韶关市近50年强降水频数统计及周期分析

利用韶关市近50年降水资料,对逐日降水量R24（20～20时）≥50．0mm的强降水次数进行统计分析,结果表明韶关暴雨及以上强降水主要集中在多水期的3～7月,其中5、6月份为最多,这与韶关的自然季节降水特点是相吻合的;从50年代至90年代,各年代大暴雨和暴雨分别呈现出偏少．正常-正常-偏少-偏多和偏多～正常-偏少～偏少～偏多的演变趋势;R24≥50．0mm的强降水总次数及历年5、6月份R24≥50．0mm的强降水次数存在周期变化。     

基于阈值方法原理的江淮地区降水特性研究

利用江淮地区20个代表站点雨量计连续30年(1980—2009年)的逐日降水资料,基于阈值方法原理对该地区降水特性进行了研究,主要讨论了月平均日降水量与阈值为0.1,1.0,5.0,10.0,24.0,48.0mm/d时降水日数占该月天数比例之间的关系。研究结果表明:各站点及江淮整体月平均日降水量与超过某一阈值降水日数占该月天数的比例之间存在着高度的线性相关关系,相关性随着阈值的不同而变化,在阈值为24.0mm/d时相关性最好,相关系数普遍超过0.97。低阈值时存在着非线性相关。阈值方法具有很多方面的应用,例如能更好地理解降水的形成机制;寻求更好的估测降水的算法;发展更优的数值预报模式的参数化方案;检验各种数值预报模式降水产品等。     

近56 a武汉市降水气候变化特征分析

以武汉市1951—2006年逐日降水资料为基础,采用累积距平、线性趋势、移动T检验、5％分位数、小波分析等方法,分析了近56a来武汉市降水气候变化特征。结果表明：（1）近56年来,武汉市年降水量、降水强度呈增加趋势,而降水日数呈减少趋势;（2）除春季外,其它季节以及汛期、梅雨期、伏旱期等时段的降水量均有所增加;降水日数在春、秋季、汛期呈下降趋势,其余时段则为增加趋势;降水强度在夏季、伏早期呈减小趋势,其余时段均为增大趋势;（3）梅雨期、年的降水量变化较为一致,其周期性变化明显,主要表现为10a年代际周期,突变点约在1979年;（4）1960、1970年代暴雨日数较少,在1979年前后突变增多后,进人多暴雨阶段;（5）历年最大日降水量、5％分位数极端降水强度、暴雨平均强度变化略有减少趋势但不显著,而大暴雨平均强度减弱趋势明显。     

自记与自动观测降雨量的差异及相关分析

利用2004—2007年同时使用雨量计（自记）与雨量传感器（自动）观测的54站其中1年的平行观测日降雨量资料,通过对比差值、相关系数分析两者的差异及相关性。结果表明：双翻斗式遥测雨量计自记观测比双翻斗雨量传感器自动观测的日降雨量平均偏小0.12 mm,标准差为0.93 mm。虹吸式雨量计自记观测比双翻斗雨量传感器自动观测的日降雨量平均偏小0.39 mm,标准差为1.5 mm。自动观测降雨量对雨日有一定的影响,两者存在一定的系统偏差。双翻斗式遥测雨量计、虹吸式雨量计与双翻斗雨量传感器观测日降雨量的相关系数分别为0.996和0.994,虹吸式雨量计、双翻斗式遥测雨量计自记观测与人工观测降雨量的相关系数分别为0.98和0.95。     

北欧数值预报系统HIRLAM在中国的应用——长江流域暴雨的预报试验

将北欧有限区域模式HIRLAM应用于中国地区，以检验该模式在定量预报夏季长江流域暴雨方面的能力。3次长江流域暴雨个例的预报试验表明；0～24 h的累积雨量预报是比较成功的，能够报出长江流域大部分日降水50 mm以上的暴雨区；24～48 h累积雨量预报的质量各个例有较大差异，总体上比0～24 h预报质量有相当大的下降，尤其是在50 mm以上暴雨区的预报方面能力较差。     

