华北“7.20”特大暴雨多尺度特征分析

利用华北地区248个加密气象观测站资料、FY-2G黑体亮温TBB、邢台站探空资料、华北地区多普勒雷达资料、欧洲中心（ECMWF）0.25°×0.25°和NCEP/NCAR（1°×1°）再分析资料,对2016年7月19—21日一场特大暴雨进行多尺度特征分析。结果表明：200 hPa南亚高压系统呈东西带状分布,500 hPa为“东高西低”环流背景,鄂霍茨克海附近闭合高压下游阻挡效应使上游系统移速缓慢,华北长时间处于深槽之中,环流形势利于产生稳定经向型暴雨;通过高低层流场对比发现,高空急流入口区右侧与低空急流出口区左侧重叠区为最强降水区域,降水大值区均位于太行山及燕山山脉迎风坡;垂直方向上,垂直上升运动中心介于散度辐合中心与辐散中心之间,剧烈的抽吸效应将水汽输送至高层,冷暖气流交汇及水汽上升过程凝结潜热释放导致对流系统迅速发展。河北地区稳定的深厚气旋是本次暴雨的关键系统,19日石家庄地区强对流单体（>45 dBz）存在时间超过20 h。MCS影响范围广、特殊山脉地形作用、系统停留时间较长等原因造成累积降水量增大,是本次暴雨与“7.21”北京特大暴雨相比的突出特点之一。     

1981-2020年安顺市大雾天气的气候特征分析

利用1981-2020年安顺市6个国家气象站的逐日能见度资料和同期地面逐小时降水资料,运用统计分析、Morlet小波分析、Mann-Kendall非参数统计检验以及Pettitt突变检验,对安顺市大雾天气的气候特征进行分析,结果表明：1981-2020年安顺市总共出现大雾1111d,年平均大雾日数为27.8d;大雾日数的季节变化呈冬季＞春季(秋季)＞夏季,其中冬季大雾出现的频率占全年的44%;大雾主要出现在1月,其出现的频率占全年的18%,其次是2月和12月。近40年安顺市出现大雾最多的站点是西秀区,其次是关岭县;夏季大雾的高发区是紫云县,西秀区是大雾的低发区,春、秋、冬三季,大雾的高发区是关岭县和西秀区。安顺市大雾日数存在明显的准5a、准12a和准20a的周期震荡,其中准20a为第一主周期,具有明显的稳定性和全域性。1981-1996年期间安顺市的大雾日数总体呈减少趋势,且1986-1990年期间减少趋势显著;1996年以后安顺市大雾日数总体呈增加趋势,且2004年以后增加趋势显著;安顺市大雾日数在2003年发生突变,且突变特征显著,突变后的大雾日数较突变前增加了157%。     

近41年来江南地区暴雨洪涝灾害时空变化特征分析

暴雨和防灾能力建设是影响洪涝灾害发生及其损失变化的重要因素.根据1978—2018年江南地区(沪、浙、闽、湘、赣五省、市)暴雨洪涝灾害数据、气象台站观测逐日降水量资料、社会经济数据,统计分析了近41年江南地区暴雨及其引发的洪涝灾害损失的变化特征及时、空差异,并从降水和社会防治两方面分析其成因.结果表明:近41年来江南地...     

2000-2013年新疆植被覆盖变化多尺度遥感分析

基于中等分辨率成像光谱仪(MODIS)8 d 500 m分辨率地表反射率数据生成归一化植被指数(NDVI)时间序列,利用线性回归、转折点检测和Mann-Kendall趋势分析方法,分析2000—2013年新疆地区植被覆盖时空变化格局,并结合Landsat数据分析典型区域植被变化。研究结果表明：近14 a来,新疆地区植被覆盖整体呈波动型上升的趋势,植被改善区面积占全区的34.02%,恶劣区的占3.20%,其中2000—2003年植被明显增长、2003—2009年的波动下降及2009—2013年的逐渐回升,植被增长显著的区域主要分布在准噶尔盆地南部和塔里木盆地北部绿洲;大多数植被类型NDVI呈增长趋势,其中增长率最高的是作物、开放灌丛和混交林,6种主要植被类型常绿针叶林、混交林、开放灌丛、多树草原、草原、作物呈现出相似的NDVI变化趋势;在植被覆盖变化显著的4个典型区,NDVI变化受土地覆盖类型变化的影响,荒漠、草地被开垦成农田导致NDVI增加,城市建成区扩张导致NDVI降低。     

