层西风急流加强,中层中低纬东亚位势高度增加,低层南海和西太平洋气旋环流增强,中低纬北太平洋海平面气压降低,有利于南海和西太平洋台风的生成,有利于后汛期暴雨偏强。

     

山东省区域性暴雨事件时空变化特征及个例分析——以台风“利奇马”暴雨过程为例

利用山东省123个国家地面气象观测站1961—2019年逐日、逐小时降水量资料,在定义区域性暴雨事件的基础上,选取最大过程降水量、最大日降水量、最大1 h降水量、暴雨站数和过程持续时间作为评估指标,构建山东省区域暴雨事件和单站暴雨事件综合强度评估模型。针对判别出的545次区域暴雨事件,进行时空特征分析。结果表明,山东省区域暴雨事件发生次数呈现波动变化、缓慢下降趋势,但平均综合强度呈现缓慢上升趋势,且2011年以来上升趋势显著。区域暴雨事件集中发生于7、8月,其中以7月发生次数最多,8月平均综合强度最高。降雨中心主要分布于半岛东部和鲁南地区,不同时段分布配置略有不同,但差别不大。历史回算结果与灾情记录一致性较高,以台风"利奇马"暴雨过程为例,通过分县灾情验证表明暴雨事件综合评估模型评估结果较为合理,尤其对历史重大暴雨事件吻合效果理想。     

近30年华南前汛期暴雨研究概述

利用1961—2014年华南地区连续无缺测的145个地面气象站日降水量资料,对该区域近54 a的暴雨分布情况及年际变化进行统计分析, 结果表明：华南地区暴雨类型以日降水量为50~100 mm的情况居多,占暴雨总日数的80%。华南南部沿海地区观测到的暴雨日数多于其西北部内陆区域,南部沿海台站暴雨降水量占台站总降水量的比例超过39%,其中广东上川岛高达53.6%。近54 a华南地区站点平均年暴雨日数最多为2008年,约9 d,最少为1963年,约4 d。在54 a平均月分布上,6月份站点记录暴雨日数最多。逐年暴雨日数整体呈上升趋势,约为0.3 d·(10 a)^-1。华南地区1961—2014年共挑选出典型暴雨事件312个。华南地区暴雨日数和典型暴雨事件次数在前汛期略高于后汛期。

     

对基于RegCM4降尺度的中国区域性暴雨事件模拟评估

基于区域气候模式RegCM4对4个全球气候模式动力降尺度模拟（分别记为CdR、EdR、HdR、MdR）以及高分辨率格点观测数据CN05.1的日降水数据,利用“追踪式”客观识别方法,对1981—2005年中国区域性暴雨事件进行了识别,并评估了模式对其气候特征的模拟性能。结果表明：4个动力降尺度模拟以及多模式集合能较好地模拟区域性暴雨事件发生频次、平均持续时间、平均降水量、平均影响范围和综合强度的年内分布特征以及气候平均值。观测的区域性暴雨事件持续时间、平均降水量、平均影响范围和综合强度在不同区间的频率分布特征以及区域性暴雨事件的累计频次、累计持续时间和累计降水量的空间分布特征也能得到很好地再现。模拟值与观测的空间相关系数都在0.9以上,且均方根误差不超过0.4。不过,相对而言,模式模拟的区域性暴雨事件频次略少,主要由对中度区域性暴雨事件低估所致;模拟的平均持续时间和平均降水量略偏高,而平均影响范围略偏小。综合强度方面,除HdR外,其余模拟均有所高估,尤其是MdR。在频率分布特征和空间分布方面,CdR的模拟性能低于其他模拟。多模式集合模拟的平均持续时间、平均降水量、平均影响范围和综合强度的相对误差分别为13%、2%、-11%和3%。     