江淮地区强降水分型及其环流演变

使用新建的强降水历史个例数据集、1981-2016年我国逐日降水量观测资料、2016年T639与ECMWF模式1~10 d的逐日降水量预报,采用经验正交函数展开（EOF）提炼出江淮地区强降水的典型模态,并运用场相似法对江淮地区强降水进行客观分型,分析强降水的环流演变;定量诊断型环流相似所得与实测环流和降水的对应关系。结果表明:江淮地区强降水可分为Q_Ⅰ,Q_Ⅱ和Q_Ⅲ 3种类型,其中,Q_Ⅰ型降水中心位于江淮中部,Q_Ⅱ型表现为降水北多南少,Q_Ⅲ型表现为降水中间少南北多的分布。强降水对应的前期至当日,各型降水对应在亚洲的中高纬度地区均有显著的环流异常,且环流演变存在明显不同;但各类型降水对应的系统移动速度缓慢,且到强降水发生日江淮地区处于西太平洋副热带高压西北侧低值系统的控制,有利于该地区强降水的发生。按环流相似依不同时效得到的强降水发生日环流与实际环流存在很好的相关。独立试验中,该文方法对25 mm降水的TS评分在各时效均高于模式预报,50 mm降水的TS评分在3 d以上时效的评分也均高于模式预报。     

参加CMIP5计划的四个中国模式模拟的东亚地区降水结构特征及未来变化

在全球变暖的背景下, 降水特征的改变体现为降水总量和降水结构的变化。由于缺乏较为长期、覆盖范围广的较高分辨率逐日降水资料, 过去对东亚降水的研究多关注其降水量的长期趋势和时空变率, 较少涉及降水结构的变化。本文利用当前最新且分辨率最高、覆盖范围最广的逐日亚洲陆地降水数据集(简称APHRODITE)以及四个中国参加第五次国际耦合模式比较计划(简称CMIP5)的模式(BCC-CSM1-1, BNU-ESM, FGOALS-g2和FGOALS-s2), 研究了东亚地区降水结构的观测特征及四个模式的模拟能力。基于此, 通过分析四个模式的未来预估试验, 探讨东亚地区降水结构在全球变暖背景下的变化。结果表明:整个东亚地区的累积降水量呈现出随着降水强度的增加先增加后减小的分布形态;降水频率则是随着强度的增加显著减小。小雨(中雨)呈现出南少北多(南多北少)的形态;强降水则较多分布在华南沿海以及日本南部地区。长期趋势上, 整个东亚地区大体上呈现小雨和30 mm/d以上的大雨增加, 而中等强度降水减少的变化趋势。四个模式对东亚降水结构的气候态模拟能力较好。BCC-CSM1-1和FGOALS-g2能够合理再现观测中各个强度降水的变化趋势, 而其他模式模拟不出中雨的减小趋势。四个模式的未来预估表明, 在全球变暖的背景下, 东亚地区30 mm/d以上的强降水会增加。且降水强度越大, 增加越明显。以30°N为界, 小雨(中雨)在变暖背景下呈现南部增加北部减少(南部减少北部增加)的变化趋势。     

Towards combining GPM and MFG observations to monitor near real time heavy precipitation at fine scale over India and nearby oceanic regions

This is the first attempt to merge highly accurate precipitation estimates from Global Precipitation Measurement (GPM) with gap free satellite observations from Meteosat to develop a regional rainfall monitoring algorithm to estimate heavy rainfall over India and nearby oceanic regions. Rainfall signature is derived from Meteosat observations and is co-located against rainfall from GPM to establish a relationship between rainfall and signature for various rainy seasons. This relationship can be used to monitor rainfall over India and nearby oceanic regions. Performance of this technique was tested by applying it to monitor heavy precipitation over India. It is reported that our algorithm is able to detect heavy rainfall. It is also reported that present algorithm overestimates rainfall areal spread as compared to rain gauge based rainfall product. This deficiency may arise from various factors including uncertainty caused by use of different sensors from different platforms (difference in viewing geometry from MFG and GPM), poor relationship between warm rain (light rain) and IR brightness temperature, and weak characterization of orographic rain from IR signature. We validated hourly rainfall estimated from the present approach with independent observations from GPM. We also validated daily rainfall from this approach with rain gauge based product from India Meteorological Department (IMD). Present technique shows a Correlation Coefficient (CC) of 0.76, a bias of −2.72 mm, a Root Mean Square Error (RMSE) of 10.82 mm, Probability of Detection (POD) of 0.74, False Alarm Ratio (FAR) of 0.34 and a Skill score of 0.36 with daily rainfall from rain gauge based product of IMD at 0.25° resolution. However, FAR reduces to 0.24 for heavy rainfall events. Validation results with rain gauge observations reveal that present technique outperforms available satellite based rainfall estimates for monitoring heavy rainfall over Indian region.     

