辽宁省降雨变化对海绵城市低影响开发雨水系统建设的影响

利用辽宁省50个气象站1956—2016年逐日降雨量资料,分析了辽宁省海绵城市低影响开发雨水系统建设首要控制目标——年径流总量控制率的分区、分区与降雨的关系,同时分析了降雨的变化特征,并研究了降雨变化对年径流总量控制率分区稳定性的影响。结果表明:辽宁省在1956—2016年、1956—1985年、1987—2016年3个时段的年径流总量控制率的分区整体呈现辽宁西部、东北部为II区,辽宁省中部、东部和沿海地区为III区,东港周围地区为V区,其余地区为IV区。其差异主要集中在辽宁省中部和东北部地区;辽宁省年径流总量控制率分区的设计降雨量(分区等级)与暴雨比例、中雨比例和暴雨总量关系密切,相关系数大部分通过0.01显著性检验,占总站点的78%,但与大雨总量基本无关;年径流总量控制率的分区受降雨变化影响而存在不稳定区域,主要分布在辽宁的中部、西部、北部以及丹东的南部(丹东和东港),其中,分区变更次数达到5次以上(含5次)的地区,建议年径流总量控制率分区选择出现过的最高等级,其余分区变更次数的地区的分区等级可选取出现频率最高的等级;因辽宁省的降雨存在10 a左右的周期变化,建议在海绵城市低影响开发雨水系统建设中以年径流总量控制率及其对应的设计降雨量为参考的设计参数每10 a进行一次修订。     

低涡与急流对"04.9"川东暴雨影响的分析与数值模拟

2004年9月3日～5日川东出现了大范围的强暴雨过程,本文分析了这次暴雨过程的云图特征和环流形势,并利用MM5中尺度数值模式对本次暴雨进行了二重嵌套模拟,分析及模拟结果表明,本次降水过程与中尺度云团、高低空急流和对流层中低层涡旋活动密切相关,同时还与副热带高压活动和“桑达”台风活动相关。盆地涡出现在低空急流的左侧,而川东强降水发生在高空急流的南面、低涡东南侧与西南低空急流大风出口区之问。盆地正涡度维持有利于盆地上空垂直上升运动的发展和维持,对暴雨的发生提供了动力条件。垂直上升运动是高低空急流和盆地涡联系的纽带,也是盆地涡动力驱动的结果。分析结果还表明,西南低空急流在暴雨出现前建立,暴雨和盆地涡同时出现,而暴雨、低空急流和盆地涡几乎同时减弱。高空急流在过程前和过程中是逐步加大,当高空急流出现剧减时,预示暴雨即将结束。     

不同人为源排放清单对大气污染物浓度数值模拟的影响:以浙江省为例

应用大气化学模式WRF-Chem(Weather Research and Forecast-Chemistry),分别选用亚洲排放源清单INTEX-B(Intercontinental Chemical Transport Experiment-Phase B)、REASv2.1(Regional Emission inventory in Asia version 2.1)以及全球排放源清单HTAP_v2(Hemispheric Transport of Air Pollution version 2),对浙江省2013年12月进行模拟,分别记为IN、RE和HT试验,研究人为源排放清单对大气污染物浓度数值模拟的影响。结果表明,3组试验合理的反映出PM2.5(空气动力学当量直径小于等于2.5μm的颗粒物,即细颗粒物)、PM10(空气动力学当量直径小于等于10μm的颗粒物,即可吸入颗粒物)和NO_2近地面浓度的时空分布特征,相关系数为0.5~0.8,85%以上的模拟值落在观测值的0.5~2倍范围内,但对SO_2近地面浓度模拟较差。IN、RE、HT试验对PM2.5和PM10的模拟偏差均成递减趋势,约为30%、16%和6%,HT试验的模拟值更加接近观测。INTEX-B清单中PM2.5的一次排放与二次气溶胶前提物SO_2均高于REAS与HTAP清单,因此会导致更多的硫酸盐生成,从而进一步增加PM2.5浓度。HTAP_v2清单中较低的NH3排放会抑制硝酸盐的生成,从而有助于降低PM2.5浓度。3个清单的基准年与模拟年的差异对SO_2浓度模拟的准确性影响更大,INTEX-B清单中SO_2排放量明显高于REASv2.1与HTAP_v2清单,尤其在浙北和沿海工业发达地区,导致IN试验模拟的SO_2在这些地区存在明显高估。3组试验模拟的NO_2浓度偏差最小且更为接近(-8%~4%),主要原因是3个清单在浙江省的NOx排放十分一致。从3组试验结果之间的差异程度来看,浙江省范围内PM2.5、PM10、SO_2和NO_2逐日浓度模拟值之间的平均差异程度分别约为14%、15%、51%和16%,最大差异程度分别为69%、78%、137%和132%。月均浓度与逐日浓度的平均差异程度基本一致,但最大差异程度明显更低。总体来看3组试验模拟的PM2.5、PM10与NO_2的差异程度明显低于SO_2。     