1961~2018年华南全年和四季暴雨的时空特征分析北大核心CSCD

利用中国2400余个国家级气象台站观测数据插值得到的1961~2018年逐日网格降水资料,综合运用回归分析和Morlet小波变换等方法,分析了华南多年暴雨和区域性暴雨的时空变化特征,揭示了华南暴雨的变化规律。结果表明:1961~2018年,华南全年暴雨日数和暴雨雨量大值区域分布在广东、广西、福建沿海一带及海南省和广西北部,夏季暴雨日数和暴雨雨量最大,其次是春季。在广西北部至广西、湖南、广东三省交界处、广东南部、福建和海南省,全年暴雨日数、雨量和强度的增加趋势最显著,夏季的区域平均值增长速率最大,其次是秋季。华南区域性暴雨日数和过程数呈单峰型分布,一年中均可出现,最大值出现在6月。区域性暴雨日数和过程数多年平均值为28 d a^(-1)和16.5 a^(-1),上升速率分别为0.15 d a^(-1)和0.097 a^(-1),四季中夏季的上升速率最快,最慢的是秋季。平均单次过程持续日数和最大单次过程持续日数在冬季均以0.015 d a^(-1)的速率显著上升,在春季却呈现下降的趋势。华南暴雨和区域性暴雨各要素在全年和四季的波动变化中不同程度地表现出准3 a、准14 a和准18 a的周期变化,2000年后,全年暴雨和区域性暴雨各要素准18 a的长周期和准3 a的短周期振荡非常显著。     

1960-2011年辽宁省大暴雨时空分布特征

利用1960-2011年辽宁省61个国家气象站地面20-20时降水及逐小时降水观测资料,统计分析辽宁大暴雨时空分布特征。结果表明：辽宁省年平均大暴雨日数为6.5 d,年平均影响范围为17.5站次,两个大暴雨多发区分别位于辽宁东南部和南至西南沿海地区。辽宁东南部大暴雨多发区由于受台风、江淮气旋、华北气旋和蒙古气旋等多种系统及地形影响,易出现区域性和局地性大暴雨,大暴雨发生次数较多,降水量变化较大;降水量和降雨强度极值均较大,大暴雨中心出现在凤城,降雨强度最大达212 mm/h^-1。南至西南沿海大暴雨多发区易受台风和华北气旋及地形影响,以区域性大暴雨为主,降水量和降雨强度极值也较大,但最大降水量和降雨强度极值均与大暴雨日数的中心不一致。区域性大暴雨的降水量极值对大暴雨降水量极值的贡献最大。大暴雨平均降雨强度的逐时变化呈单峰型分布,08时降雨强度达最强,20时降雨强度最弱。辽宁省大暴雨日集中出现在7月下旬至8月上旬,8月大暴雨日略多于7 月。最早和最晚区域性大暴雨均是受江淮气旋影响,并出现在辽宁省南部地区。大暴雨日数具有明显的周期变化,主要年代际变化周期为10 a。区域性和局地性大暴雨主要周期分别为36 a和10 a。预计未来6 a辽宁省仍处于大暴雨较多的阶段,并可能多以局地性大暴雨的形式出现。     

近52 a秦岭南北极端温度变化及其与区域增暖的关系

频繁的极端降水事件使暴雨强度公式编制过程中的误差控制变得越来越困难。利用宁夏银川国家气象站1961-2016年分钟降水资料,采用指数、耿贝尔、P-Ⅲ等概率模型进行雨强-重现期的曲线拟合和最小二乘法、高斯牛顿法进行暴雨强度公式参数推求,编制银川市暴雨强度公式,探讨干旱区暴雨强度公式的误差控制和优化策略。结果表明：（1）干旱区强降水样本少、变率大,针对编制暴雨强度公式过程中曲线拟合和参数求解这两个重要步骤过程中误差难以控制的缺陷,设计了一种新的误差控制策略,将误差的两步控制改变为综合控制,从而可使公式推算过程的误差达到最小。（2）银川夏半年平均气温从20世纪90年代中后期开始明显升高,短历时（尤其是30~180 min）降水强度为一致增强趋势,且变率加大。（3）优选耿贝尔曲线拟合结合高斯牛顿法求解公式参数,作为银川市暴雨强度总（分）公式的组合计算方案,较好地编制了银川市新一代暴雨强度公式,为干旱区暴雨强度公式的编制提供了可供参考的思路。