2011年7月29日山西大暴雨过程的多尺度特征

利用1°×1°的NCEP再分析资料、红外辐射亮温（TBB）、多普勒雷达和气柱水汽总量等资料,对2011年7月28-29日发生在山西境内的区域性暴雨进行多尺度特征分析。结果表明：（1）乌拉尔山阻高崩溃,西风槽东移、副高进退是此次暴雨发生的环流特征;（2）850 hPa低涡切变和700 hPa暖式切变线及地面冷锋是暴雨发生的中α尺度触发系统;（3）〉30 dBZ的雷达回波呈南北向位于地面冷锋与700 hPa切变线之间,雷达回波随地面冷锋和700 hPa切变线的东移而东移;（4）低空低涡切变受500 hPa强盛西南气流的引导向东北移动,暴雨落区始终与低涡切变相伴随;（5）暴雨过程山西境内共有9个中β尺度对流云团活动,山西西南部的暴雨主要由5个中β尺度对流云团的相继移入并在自动站极大风速风场切变线附近触发对流发展所致;山西东南部的大暴雨则是3个中β尺度对流云团合并发展的结果,中γ尺度气旋是导致局地大暴雨发生的直接影响系统;（6）暴雨发生在气柱水汽总量空间分布图中水汽锋的南部和东部及靠近气柱水汽总量的大值区一侧,水汽锋的形成比降水开始提前17 h,比暴雨发生提前24 h以上,对暴雨的短期、短时预报有指示意义。     

一次引发强降水的热带低压对流云团的多尺度特征分析

利用每10分种一次地面自动站常规观测资料，以及每5分钟一次多普勒天气雷达和每小时一次卫星等非常规资料，对一次造成上海地区特大暴雨的热带低压对流云团的多尺度特征进行分析，取得主要结果：（1） 本次暴雨过程由三次强降水造成，每次强降水都由?和?中尺度雨团构成，表明引发强降水的热带低压对流云团内部的多尺度特征；（2） 热带低压对流云团在上海地区的维持和加强是由其移动方向右后侧的?和?中尺度对流单体不断新生、发展和合并的结果，这一过程对应于雷达强回波带的新生、发展和合并现象；（3） 自动站风场分析出中尺度辐合线的位置和强度与中尺度雨团的落区和强度对应，雷达基本反射率和径向风资料进一步证实了气流辐合区是对流单体生成的区域。     

基于SPEI的中国西南地区1961-2012年干旱变化特征分析

利用1961—2012年中国西南地区86个气象站逐月降水量和平均气温资料,引入一个新的干旱指数——标准化降水蒸散指数(SPEI)作为干旱等级划分指标,研究了1961—2012年该地区不同时间尺度干旱的变化特征。结果表明:该地区12个月尺度干旱频率在云贵交界区呈显著增加趋势,其他区域变化不显著且不一致;少雨期(11—4月)6个月尺度干旱频率在全区显著增加,而在多雨期(5—10月)大部分区域干旱频率呈缓慢减少趋势,减少最明显的区域在四川南部;3个月尺度干旱频率在春季变化不明显,在秋季和冬季显著增加,其中2000—2012年的增加趋势尤为显著,干旱化趋势严重。     

一次强飑线过程多尺度回波系统特征分析

采用自动气象站观测资料、MICAPS天气图、江西二维和三维雷电数据和江西WebGIS雷达拼图等多源资料,分析了2021年5月10—11日江西强飑线天气过程的回波系统特征。结果表明,当江西处于500 hPa槽前、100 hPa出流区、850 hPa切变线和西南急流和925 hPa西南倒槽之中,有利于出现冰雹、雷暴大风、强雷电等天气;一次飑线过程有若干个不同尺度回波系统过程,中尺度对流回波系统、局地热对流雷暴回波、雷暴回波群、A飑线回波带、辐合线雷暴回波带、B飑线回波带等多尺度回波系统;直径d≤2 cm的冰雹发生在组合反射率(Composite Reflectivity,CR)回波强度超过60 dBZ并且强回波面积超过100 km~2的回波中,当CR强度超过65 dBZ并且强回波面积超过300 km~2时,容易出现d≥5 cm的大冰雹。     