屋顶绿化对城市降温效应的模拟分析——以南京市为例

利用WRF模式耦合单层城市冠层模式,针对屋顶绿化对城市降温效果进行了模拟,结果表明:(1)南京夏季绿化后的屋顶反照率约为0.15,较水泥及其他反光材料的反照率略小,在白天可造成约0.2℃的升温。(2)绿化后的屋顶热容量明显增加,可使白天气温下降0.33℃;在夜间,可使气温升高0.21℃左右。(3)在植被阻挡作用及土壤层阻挡作用下,屋顶的导热率降低。在白天,净辐射能很难向下层传递,从而转化为感热加热大气,造成气温升高。(4)土壤湿度的改变使更多净辐射能转化为潜热释放。在白天可使温度降低1.23℃;在夜间,平均降温幅度为0.44℃。除此之外,模拟不同季节的统计结果表明,屋顶绿化降温效果在夏季最为明显,最大降幅可达1.22℃,春季0.96℃,秋季0.75℃,冬季只有0.38℃。     

碳交易政策的经济影响:以广东省为例

通过构建广东省两区域动态模型,对广东省碳交易及其他政策措施进行定量评估,分析实施可调控总量的碳交易政策机制对广东省及参与交易部门的经济影响。研究结果表明,按照减排情景到2015年广东完成19.5%的碳强度下降目标,相比基准情景,GDP将减少0.7%;按照强减排情景到2015年将完成20.5%的碳强度下降目标,相比基准情景GDP将减少0.9%;如果在强减排情景的基础上实施碳交易政策,GDP相对基准情景减少0.8%,到2015年实施碳交易政策可减少GDP损失约90亿元,说明广东建立碳排放权交易机制能够发挥支持经济发展和节能减碳双赢的作用。     

气候变化对粮食单产的影响分析——以南京为例

本文旨在讨论气候变化背景下的粮食单产问题。首先,分析了气候变化与粮食单产的关系;其次,根据气候变化对粮食单产的影响特点,构建气候变化指数;第三,使用1989—2006年南京局地粮食单产,历年气象资料等数据,运用非线性逻辑型平滑迁移回归（LSTR）模型进行参数估计。得到的结论为：（1）降水强度偏小时,科技投入可以促进粮食单产的提高;（2）当气候变化指数超过某一范围时,气候变化带来的负面影响会迅速抵消科技贡献,使粮食减产。气候变化正在频繁的影响粮食单产,近年表现更加明显。政府需要加大对气候预测的投入力度,保障未来的粮食生产和国家的粮食安全。     

人为气溶胶对地形云降水的影响:以黄山地区为例

选取黄山站为高山站,周围黄山区、绩溪、黄山市三个低海拔高度站为对比站,比较高山站与对比站1960—2009年降水量差值,即地形影响因子R0的变化趋势,以及同期能见度的变化,分析了人为气溶胶对黄山地形云降水的可能影响。结果表明,1960—1979年能见度下降,气溶胶含量增大,R0升高;1980—1989年,能见度升高,气溶胶含量有下降趋势,不同对比站R0变化趋势不同;1990—2009年,能见度下降,气溶胶含量升高,R0显著下降。气溶胶对降水的影响作用与背景气溶胶浓度有关,背景气溶胶浓度较低时,增加气溶胶浓度可促进降水;背景气溶胶浓度较高时,增加气溶胶含量对降水抑制作用显著,对应的能见度阈值为10km。当气溶胶对降水起抑制作用时,抑制作用与风速成反比,与风频和各风向平均降水量呈显著正相关。     

