2018年北京\

利用2010—2019年自动气象观测站逐小时降水资料,分析了近10 a浙江省极端短时强降水（1 h雨量≥50 mm或3 h雨量≥100 mm的降水）的时空分布特征,结果表明：（1）浙江省每年约有极端短时强降水169.8 h,主要分布在暖季（5—10月）及午后（14—21时）,东部沿海（包括东南沿海和杭州湾）是高发带。（2）极端短时强降水主要始于5月,由浙南逐渐向浙北伸展,7—9月对应站点基本覆盖全境,而8月影响范围最大,对应有站点逐月年均频数峰值1.3 h·a^-1,位于东南沿海,月平均强度峰值99.1 mm·h^-1,位于杭州湾,10月及以后降水向东部沿海收缩,过程趋于结束。（3）极端短时强降水午后高发且强度增大,影响范围最广,并在17时有年均频数日变化曲线峰值,达17.4 h·a^-1,同时午后东南沿海高频站点密集,占全省高频站数的83.2%,杭州湾降水强度增加,50%以上的站点超过57.6 mm·h^-1。（4）地形地貌与极端短时强降水的空间分布关系密切,东南沿海处的海陆交界下垫面及喇叭口地形有助于极端短时强降水的发生,而杭州湾洋面向内陆伸展的喇叭口地貌对降水效率的提高有促进作用。

     

近年华中地区不同级别强降水事件变化趋势

利用1981—2017年近37 a华中区域241个气象观测站年最大小时降水资料,分析了该区域年极端小时降水的时空分布特征。结果表明：阈值分别为30~ < 40 mm·h^-1、40~ < 50 mm·h^-1和≥50 mm·h^-1的年极端小时降水频次,河南和湖北中东部均较高,湖南则随其阈值增大而降低;年极端小时降水频次日变化特征较为明显,午后至傍晚发生最多,前半夜至凌晨次之,后半夜至早晨、上午至午后明显减少;年极端小时降水平均强度大值区多集中在河南和湖北的中东部地区,湖北最强年极端小时降水大值区主要位于沿江汉平原边缘地带;年极端小时降水频次日峰值主要出现在午后至傍晚和后半夜至早晨,其区域性差异较为明显;不同阈值的年极端小时降水频次均表现出明显的年际和年代际变化特征,1980年代呈波动减小趋势,1990年代呈波动增加趋势,21世纪初期呈现低频波动变化,之后波动加大;不同阈值的极端小时降水频次日变化均表现为明显的单峰型特征,峰值出现在17时前后。

     

中国大陆地区小时极端降水阈值的计算与分析

利用广义极值分布和百分位两种阈值确定方法,对我国465个气象站点不同极端程度的小时降水强度阈值进行了分析。广义极值分布结果表明,重现期为2、5、10、50a的降水强度阈值具有一致的空间分布特征：华南沿海阈值最高,长江中下游地区北部、四川盆地西部、华北地区东部次之,云南中西部、华北西部和东北西部阈值相对更低,最小值出现在我国西部地区。百分位法得到的阈值空间分布呈现出与广义极值分布结果较为一致的东南大、西北小的整体特征。考察465站中位数发现,第99．9百分位的强度阈值与二年一遇降水的阈值接近。具体分析各站第99．9百分位降水阈值对应的重现期发现,长江流域及其以南地区重现期大多低于2a;35°N一带重现期长于4a;我国北方和西北部分地区重现期长于8a。     

华北地区持续性极端暴雨过程的分类特征

利用1960—2015年日降水资料,筛选出华北地区56次持续性极端暴雨过程。基于距平相关系数的客观聚类分析方法和天气学检验,将它们进行分类,并使用NCEP(2.5°×2.5°)再分析资料进行分类合成,对比分析不同环流背景下华北地区持续性极端暴雨过程的基本特征。结果表明,这些持续性极端暴雨事件按照环流背景可分为经向型、纬向型、减弱的登陆热带气旋型和初夏型4类。它们一般都与不同天气系统配置结构下的锋面动力学过程有关,由于锋面结构特征、环境大气层结状态以及与低空急流有关的暖湿气流输送通道和强度不同,造成不同环流形势背景下,暴雨日的高频站点与过程平均累计降水量在空间分布上存在差异。(1)纬向型对应的锋区强度明显强于经向型,但是其对应的层结稳定度与整个夏季状态相当,而经向型存在弱的层结不稳定异常,这表明,纬向型的对流活动一般不如经向型强,持续性锋面降水特征更清晰,造成站点上日降水量超过50 mm的最大频率明显低于经向型,但是过程累计平均最大降雨量却比经向型大。(2)从水汽输送通道来看,源于西太平洋副热带高压南侧的水汽通道只在纬向型环流主导下的华北区域持续性极端暴雨过程中起主导作用。初夏型以及减弱...     