GPM IMERG和ERA5降水数据精度在云南复杂地形区域的评估检验

为评估和对比GPM IMERG、ERA5降水数据在云南的适用性,利用2014年4月至2018年6月的地面气象观测数据、GPM IMERG卫星遥感降水产品和ERA5再分析降水数据,采用定量和分类评分7项指标评估GPM IMERG和ERA5日降水产品在云南的适用性.结果表明:2种数据存在小雨日雨量高估,中雨及以上量级雨日雨...     

四川省降雨灾情时空分布及其与雨量相关特征分析

利用四川省2002—2020年降雨灾情数据和156个国家气象观测站及5727个区域气象观测站逐日、逐小时降雨资料,分析四川省降雨灾情时空分布及其与雨量特征的联系。结果表明：四川省近年来降雨灾情数量增长明显,盆地西部、南部灾情数量最多,密度最大,凉山州和盆地东北部死亡人数最多。灾害主要发生在6—9月,灾情分布有从盆地东北部、南部向西部发展,最后到东北部的趋势。盆地在有大暴雨出现时灾害发生可能性最大,致灾频率50%以上,暴雨致灾频率20%～40%;攀西地区暴雨出现时致灾频率20%～30%;川西高原暴雨天气过程较少,大雨出现时致灾频率最大,为10%～30%。最大小时雨量盆地区在10 mm以下的灾害主要发生在盆南和盆东北,盆西在各个雨量等级范围内占比都较大,攀西地区灾害主要集中在10～40 mm,川西高原为20 mm以下。最大日降雨量小于50 mm的灾害主要分布在盆南,超过300 mm的主要发生在盆西北,50～100 mm以盆南和盆西南为主,攀西地区50～100 mm占比最大,川西高原为25～50 mm。     

自动与人工观测降雨量的差异及相关性

利用全国627个基准、基本站2005年自动与人工雨量业务观测资料, 分析了业务上自动与人工观测的降雨量的差异以及引起差异的原因, 并分析了自动观测与人工观测的降雨量的相关性。结果表明:自动观测比人工观测的日降雨量平均偏高0.12 mm, 标准差为0.70 mm, 相对偏高1.42%。627个站中, 80%的站自动与人工观测的年降雨量差值在5%以内; 近4%的站年降雨量差值在10%以上。年降雨量相对差值较大的站, 其年降雨量均较小。空间采样差、20:00 (北京时) 定时观测中人工与自动观测时间的不一致以及其他突发事件均会导致自动与人工测量的日降雨量的差异, 甚至显著差异。由于观测仪器不同引起的降雨测量系统误差差别, 导致自动与人工观测降雨量的系统偏差。自动观测与人工观测的日降雨量呈线性相关, 相关系数为0.9988。     

中国南方地基雨量计观测与星载测雨雷达探测降水的比较分析

利用热带测雨卫星(TRMM)上搭载的测雨雷达(PR)探测结果和中国40°N以南地区约430个台站雨量计观测结果,分析研究了1998-2005年中国南方地区这两种降水资料气候分布的异同.研究结果表明两种降水资料在2.5°空间水平分辨率上,所描述的中国南方降水率气候分布在多年年平均和季平均上具有较好的一致性,但在降水率极值和极值区范围大小等细节上两者还存在一定的差异,主要是地面雨量计结果相对PR结果偏高,其中中同南方50%以上地区两者相差在1 mm/d以内、30%的地区两者相差在1-2 mm/d,夏季差异可超过2 mm/d.对两种降水资料差异的原因分析表明,地面雨量计空间分布密度是影响两者差异的决定性因素,当格子内雨量计超过6个时,两者的相关系数大于0.7;夏季两种降水资料的相关性都比其他季节差,不论格子内的雨量计数量多与少;对流降水多发地区,两种降水资料之间的差异大于层云降水多发地.利用PR探测结果对夏季青藏高原多年月平均降水率分布及高原东、西部的降水特点的分析表明,6月高原东部出现2 mm/d左右的降水区,而在7和8月1 mm/d的降水区域基本覆盖了除高原西部以外的整个高原,其中高原中部地区出现降水率近3mm/d的大值区.月降水距平的时间演变表明,高原降水偏少月份要多于偏多月份.     