台风对西南低涡影响的数值模拟与诊断个例分析

利用NCEP再分析资料和MM5中尺度数值预报模式对2004年9月3~6日因西南低涡造成四川盆地和重庆地区特大暴雨天气过程开展了数值模拟和诊断分析。结果表明,在此次特大暴雨天气过程中,西南低涡生成后由于受“桑达”台风的阻塞影响,西南低涡移动速度变慢,强度增大,生命期延长。同时“桑达”台风西侧吹入内陆的东北气流在西南低涡的东南侧转变为西南气流的过程中出现气流辐合并使得水汽迅速聚积,从而触发了在西南低涡附近形成特大暴雨天气过程。     

地形对低涡大暴雨影响的数值模拟试验

用ＭＭ５模式对１９９８年６月２８￣２９日长江三峡及其附近的低涡大暴雨过程作了初步的模拟研究。通过两种地表方案模拟的对比表明,四川盆地东侧山地对西南低涡的产生没有明显影响,但对这次低涡暴雨的强度及其分布有重要影响,主要表现在：涡前暖湿气流受大巴山－神农架山脉拦截形成迎风麓大暴雨带,鄂西南山区南坡也有迎风坡暴雨区,降水系统在东移过程中受盆地东侧整个山体阻滞迫使上游降水显著增强,下游降水系统在东移过程中     

气象抖音政务号运维分析——以"潮州天气"为例

以"潮州天气"抖音政务号为实验对象开展运维,基于抖音平台的推荐算法,运用幽默、易懂的风格生产气象服务短视频,从文案构思、内容生产、运营机制等方面进行实验.通过实验数据分析,探究气象抖音政务号在运维中存在的问题,并从掌握推荐规则、内容精心策化、多种创作方式、作品发布技巧、注重后期互动等方面总结运维建议来提升气象政务新媒体的影响力.     

"99·6"梅雨锋暴雨低涡切变线的数值模拟和分析

在天气分析的基础上,利用非静力中尺度模式MM5和四维资料同化逼进方法及双向三重嵌套网格技术,对1999年6月23～25日(简称"99·6")发生在长江中下游地区的梅雨锋暴雨过程进行了数值模拟.结果表明:模拟结果与观测结果的比较指出,高分辨数值模式MM5可以成功地模拟梅雨锋中尺度低涡切变线的发生和发展;模拟结果显示,在α中尺度低涡切变线发展过程中,低层强的西南急流和东北气流增强了低层的辐合;而高空的西风急流和东风急流则增强了高空的辐散;正是由于这种从高空到低空环流的配置,才促进了α中尺度低涡不断发展;模拟低涡切变线不同部位的垂直环流和物理量场表明,"99·6"梅雨锋低涡切变线的结构非常复杂:在梅雨锋的发展期,暖锋附近的垂直上升运动最强,低涡中心次之,冷锋附近最弱.模拟结果也表明,由于下垫面特征的不同,中国和日本的梅雨锋暖锋附近环流结构有较大的区别;模拟结果显示,在α中尺度低涡发展过程中,不断有扰动在低涡前部发展,激发并分裂出一系列的β中尺度系统,β中尺度系统运动剧烈,但由于其低层辐合强于中空辐散,所以当它远离母体时会很快衰减.     

气候模拟日降水量的统计误差订正分析——以上海为例

对区域气候模式系统PRECIS在SRES A1B情景下模拟的上海日降水输出按季节进行了统计误差订正。该方法首先对降水日数进行比率订正,以消除模式产生的微小值降水。然后利用Γ分布拟合日降水量的累计概率分布,采用整体和分段拟合两种方法构建传递函数TF（Transfer Function）进行订正。选取1962年12月—1992年11月作为控制时段,构建TF并将其应用于验证时段（1992年12月—2002年11月）。该订正方案消除了模式产生的微小值降水,解决了模拟的小降水值偏多的问题,频率误差保持在1%以下,分段拟合订正相比整体拟合订正具有更强的对极端降水的订正能力;对冬、春季的订正效果比夏、秋季更显著。该方案不仅有效消除了平均值的漂移,而且显著订正了变率,同时提高了极端降水事件的再现能力,是一种相对完善的订正方案。      

