CFSv2在湖北省梅雨特征量延伸期预报中的应用

利用NCEP的气候预报系统第二版(CFSv2)提供的逐日降水模式资料,采用集合预报方法开展区域性夏季降水预报,使用出入梅日期均方根误差(RMSE)、准确率(ACCU),梅雨期长度均方根误差(RMSE)及梅雨雨强距平符号一致率(Pc)等3种方法评估模式资料对湖北省梅雨特征量的预报能力。结果表明:入梅预报提前13 d的ACCU可达0.5以上、RMSE小于3 d,出梅预报提前14 d的ACCU可达0.5以上、RMSE小于3 d,梅雨期长度预报提前14天的RMSE小于5 d,梅雨雨强预报提前14 d的Pc可达0.5以上。梅雨特征量总体预报时效为14 d左右,CFSv2模式资料对区域性夏季降水在梅雨延伸期时段表现出一定的预报技巧。     

2011年江西汛期降水低频分量的延伸期预报试验

利用2011年2-8月逐日降水量序列及东亚地区850hPa经向风场资料建立多变量时滞回归(multivariable lagged regression, MLR)模型,对5-7月江西降水10-30d和50-70d低频分量分别进行延伸期逐日预报实验。结果表明：2011年江西降水存在显著的10-30d和50-70d的振荡周期。降水50-70d低频分量延伸期预报技巧明显优于10-30d低频分量延伸期预报技巧,平均预报技巧高达0.86。降水50-70d低频分量延伸期预报可准确预报降水低频位相的正负转换,能为江西延伸期强降水过程发生的时段预测提供预报信号。     

沁河流域洪水估算和预报

沁河流域洪水估算和预报陈二平，李玉书（山西省气象科学研究所０３０００２）（山西省气象台０３０００６）引言沁河是山西省五大河流之一，河道贯穿长治、临汾、晋城三市（区），是我省重要水源。目前，沁河水系水量丰富，植被生态条件较好，将是缓解我省水资源日益紧缺...     

基于CFSv2.0西南地区机场10～30 d延伸期预报产品设计与实现

延伸期逐日预报对于民航属于新兴气象业务。针对民航运行服务需求,根据CFSv2.0气候模式预报产品,运用双线性站点插值技术,基于5 d集合滑动平均和实况报文订正方案生成10～30 d西南地区各机场延伸期逐日最高温度、最低温度、降水量和风向风速的时序柱状曲线预报产品。选取2020年冬季双流机场和贵阳机场强降温和持续性降水过程进行预报效果检验,结果表明：机场延伸期逐日预报产品在强降温与持续性降水预报方面表现出较好的预报性能,能平均提前16 d预报强降温过程,提前20 d预报持续性降水过程。与实况数据相比,强降温和持续性降水预报的时段、强度略有偏差,但预报的变化趋势基本一致。     

广东降水延伸期预报的探索

利用1961-2005年广东省站逐日降水资料,采用奇异谱分析结合自回归模型对广东候平均降水进行未来1～5候的延伸期预报试验.结果表明,广东省降水侯平均存在一个准40 ～60 d的振荡周期,对1961-2000年候降水重构相关系数在0.96以上.对2001-2005年候降水进行未来1～5候的预报试验,预报效果除2003年后延第5候较差外,其它4 a的预报结果都较好.后延第1候预报相关系数最高达到0.86,后延预报到第5候时相关系数也在0.3以上.从预报平均相对均方根误差来看,5 a均在30％以内,预报的稳定性和效果较理想.总体说明奇异谱分析结合自回归模型是一种较为有效的预报方法,在未来10～30 d延伸期天气预报业务中有一定的参考价值.     