广西汛期不同等级小时强降水时空特征分析

利用2005—2021年4—10月广西91个国家气象站小时降水数据和Oceanic Niño Index (ONI)数据,分析了广西汛期极端短时强降水的特征及其关联因子。结果表明：(1) 广西超过80%站点的极端短时强降水强度在40~70mm·h^-1,强度和频次最高均出现在沿海地区,频次次高区域为桂东北地区,但其强度却为广西最低;(2)每年极端短时强降水频次呈现增多趋势,每年5、6月份极端短时强降水频次最高,但各个月份强度变化不大。(3)每日04—05时、17—18时的极端短时强降水频次最高,各个时次强度均在50~55mm·h^-1,差别不大。(4) 广西极端短时强降水特征不仅与地形密切相关,而且与南海夏季风、厄尔尼诺/拉尼娜事件关联性很大。(5)前一年秋季的ONI和次年前汛期的极端短时强降水呈显著正相关。

     

中国东部夏季极端降水统计特征及其与El Nio的联系

选取中国东部1961—2012年夏季5—9月无缺测429站逐日降水资料,利用广义帕雷托分布(GPD)拟合,研究中国东部52 a以及El Nio发展年和衰减年极端降水的统计特征,并分析其成因。结果表明:1)中国东部降水阈值呈由东南向西北递减的态势,且基本为线性增加趋势。2)华南地区尺度参数最大,出现极端降水的概率大。黄河以南地区尺度参数变化趋势正值较多,出现极端降水的概率增加。3)El Nio发展年夏季,西太平洋上有气旋环流异常,中国东南部受气旋西侧的异常偏北气流影响,多地阈值偏小,只有福建东南部及黑龙江中西部易发生破纪录的极端降水。4)El Nio衰减年夏季,西太平洋上为异常反气旋环流,中国东南部受反气旋西侧的异常偏南气流影响,多地阈值偏大,广东中东部及皖鄂赣交界处发生洪涝灾害的可能性增大。     

Evaluation of WRF-based convection-permitting multi-physics ensemble forecasts over China for an extreme rainfall event on 21 July 2012 in Beijing

On 21 July 2012, an extreme rainfall event that recorded a maximum rainfall amount over 24 hours of 460 mm, occurred in Beijing, China. Most operational models failed to predict such an extreme amount. In this study, a convective-permitting ensemble forecast system (CEFS), at 4-km grid spacing, covering the entire mainland of China, is applied to this extreme rainfall case. CEFS consists of 22 members and uses multiple physics parameterizations. For the event, the predicted maximum is 415 mm d^-1 in the probability-matched ensemble mean. The predicted high-probability heavy rain region is located in southwest Beijing, as was observed. Ensemble-based verification scores are then investigated. For a small verification domain covering Beijing and its surrounding areas, the precipitation rank histogram of CEFS is much flatter than that of a reference global ensemble. CEFS has a lower (higher) Brier score and a higher resolution than the global ensemble for precipitation, indicating more reliable probabilistic forecasting by CEFS. Additionally, forecasts of different ensemble members are compared and discussed. Most of the extreme rainfall comes from convection in the warm sector east of an approaching cold front. A few members of CEFS successfully reproduce such precipitation, and orographic lift of highly moist low-level flows with a significantly southeasterly component is suggested to have played important roles in producing the initial convection. Comparisons between good and bad forecast members indicate a strong sensitivity of the extreme rainfall to the mesoscale environmental conditions, and, to less of an extent, the model physics.     

中国暖季短时强降水分布和日变化特征及其与中尺度对流系统日变化关系分析

利用2010—2018年河南省371个气象观测站（包含122个国家站和249个骨干区域站）逐时降水资料,对河南省暖季（5—9月）小时极端降水时空分布特征进行了统计分析。主要结果如下：（1）河南省暖季第99.9百分位小时极端降水阈值、强度、频次和贡献率的局地差异明显,其高值区主要分布在伏牛山南部、黄淮平原东部和淮河流域西南部。（2）河南小时极端降水事件主要发生7、8月,其中7月最多,且有1/4以上为区域性极端降水事件;全省小时极端降水频次日变化表现为明显的双峰型,主峰值出现在傍晚;80 mm·h^-1以上小时极端降水频次日变化呈多峰结构,主峰值出现在夜间。（3）山地、丘陵、城市和平原四类下垫面区域的小时极端降水指标存在差异,城市小时极端降水强度最大,频次最低;山地小时极端降水强度最低,频次最高。（4）四类下垫面小时极端降水日变化虽均表现为双峰型,但也存在明显差异：山地其峰值以夜间为主,傍晚为辅;丘陵其峰值夜间、傍晚并存,且峰值强度接近;平原以及城市则以午后峰值为主,其中城市午后峰值强度更高。

     