基于气象要素的气溶胶吸湿增长分析:以浙江省为例

气溶胶粒子的吸湿增长对区域环境、气象与辐射收支都有巨大影响,精确的气溶胶吸湿特性观测对描述气溶胶吸湿增长特性,以及研究气溶胶对气候环境影响,拓展卫星气溶胶产品的应用有非常重要的意义。本研究提出一种基于常规气象观测（能见度、相对湿度）和空气质量观测（PM2.5浓度,即空气动力学当量直径小于等于2.5 μm的颗粒物浓度）相结合的气溶胶吸湿增长估算方法,在此基础上对浙江地区气溶胶吸湿特性的时空变化影响因素进行了探讨。研究发现,沿海的温州瓯海站的吸湿增长能力最高,长三角典型城市环境的杭州和睦小学站的吸湿增长能力次之,而地处较为洁净内陆的衢州实验学校站的吸湿增长能力最低。在时间变化中,同一站点不同湿度条件的吸湿增长变化趋势相同,温州瓯海站的吸湿性变化最为剧烈,杭州和睦小学站的吸湿性变化次之,衢州实验学校站变化较为平缓。本研究表明,浙江地区的气溶胶吸湿增长特性存在较大的时空差异,基于本方法能够在较大的时空范围内描述气溶胶的吸湿增长特性,为有限的精密观测提供重要补充。     

净举力对探空高度的影响分析 —— 以贵阳探空站为例

利用贵阳探空站2014—2016年L波段高空资料,运用净举力公式、绝热方程和统计分析等方法对贵阳影响探空高度的升速及净举力因素进行分析。结果表明:(1)本站平均升速均 400 m·min~(-1),19时高于07时,探空高度19时比07时低427 m。(2)从地面到850 h Pa,实际升速小于标准密度升速,850 h Pa以上,实际升速大于标准密度升速,至10 h Pa附近,升速接近地面层附近两倍,平均每上升1 km增大约3%。(3)从净举力分析来看,业务工作中忽略日变化和季节变化因素,今后探测工作中,无雨、阴天、多云天气应少300～500 g,秋冬比春夏少300～700 g为宜。(4)净举力偏高从而降低了探测高度,通常控制在1 600～2 300 g之间为宜,平均升速可控制在360～400 m·min~(-1)。净举力分别为1 600 g、2 000 g、2 300 g,探测高度可在目前基础上提高约3 100 m、1 600 m、800 m。     

淮河流域大别山地形对梅雨期暴雨低涡影响的模拟研究

基于淮河流域梅雨期低涡暴雨落区及低涡移动路径的统计特征,设计WRF数值模拟方案,研究大别山脉对浅薄低涡及其暴雨的地形强迫机制。结果表明:1)在三组数值试验中,无山脉时低涡东移速度较快,北绕山脉路径较慢,翻越山脉的移速居中;无大别山地形时,低涡路径明显偏南,显示低涡具有沿低地移动的特征;大别山地形倒置时,大尺度山体的出现迫使低涡北绕,路径更偏北。2)低涡反气旋式北绕,抵消和减弱了低涡强度;无山脉时,低涡强度由自身系统维持,强于北绕低涡;翻越山脊的低涡经历位涡守恒过程,山后强度几乎成倍增强。3)山脉梯度大,其强迫抬升作用大于低涡系统性抬升,两者叠加造成垂直上升速度增强近1倍。4)山后总涡度增强主要表现为低层涡度平流项、扭转项和散度项的明显增强,其增量可达1倍,但中层因子的影响不显著。5)强降水雨带发生在低涡偏东气流和偏南急流的汇合处,表明淮河流域暴雨低涡北部为强降水预警区。6)山脉通过对低涡东移路径的强迫,进一步影响暴雨强降水带的南北偏移。     

土地扩张对城市边界层风热环境影响的模拟研究——以沈阳市为例

利用WRF模式中的UCM+AH城市冠层方案,以2005年8月两个晴天为天气背景,对比研究了1993年与2005年不同下垫面情况下,沈阳市城市扩张对近地层风热环境及边界层的影响。结果表明:UCM+AH方案能够较合理准确地模拟出城市范围的2 m气温与10 m风速的日变化特征,且对2 m气温的模拟效果要优于10 m风速;模拟2 m气温的日较差偏大,模拟10 m风速系统性偏高0.5—1.0 m·s-1;城市土地扩张后,城区普遍增温,且夜间增温幅度较大,扩建城区夜间最大增温能达到7℃,老城区在夜间增温幅度最大可达3℃,上风向增温幅度较大;城区日间增温不明显,在0—1℃;城市土地扩张后,老城区风速普遍减小,但减小值1 m·s-1;扩建城区风速减小近1 m·s-1,城区内可能出现的高温辐合中心对周围近地层风速有加速作用;城市扩张对边界层最显著的影响体现在午后,城区的扩张增大了湍流动能的影响范围,湍流动能在数值上增加0.2—0.3 m2·s-2;扩建城区上空的边界层高度在14时抬升100—200 m,且下风向边界层内部的局地环流与垂直上升运动增强。     