“15.7”广西超长持续性暴雨过程多尺度特征分析

利用多源气象资料,通过综合诊断分析方法,对2015年一次广西持续性暴雨过程进行多尺度特征分析。(1) 南亚高压经历了双体型构建,副热带长波槽有利于冷空气南下和高空急流的建立。El Ni?o状态下,副高强度偏强,位置偏西、偏南,有利于暖湿气流向广西输送。南亚高压过渡层与副高对峙,有利于冷暖空气在广西交汇。(2) 影响天气系统有高空槽、切变线、冷锋、低空急流、季风槽及低涡等多天气系统。降雨分为锋前暖区、锋面、高空槽加强、季风槽与低涡等四个阶段。(3) 中尺度特征为锋前暴雨发生在MCC云团形成到减弱期,雷达强回波呈弓型,对流性强;锋面暴雨发生在MCC减弱后云带,雷达强回波为弓型向直线型转换,对流性减弱;高空槽加强暴雨为直线型云系和雷达回波增强;季风槽与低涡暴雨为增强的涡旋型云系和雷达强回波。(4) 暴雨发生在总体地势为云贵高原下坡和地面喇叭口地形辐合的桂西北、海陆分布差异的沿海及山脉迎风坡的桂东南。可见,长时间持续性暴雨过程是一个多尺度和多天气系统相互作用的结果,暴雨发生在有利的大尺度环流背景和天气系统配置下的中小尺度系统频繁发生处,地形助推暴雨作用明显。深刻理解持续性暴雨发生的尺度特征可提高该类天气预报能力。      

1981—2019年北疆暴雨洪涝灾害的时空变化特征分析

基于1981—2019年新疆北疆38个县(市)出现的1394次暴雨洪涝灾害事件,以暴雨洪涝灾害出现次数、死亡人数、倒塌房屋数、倒塌棚圈数、死亡牲畜数、农作物受灾面积作为评价因子,采用多种统计学方法,构建暴雨洪涝灾损指数,分析近39 a北疆暴雨洪涝灾害的时空变化特征.结果表明:北疆暴雨洪涝灾害高发区位于博州、伊犁河谷和阿勒泰地区,危害性严重等级以上的暴雨洪涝灾害分布在伊犁河谷和阿勒泰地区,特重等级的暴雨洪涝灾害则集中发生在伊犁河谷的霍城、伊宁、巩留、尼勒克和新源等县;暴雨洪涝灾害出现次数及其造成的死亡人数、农作物受灾面积的月变化呈单峰型,而倒塌房屋数、倒塌棚圈数、死亡牲畜数则呈双峰型;年暴雨洪涝灾害出现次数呈显著的线性增加趋势,年度灾损指数呈弱的增加趋势,但在年代际时间尺度上灾害强度不断加强.大雨以上日数和暴雨以上日数是影响北疆暴雨洪涝灾害年际变化的主要气候因素.     

双线性模型在江淮旱涝序列预测中的应用

提出了一套用双线性模型预测旱涝序列的简便方案。实例的计算结果说明了该方案的实用性和通用性,在各种自然灾害序列预测中具有重要的理论意义和广泛的应用价值。     

1971-2020年昌吉绿洲主汛期极端降水变化特征

选用昌吉州境内7个县、市气象观测站1971—2020年主汛期（6—8月）逐日降水量资料,将日雨量分为6个等级,运用线性回归、气候倾向率方法,分析各站雨日数、降水量及极端降水的变化规律。结果表明：（1）昌吉绿洲50 a主汛期雨日数最多的是木垒站,年平均24.26 d,玛纳斯次之,为20.64 d,雨日数最少的是呼图壁站,仅19.28 d。雨日数空间分布呈现出较为明显的北少南多、北部低海拔地区少于南部高海拔地区的特点,时间分布上呈单峰型,7月最多。（2）除吉木萨尔增加外,各站雨日数均呈现减少趋势;从各个量级雨日数所占比率来看,从小雨到大暴雨,随着降水量级别的增加,占比呈减少趋势;除木垒外,小雨对雨量影响最大,在6个降水量级中所占比率超过30%。（3）昌吉绿洲主汛期微雨及小雨次数贡献率为81.8%,降水量贡献率为33.9%,而大雨以上级别的降水次数贡献率仅为7.3%,降水量贡献率却达到40.4%,因此将极端降水事件的标准确定为1 d降水量≧12.1 mm。（4）昌吉绿洲50 a主汛期极端降水平均强度为20.1 mm,年平均频次为1.5次。降水频次呈增加趋势,20世纪90年代至今处于高发时段。极端降水和暴雨事件主要集中在7月中旬,其次为6月中旬,8月上旬发生次数最少。     