江苏省汛期强降水过程的延伸期预报试验

针对汛期延伸期降水预报问题,根据大气低频振荡特性,运用低频天气图预报方法,通过分析关键区低频天气系统(低频气旋和低频反气旋)的活动特征,建立低频系统与强降水过程间的对应关系,通过低频系统的活动特征来预报降水过程。在2011年7—9月江苏省延伸期强降水过程预报试验中,低频天气图预报方法的预报效果较好,且预报时效为10~30 d,可以在延伸期业务预报中加以应用。此外,还运用模式统计降尺度方法预报降水落区,为强降水过程的发生提供背景依据和参考信息,具有一定的实用意义。     

气候变化对延伸期预报的影响

10～30 d时效的延伸期预报,作为无缝隙预报预测体系中至关重要的一环,连接着天气预报和短期气候预测。受不断加剧的气候变化的影响,延伸期预报将面临更为重大的挑战。首先概述国内外延伸期预报现状,然后分析了全球气候变化对极端天气气候事件分布特征、关键环流系统可预报性等方面的影响,发现气候变化将导致延伸期预报难度加大、需求更加旺盛,同时也更加突显延伸期预报在防灾减灾方面的作用。进一步展望延伸期预报将面临的新挑战以及未来业务发展的新动向,提出了适应气候变化的应对措施和建议,如大力发展数值预报模式、深入开展延伸期预报机理研究、大力发展动力—统计相结合的预报方法以及尝试多学科交叉协作等。     

江苏省汛期强降水过程的延伸期预报试验

针对汛期延伸期降水预报问题,根据大气低频振荡特性,运用低频天气图预报方法,通过分析关键区低频天气系统(低频气旋和低频反气旋)的活动特征,建立低频系统与强降水过程间的对应关系,通过低频系统的活动特征来预报降水过程.在2011年7-9月江苏省延伸期强降水过程预报试验中,低频天气图预报方法的预报效果较好,且预报时效为10 ～30 d,可以在延伸期业务预报中加以应用.此外,还运用模式统计降尺度方法预报降水落区,为强降水过程的发生提供背景依据和参考信息,具有一定的实用意义.     

上海梅汛期强降水的低频特征及延伸期预报

利用2007-2013年NCEP/NCAR的700 hPa经、纬向风场及水汽场逐日再分析资料和上海市11站逐日降水资料。进行周期分析,提取低频信息,并利用向量场的经验正交函数方法进行分型。结果表明：上海地区梅汛期降水存在30-50 d的显著周期。强降水发生期,低频系统存在4个主要聚集区。贝加尔湖以西至河套地区存在并维持低频反气旋、鄂霍次克海附近多为低频气旋,这两地是中高纬冷空气的主要活动区域;孟加拉湾附近的低频反气旋及热带洋面的低频气旋是水汽的两大源地。这些区域的显著低频系统的生消是延伸预报的主要依据。上海入梅首场强降水发生前,多为偏北气流控制。南北低频气流辐合区向北移动至30°N附近,上海地区梅汛期强降水发生。低频风场及水汽场的北传与梅雨带的移动有较好的对应,当低纬低频水汽稳定北传至30°N附近时,江南北部入梅,随后偏南水汽或继续北进或滞留,对应梅雨带的持续北抬或间歇性停滞。低频经向风及水汽输送的特征是梅汛期延伸期强降水的前兆信号。跟踪监测低频偏南气流的北传进程有助于预报入梅强降水过程。     

淇、卫河流域面雨量预报

根据淇，卫河水系特点，利用LASGREM模式输出的降水预报与T106（T213）降水预报结果，进行加权集成，制作淇，卫河流域分片面雨量预报。     

大渡河流域积雪特征及其与气候要素和径流的关系

利用MOD10A2遥感影像提取大渡河流域2010~2014年积雪覆盖数据,结合水文气象站点数据分析了大渡河流域积雪时空分布特征及气象因子-积雪面积-径流之间的关系。结果表明:年平均积雪面积最大的是康定,最小的是泸定。积雪在冬季最大,夏季积雪最少。积雪面积变化随月份起伏明显,积雪过程集中在10月到次年4月。降水和气温变化较一致,其峰值滞后于积雪面积峰值。积雪和气温、降水的相关性表明,积雪面积与气温、降水呈负相关,且气温与积雪面积相关性更大。径流的变化具有周期性,5月开始迅速增大,7月达到最大值。径流和积雪以及气象因子的相关性分析表明,径流与积雪面积呈负相关,与气温和降水都是正相关,且径流与降水相关性更大。     