边界层参数化方案对高原低涡东移模拟的影响

利用新一代中尺度气象数值模式WRF的三种边界层参数化方案(YSU、MYJ和ACM2方案),对比检验了2008年7月1-3日和2009年7月29-30日两次高原低涡东移过程的模拟效果,初步分析了三种参数化方案模拟的高原大气边界层物理量特征.结果表明,从高原低涡生成后模拟至24 h,不同边界层方案均能较好地模拟出高原低涡的路径和中心强度.其中,采用MYJ方案得到的结果最接近观测值,而ACM2方案的偏差最大.不同的边界层参数化方案模拟的水平风速、位温、垂直速度场以及相当位温场的垂直分布特征有所不同.三种方案都较好地模拟出高原边界层高度的时空分布特征,而且日变化明显,空间上呈西高东低分布.通过对比分析地表感热和潜热通量,表明局地闭合的MYJ方案较适用于模拟潜热通量,由于受较强湍流交换和高层夹卷作用,非局地闭合的YSU和ACM2方案模拟的感热通量值偏大.根据研究对象的特点采用合适的边界层参数化方案,模拟效果有明显的改进.     

气候变化对滦河流域水资源影响的水文模式模拟（Ⅱ）: 模拟结果分析

利用PRMS水文模式系统 ,模拟研究了气候变化对滦河流域丰、枯水年不同季节水资源的影响。结果表明 ,滦河流域蒸发量主要受气温变化的影响 ,受降水量变化的影响相对较小 ;且湿润季节变化绝对值较大 ,干旱季节变化百分率较大。而地表径流量、次地表径流量、地下径流量及河川径流量主要受降水量变化的影响 ,受气温变化的影响相对较小。湿润季节对气候变化的敏感性较高 ,干旱季节敏感性较低。     

地表反照率动态参数化对陆-气通量模拟的影响：以东北玉米农田为例

利用考虑了生物因子(叶面积指数)和环境因子(太阳高度角、表层土壤湿度)影响的地表反照率α动态参数化方案对BATS1e模型进行改进,基于2008年玉米农田生态系统的通量、气象及生物因子的连续观测资料,研究α动态参数化对玉米农田生态系统与大气间通量交换的影响.结果表明,引入α动态参数化方案后,模型实现了地表反照率α的日、季动态模拟,模型效率系数提高0.65,误差明显减小,使陆气通量交换热力作用的模拟准确性有所提高,其中,净入射短波辐射模拟改进最为明显,全年改进量为81772 kJ/m2,占年总辐射的1.7％;表层土壤温度的年均改进量为0.62 K,多数月份的改进量在1 K以上.另外,模型改进实现了叶面积指数和植被覆盖度等决定下垫面性质各参数的动态变化,使各种通量交换过程更接近于实际,感热和潜热模拟的模型效率系数分别提高0.516和0.1,模拟值对实测值的解释能力在生长季分别提高6％和9％,大于非生长季.     

东亚城市群发展对中国东部夏季风降水影响的模拟——以1994年和1998年为例

在区域气候模式RegCM3中加入了描述城市陆面类型的主要参数,使其能模拟城市群的影响。在此基础上运用它对东亚夏季风强年（1994年）和弱年（1998年）夏季降水作了有/无城市化的理想性试验。结果表明:（1） 大规模高密度城市化会增高城市上空及其下风方区域的850 hPa位势高度,并降低中国东海和城市群西北侧的850 hPa位势高度,致使中国东南沿海的西南风减弱,城市群西北侧的西南风增强;（2） 大规模高密度城市化使长江流域及其以南东部内陆的水汽辐合减弱、降水减少,而使黄河沿线下游的水汽辐散减弱、降水略有增加;（3） 城市群效应在1998年弱季风环流背景下使长江及其以南地区的降水减少更多;（4） 当城市建筑群密度较小、植被覆盖度较大时,城市化对东部夏季降水的影响也较小。