EOF analysis of a time series with application to tsunami detection

Fragments of deep-ocean tidal records up to 3 days long belong to the same functional sub-space, regardless of the record’s origin. The tidal sub-space basis can be derived via Empirical Orthogonal Function (EOF) analysis of a tidal record of a single buoy. Decomposition of a tsunami buoy record in a functional space of tidal EOFs presents an efficient tool for a short-term tidal forecast, as well as for an accurate tidal removal needed for early tsunami detection and quantification [Tolkova, E., 2009. Principal component analysis of tsunami buoy record: tide prediction and removal. Dyn. Atmos. Oceans 46 (1–4), 62–82] EOF analysis of a time series, however, assumes that the time series represents a stationary (in the weak sense) process. In the present work, a modification of one-dimensional EOF formalism not restricted to stationary processes is introduced. With this modification, the EOF-based de-tiding/forecasting technique can be interpreted in terms of a signal passage through a filter bank, which is unique for the sub-space spanned by the EOFs. This interpretation helps to identify a harmonic content of a continuous process whose fragments are decomposed by given EOFs. In particular, seven EOFs and a constant function are proved to decompose 1-day-long tidal fragments at any location. Filtering by projection into a reduced sub-space of the above EOFs is capable of isolating a tsunami wave within a few millimeter accuracy from the first minutes of the tsunami appearance on a tsunami buoy record, and is reliable in the presence of data gaps. EOFs with ∼$\sim$3-day duration (a reciprocal of either tidal band width) allow short-term (24.75 h in advance) tidal predictions using the inherent structure of a tidal signal. The predictions do not require any a priori knowledge of tidal processes at a particular location, except for recent 49.5 h long recordings at the location.     

宿迁地区水稻暴雨洪涝灾害保险气象理赔指数开发

利用宿迁地区104个乡镇2003—2013年水稻产量资料和2008—2013年保险理赔资料,计算水稻遭受暴雨洪涝灾害的灾害损失率;在自定义暴雨洪涝灾害指数的基础上,分析水稻灾损率与暴雨洪涝灾害指数的相关关系,建立各水稻种植区的气象理赔指数面板随机效应模型。结果得出:宿迁地区水稻遭受暴雨洪涝灾害影响的平均灾损率为-1.83%,达到理赔标准的乡镇比率为37.5%;受暴雨洪涝灾害影响最重的是III区,其次是I区,VII区和II区位居第三,其他几个区相对较轻;暴雨洪涝灾害主要影响水稻的孕穗扬花期和灌浆成熟期,对孕穗扬花期以前的生育期影响较小;暴雨洪涝灾害指数对水稻遭受暴雨洪涝灾害影响有较好的指示意义,利用这一指数制作水稻在灾损率预报准确率较高,达到90%以上;利用气象理赔指数,能较好的预报和模拟宿迁地区水稻遭受暴雨洪涝灾害的灾损率分布,对降低理赔风险,减少理赔费用有较强的指导意义。     

模糊时间序列模型在短期气候预测中的应用

将模糊时间序列模型引入短期气候预报,利用重庆34个地面气象观测站的逐日观测资料(1971—2007年)和重庆市旱涝灾害监测预警决策服务系统计算的干旱指数和洪涝指数等资料,运用模糊时间序列模型分别对2001—2007年重庆市城口县1月降水、1月平均气温的预报结果(年度预测)和重庆市春旱指数的预报结果(年度预测)进行了模糊时间序列分析,预测了2004—2007年的发展趋势,用2004—2007年实测值与预测结果进行了比较,并与加权集成、人工神经网络集成、数据挖掘集成等模型进行了精度比较和分析.结果表明:模糊时间序列模型各项精度评定指标优良,并且计算简单,具有一定的实用价值.     