中国当代土地利用变化对黄河流域径流影响

使用区域气候模式(RegCM3)和大尺度汇流模型(LRM),研究中国地区土地利用/植被覆盖变化对黄河流域降雨径流过程的影响。RegCM3嵌套于欧洲数值预报中心(ECMWF)再分析资料ERA40,分别进行了中国区域在实际植被和理想植被分布情况下两个各15年(1987～2001年)时间长度的积分试验。随后,RegCM3 两个试验的输出径流结果分别用来驱动LRM。与观测资料的对比分析表明,在实际土地利用状况下,LRM能较好地模拟黄河河川径流的季节和年际变化。研究结果指出,当代土地利用引起了冬季黄河上游部分地区降水减少,中下游地区降水增加;引起夏季整个黄河流域降水的减少。总体来说,当代土地利用变化引起黄河流域年平均降水的减少。对于水文站河川径流量,除了冬春季略有增加外,其他月份河川径流均会减少,并且在9月减少最多。土地利用引起的植被退化造成黄河径流的大幅度减少,并且越向下游减少幅度越大,这可能是引起黄河下游断流的重要原因之一。     

2006-06-13贵州省望谟县大暴雨的诊断分析

利用NCEP／NCAR再分析资料、观测资料、FY-2C的红外云图TBB资料以及多普勒雷达的实时监测资料,对2006年6月13日发生在贵州省望谟县的突发大暴雨天气进行了研究,综合分析了此次强降水天气过程的影响系统、中尺度对流云团的发生发展演变、雷达回波特征及物理量场特征。结果表明,望谟县的短时强降水是受河套冷空气快速南下影响而致使贵州中部的辐合线南压锋生诱发β中尺度云团的生成与强烈发展所引起的。强降水区域与低层辐合带直接相关;对流层低层有能量锋出现,锋前积聚较强的潜在湿有效位能,在斜压扰动下,激发了倾斜垂直涡度的发展,导致大气层结对流性不稳定强烈发展,使中尺度对流系统得以发展和维持;雷达回波图反映了典型的中尺度系统特征。     

降水变化和人类活动对延河流域径流影响的定量评估

利用Mann-Kendall突变检验法对延河流域1952—2008年降水量与甘谷驿站径流量进行分析,并以1952—1994年为基准期,定量分析1995—2008年降水变化和人类活动对径流的影响。结果表明：57年来延河流域正常降水发生概率达80.7%,径流年型以偏枯和枯水年为主;年降水量和径流量均呈减少趋势,突变分别发生在1995和2005年;与1952—1994年相比,1995—2008年的降水量和径流量较基准期分别减少11.1%和27.3%;降水变化和人类活动对径流减少的贡献率分别为46.2%和53.8%。     

长江流域湿地生态系统健康评价

长江流域水资源丰富,农业开发历史悠久,是我国重要的粮、棉、油和水产基地。伴随着农业开发与工业、城市快速发展,长江流域湿地保护面临一系列问题:围湖造田和城市化导致天然湿地面积减少,湿地功能减弱,水质污染严重,湿地生态环境退化,湿地资源过度和不合理利用,造成生物多样性下降。因此,在长江流域开展湿地生态健康状况研究很有必要。根据长江流域湿地生态系统的特点,基于压力-状态-响应(PSR)模型,建立包含压力、状态、响应3大类共14个指标的生态系统健康评价指标体系。以Globe Land30土地覆盖数据和社会经济统计等数据为基础,结合层次分析法对长江流域2000年和2010年湿地进行了综合评价。研究结果表明:1)从2000年到2010年长江流域湿地生态健康状况略微下降,2000年长江流域平均湿地生态健康指数是0.478,2010年的为0.475;2)2000年和2010年长江流域湿地生态健康指数中游的下游的上游的,湿地生态健康状况较差的区域主要分布在西北部和以重庆、武汉和上海为主的三大经济中心;3)从行政区平均健康水平来看,从2000年到2010年,江西省和福建省的湿地生态健康状况有所好转,而云南省、广西省、贵州省和重庆市受2010年干旱影响,湿地生态健康状况有所下降。     

Detection Time for Plausible Changes in Annual Precipitation, Evapotranspiration, and Streamflow in Three Mississippi River Sub-Basins