A comparative study of mixed exponential and Weibull distributions in a stochastic model replicating a tropical rainfall process

A stochastic rainfall model is presented for the generation of hourly rainfall data in an urban area in Malaysia. In view of the high temporal and spatial variability of rainfall within the tropical rain belt, the Spatial–Temporal Neyman–Scott Rectangular Pulse model was used. The model, which is governed by the Neyman–Scott process, employs a reasonable number of parameters to represent the physical attributes of rainfall. A common approach is to attach each attribute to a mathematical distribution. With respect to rain cell intensity, this study proposes the use of a mixed exponential distribution. The performance of the proposed model was compared to a model that employs the Weibull distribution. Hourly and daily rainfall data from four stations in the Damansara River basin in Malaysia were used as input to the models, and simulations of hourly series were performed for an independent site within the basin. The performance of the models was assessed based on how closely the statistical characteristics of the simulated series resembled the statistics of the observed series. The findings obtained based on graphical representation revealed that the statistical characteristics of the simulated series for both models compared reasonably well with the observed series. However, a further assessment using the AIC, BIC and RMSE showed that the proposed model yields better results. The results of this study indicate that for tropical climates, the proposed model, using a mixed exponential distribution, is the best choice for generation of synthetic data for ungauged sites or for sites with insufficient data within the limit of the fitted region.     

1962-2020年南澳县暴雨的气候特征

基于1962-2020年南澳县气象观测站的逐降水日资料,采用相关分析、线型趋势、多项式拟合、小波分析等方法,分析了南澳县暴雨的气候特征.结果表明:①南澳县暴雨日数与年暴雨降雨量、年降雨量有很好的相关性,年平均暴雨日 数 6.3 d,以0.013 d/年的速率略增加,暴雨日数存在12年的周期变化.②南澳县平均暴雨强度为8...     

The rainfall regime in Lisbon in the last 150 years

The first decades of the rainfall series of Lisbon have been digitized recently allowing a long-term assessment of the rainfall regime for 150 years of uninterrupted, i.e., the first assessment for the longest continuous precipitation time series in western Iberia. This data has been monitored continuously at the D. Luís observatory having started to be published in 1864 in the Observatory's log books (Annals). We use an approach based on different characteristics of rain spells that has been proved to be satisfactory for the analysis of the different parameters related to the rainfall regime in that part of the world. Thus, a rain spell is defined as a series of consecutive days with a measured daily rainfall equal or higher than 1.0 mm. Each rain spell is preceded and followed by at least one dry day. For each rain spell, its duration, its yield (RSY), and its average intensity (RSI) was calculated. Additionally, the total number of rain spells in each year was also considered. Dryness was analyzed using the dry days since last rain approach. Besides the evaluation over the entire 150-year period available, we have also looked into three equally spaced sub-periods. Lisbon reveals large inter-annual and intra-annual variability and both have increased considerably in the last decades. The large intra-annual variability is demonstrated by both; a very large range of annual rainfall percentage accumulated at any given date and by a very large range of dates on which a certain rainfall percentage was accumulated. Again, both metrics increased in the last decades. Parallel to the increase in the uncertainty, a very significant net increase is noticed in the annual totals since the 1960s compared to the first half of the previous century. The increase is mainly due to more intense events which are reflected by higher RSY and RSI values in the last 50 years.     