北京1841年以来均一化最高和最低气温日值序列的构建

长期连续的日值观测资料是研究百年来极端气候事件及其变化特征的重要基础支撑.目前中外由于缺乏可靠的逐日百年尺度气候资料,使得20世纪50年代以前的极端气候变化规律仍然没有得到很好的认识.基于国家气象信息中心收集整理的日最高和最低气温观测资料,构建北京1841—2019年气温日值序列.首先,通过数据质量控制剔除原始基础资料...     

1981—2020年贵州省降雪时空分布特征

利用1981—2020年贵州省降雪日数、初始日期、终止日期资料,分析了贵州降雪的气候特征,以及降雪日数与海拔高度、纬度的关系。结果表明：1） 贵州降雪日数西北多、南少,大值中心位于贵州西北部;降雪日数整体偏少,呈逐渐减小的趋势,2012年为突变点,整体上降雪日数每10 a减少1.6 d。降雪从11月开始出现,持续到次年3月,主要集中在冬季;开始时间集中在08—10时和20—21时;降雪具有明显的间歇性特征,降雪天气过程中仅发生1次降雪的占全部降雪过程的48.1%,主要在贵州南部,持续3 d及以上的过程集中在贵州中北部。2） 降雪初始日期集中在12、1月,最早11月;终止日期集中在2、3月,最晚4月。贵州中北部开始降雪多为12月,终止降雪多为2月;南部初始多为1月,终止降雪多为1—2月。贵州中北部降雪期更长,开始到结束间隔约为60—129 d,而南部大部为40 d以下,全省平均54 d。3） 降雪日数随着海拔高度每升高100 m增加2.3 d,纬度每增加1°增加11.4 d。     

卫星遥感资料在山区洪涝灾害监测及决策服务中的应用

为充分发挥卫星遥感在防灾减灾工作中的应用,该文以2020年遵义市正安县汛期发生的特大暴雨洪涝灾害为研究个例,通过卫星搭载的合成孔径雷达的遥感影像反演,识别强降水影响区域,分级标识灾害风险,探索山区的三个叫应,以期发挥卫星遥感在防灾减灾中的作用,为防汛救灾和流域的上下游联防提供参考。结果表明：(1)山区防汛指挥调度,既要关注强降雨区域,也要考虑河流走向、上下游降水增叠效应,尤其是对于高大山脉前海拔高差明显区域的地表径流汇流增强作用,应加强判断联动叫应;(2)降雨量大小和地表水体增加量、存在的灾害风险隐患未必成正比,防汛工作不能一味只根据降雨量大小来做出灾害防范决定;(3)该案例作为一次天气过程造成影响的试点分析,为进一步探索对应关系提供参考基础,叫应关系的最终确立需要更多天气过程案例的统计分析。研究结果对正安县洪涝灾害防御决策指挥具有重要补充意义。     

中国干旱半干旱区洪涝灾害的初步分析

中国干旱半干旱区的洪涝灾害是一个尚未引起人们重视的重大科学问题,这主要是因为干旱半干旱区对洪涝灾害的防范意识比较薄弱。而极端降水事件的次数、强度和持续时间与干旱半干旱区的洪涝灾害有密切联系,直接影响该区域洪涝灾害及其次生地质灾害的次数与严重程度。以干旱半干旱区的极端降水事件为切入点,分析了中国干旱半干旱区的极端降水事件次数和极端降水量的变化特征,旨在为干旱半干旱区的洪涝灾害研究提供科学依据。结果表明,进入21世纪以来,中国110°E以西的干旱半干旱区极端降水事件的日数有所增多,而110°E以东的区域日数都有所减少。干旱半干旱区极端降水量的变化也呈现出西增东减的分布,大部分干旱半干旱区的极端降水量变化占总降水量变化的40%以上,一部分地区能达到50%,甚至100%-200%。从季节变化来看,春季天山以北、新疆南部、甘肃敦煌和内蒙古包头以北地区极端降水量增加较多,夏季110°E以西的干旱半干旱区极端降水量均增大明显,秋季陕西榆林、内蒙古鄂尔多斯、包头和呼和浩特等地极端降水量增大较明显。