We use diagnostic studies of off-line variable infiltration capacity (VIC) model simulations of terrestrial water budgets and 21st-century climate change simulations using the parallel climate model (PCM) to estimate the time required to detect predicted changes in annual precipitation (P), evapotranspiration (E), and discharge (Q) in three sub-basins of the Mississippi River Basin. Time series lengths on the order of 50–350 years are required to detect plausible P, E, and Q trends in the Missouri, Ohio, and Upper Mississippi River basins. Approximately 80–160, 50, and 140–350 years, respectively, are needed to detect the predicted P, E, and Q trends with a high degree of statistical confidence. These detection time estimates are based on conservative statistical criteria (α = 0.05 and β = 0.10) associated with low probability of both detecting a trend when it is not occurring (Type I error) and not detecting a trend when it is occurring (Type II error). The long detection times suggest that global-warming-induced changes in annual basin-wide hydro-climatic variables that may already be occurring in the three basins probably cannot yet be detected at this level of confidence. Furthermore, changes for some variables that may occur within the 21st century might not be detectable for many decades or until the following century – this may or may not be the case for individual recording station data. The long detection times for streamflow result from comparatively low signal-to-noise ratios in the annual time series. Finally, initial estimates suggest that faster detection of acceleration in the hydrological cycle may be possible using seasonal time series of appropriate hydro-climatic variables, rather than annual time series.     

低频天气图方法在四川盆地夏季延伸期强降水预报中的应用

利用四川盆地2008~2013年夏季降水量资料以及500hPa风场资料,基于低频天气图方法,通过分析影响四川盆地强降水过程的500h Pa低频天气系统的活动规律,对强降水时段对应的低频风序列做经验正交分解,分析低频系统的主要空间分布型及其流场配置。统计降水时段对应的低频系统空间位置、分布及持续出现频数,划分出与预测区域降水过程密切关联的8个低频关键区,主要包括中低纬的西太平洋副热带高压及台风的主要活动区(1)、南海附近地区(2)、阿拉伯海和孟加拉湾附近地区(3),中高纬的蒙古至河套附近地区(5)和青藏高原及其以北的低频系统集中区域(6)这五个活跃关键区。计算各关键区低频系统历史周期发现低纬关键区(1、2、3)以及高原关键区(6)低频系统的周期都较短,而中高纬关键区(4、5、7、8)低频系统的周期相对较长。建立预测区域强降水过程的低频图预测模型。用此方法对2013年四川盆地延伸期强降水过程进行预报试验,发现预测6~7月上中旬的强降水过程效果较好,但对盛夏高温连晴伏旱时段(7月下旬8月)的预报能力有所下降。      

基于GIS的渠江流域暴雨洪涝灾害风险评估与区划

基于自然灾害风险四因子理论,选取1970~2021年渠江流域内16个气象观测站逐日降水资料,结合当地的基础地理信息和社会经济数据,构建由12个指标组成的渠江流域暴雨洪涝灾害风险评估体系,利用GIS技术对其进行定量评估与区划。结果表明：（1）渠江流域北部暴雨强度大、频次高,危险性总体呈“北高南低”的特征。（2）渠江流域南部地势低洼、河网密布、人口密集、经济发达,暴露性和脆弱性总体呈“南高北低”的特征。（3）南江、巴中北部、平昌西北部、渠县、广安、大竹和邻水西侧暴雨洪涝灾害综合风险最高,不同地区高风险的主导因素存在差异。     

贵州鸭池河流域雹云移动演变机理及回波分析

使用Cinrad／CD多普勒雷达资料分析了在流域交汇处的东风湖地区湖面大风的产生原因和降雹的RHI（range—height indicator,距离高度显示器）特征。对鸭池河流域范围内两个雹云回波移动演变个例的分析表明,具有多个小尺度对流中心的雷暴自不同河段跨河后有不同的发展趋势,具有利已路径的特性。     

极端强降水下小河流域泥石流灾害评估研究

基于马尔康红苕沟流域的DEM、地貌特征、土地利用类型、土壤类型和土壤湿度程度等地理信息数据和分钟降水资料,根据SCS模型的产流-汇流原理和泥石流配方法计算模拟了2015年6月30日红苕沟暴雨-泥石流灾害规模。模拟结果表明,与泥石流实地勘查资料相比较,SCS模型的模拟精度在95%以上,说明SCS模型径流模拟和泥石流配方法是可以应用于类似红苕沟这样无降水观测资料的小河流域泥石流灾害的评估方法。应用此方法计算红苕沟极端强降水触发的泥石流总量是2015年6月30日发生泥石流总量的5倍。