“21·7”河南极端强降水特征及环流异常性分析

基于国家自动站及区域自动站降水观测资料、欧洲中心大气再分析资料（ERA5）分析了河南“21·7”过程的降水特征及环流和物理量的异常性，并对比1981年以来郑州和鹤壁50 mm以上强降水过程的物理量特征。结果表明：1）“21·7”强降水过程在累计降水量、强降水覆盖范围、日雨量和小时雨强等方面均表现出显著极端性，过程累计降水量超过400 mm的站点集中分布在太行山东麓沿山地区和伏牛山东侧迎风坡一侧，与地形关系十分密切。2）南亚高压增强东伸，副热带高压异常偏强偏北，低纬度地区活跃的低值系统等大气环流异常，导致了水汽稳定持久向河南输送，太行山和伏牛山沿山一带水汽辐合偏离气候态最强超过-10σ，表现出显著极端性。3）“21·7”过程中，动力条件的异常特征十分显著，200 hPa的辐散中心分别位于伏牛山和太行山东麓沿山一带，相较历史气候态偏离度达到2σ～5σ；伏牛山沿山一带850 hPa涡度偏离气候态程度较太行山东麓一带更大，达6σ；而700 hPa上升运动则是太行山东麓一带极端性更强，标准差达-3σ～-5σ。4）与1981年以来同区域暴雨过程相比，“21·7”过程中，850 hPa涡度和700 hPa垂直速度的标准差为历次过程最大（最小）或次大（次小）者，对暴雨极端性有指示意义，地形附近历次暴雨过程物理量统计显示，伏牛山和太行山东麓的850 hPa辐合及700 hPa垂直速度平均偏离气候态超过3σ（-3σ），且偏离程度与日雨量呈正相关。     

全球变暖背景下中国区域不同强度降水事件变化的高分辨率数值模拟

对一个20km高水平分辨率区域气候模式(RegCM3)所模拟的全球变暖背景下,中国区域未来不同强度降水事件变化进行了分析。以日降水量的大小,将降水划分为不同等级。首先检验了模式对当代(1961—1990年)各等级降水日数的模拟能力,结果表明,与观测相比,模式模拟的小雨事件偏多而大雨事件在南方过少。21世纪末(2071—2100年)在IPCC SRES A2温室气体排放情景下,中国区域不同强度降水的变化在各地表现不同,同时其对各个地区降水总量变化的贡献也表现出较大不同,但在大部分地区,模式给出了未来强降水事件将增加的结果。     

降水资料同化在GRAPES-MESO模式中应用试验研究

利用国家气象中心中尺度业务数值预报模式GRAPES-MESO v3.0,以2010年6月1～30日为例,开展地面降水率1DVAR(one-dimensional variational assimilation)同化方案在GRAPES-3DVAR(three-dimensional variational assimilation)同化系统中的应用试验研究(ASSI试验),并以未加降水资料同化的试验为对照试验(CNTL试验),以评估全国1h加密雨量资料在模式中同化应用的效果。结果表明:1)在相对湿度背景误差和降水率观测误差范围内,1DVAR同化方案能够对湿度廓线进行有意义的调整,使分析降水向观测降水靠近;ASSI试验对初始温、压、湿、风场的修正主要为正效果;2)对2010年6月17～21日江南、华南连续性降水过程进行了分析,整体而言ASSI试验对逐日及逐时降水强度的预报普遍强于CNTL试验,与实况更加接近;3)ASSI试验对2010年6月1～30日08时起报的0～24 h模式预报的小雨、中雨、大雨、暴雨、大暴雨各个降水量级TS评分及ETS评分相比CNTL试验均有较明显提高,预报偏差也更接近于1;4)ASSI试验较CNTL试验能更好地模拟雨带的分布、雨带演变特征和降水强度的变化;5)对降水所做的典型个例和统计检验分析从不同角度说明了地面降水资料1DVAR同化方案在GRAPES-3DVAR系统中的应用改善了GRAPES-MESO v3.0的降水模拟效果。     

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。     

Evaluation of TMPA 3B42 Precipitation Estimates during the Passage of Tropical Cyclones over New Caledonia

A deficit in precipitation may impact greatly on soil moisture, snowpack, streamflow, groundwater and reservoir storage. Among the several approaches available to investigate this phenomenon, one of the most applied is the analysis of dry spells. In this study, a non-homogeneous Poisson model has been applied to a set of high-quality daily rainfall series, recorded in southern Italy (Calabria region) during the period 1981–2010, for the stochastic analysis of dry spells. Firstly, some statistical details of the Poisson models were presented. Then, the proposed model has been applied to the analysis of long dry spells. In particular, a Monte Carlo technique was performed to reproduce the characteristics of the process. As a result, the main characteristics of the long dry spells have shown patterns clearly related to some geographical features of the study area, such as elevation and latitude. The results obtained from the stochastic modelling of the long dry spells proved that the proposed model is useful for the probability evaluation of drought, thus improving environmental planning and management.