新疆阿勒泰地区夏季短时强降水时空分布特征

利用2010—2018年夏季阿勒泰地区112个自动气象站逐时降水资料,采用常规统计方法分析了阿勒泰地区夏季短时强降水时空分布特征。结果表明,2010—2018年夏季阿勒泰地区短时强降水的空间分布极不均匀,主要发生在阿尔泰山和沙吾尔山迎风坡、地形陡升区、喇叭口地形、戈壁和乌伦古湖交界区等复杂地形附近;发生次数年际变化大,2017年出现最多达95次,2010年出现最少为10次;极大值出现在2017年6月30日15:00哈巴河县合孜勒哈克村(37.5 mm/h),极小值出现在2015年8月9日17:00福海县工业园区(22.5 mm/h)。旬、日发生频次变化均呈单峰型,旬峰值出现在7月上旬,日高峰值时段出现在午后至傍晚(19时左右);各站短时强降水持续时间为1—2 h,区域性短时强降水最长持续时间为5 h; 2017年短时强降水出现最多、持续时间最长、范围最广、强度最强。     

我国降水和气温的分级概率时空分布特征

采用全国160站1951—2009年月降水和气温资料,分析了短期气候预测业务评分办法中六级要素概率时空分布特征,并以1月、7月为代表获得了不同地区、不同级别降水和气温异常发生频率。结果表明:降水和气温的六级异常分布存在显著空间不均匀性和年代际变化特征,1980—2009年,北方降水在1月出现特少、特多等级和7月出现特少、偏少等级的概率较大,南方降水出现6个等级的概率基本相同;全国气温在1月和7月出现正常略低、正常略高和偏高等级的概率较大。1980—2009年与1951—1979年相比,全国1月降水为特多、偏多等级和7月降水为偏少等级的站数明显增加,全国1月气温为正常略高、偏高和特高等级的站数明显增加,呈明显的年代际变化特征。     

深圳地区不同天气流型夏季短时强降水和闪电的时空特征

利用高时间分辨率的分钟级雨量资料及LS8000闪电定位仪地闪数据,对比分析2014-2017年台风型、低压型、西南季风型和切变线型天气系统引发的深圳地区夏季短时强降水和闪电活动,并通过分析降水和闪电的日变化、降水频次、闪电峰值、持续时间、雷达回波顶高等,探讨不同天气流型引发的降水和闪电的时空分布特征.结果 表明,四种天...     

Simulation of Extreme Climate Events over China with Different Regional Climate Models

During phase Ⅱof the Regional Climate Model Inter-comparison Project (RMIP) for Asia,the Asian climate was estimated from July 1988 to December 1998 using six climate models.In this paper,the abilities of six climate models to simulate several important extreme climate events in China during the last years of the last century were analyzed.The modeled results for the intensity of the precipitation anomaly over the Yangtze-Huaihe Valley during the summers of 1991 and 1998 were weaker than the observed values.The positive precipitation anomaly responsible for a catastrophic flood in 1991 was well reproduced in almost all simulation results,but the intensity and range of the precipitation anomaly in 1998 were weaker in the modeled results.The spatial distribution of extreme climate events in 1997,when severe drought affected North China and flood impacted South China,was reproduced by most of the regional models because the anomaly of the large-scale background field was well-simulated,despite poor simulation of high temperature areas in the north during the summer by all models.     

中国东部夏季雨型的人工神经网络集合预测

在BP(back propagation)人工神经网络方法的基础上,考虑到历史资料的个体差异及其年代际变化会影响到样本均值,由此使得中国东部夏季雨型模拟和预测效果产生差异,故引入交叉检验及集合预报思想,以改进人工神经网络独立预报方法.在利用不同历史样本资料建立人工神经网络模型,并进行交叉检验的同时,对预测年的雨型进行预测,可获得预测年的多次预测结果.该方法在中国东部夏季四类雨型的试验预报中表现出较好效果.     

NEX-GDDP降尺度数据对中国极端降水指数模拟能力的评估

利用1986—2005年中国地面气象台站观测的格点化逐日降水数据(CN05.1)评估了NASA高分辨率降尺度逐日数据集NEX-GDDP中21个全球气候模式在0.25?(约25 km×25 km)分辨率下对中国极端降水的模拟能力.选取年最大日降水量(RX1D)、年最大5 d降水量(RX5D)、湿日总降水量(PRCPTOT...     

1993—2004年华东部分地区酸雨的时空分布特征及其与气象条件的关系

分析华东地区15个酸雨观测站的1993—2004年数据资料,结果显示华东地区的酸雨灾害在全国范围内较为严重,其中以长江以南的浙江、福建地区尤为突出.1993—2004年华东地区降水的酸度呈现出先减轻后加重的趋势.降水量是影响华东酸雨的电导率和pH值的重要因素.pH值季节变化由高到低为夏、秋、冬、春,酸雨频率随季节的变化不显著.对同期15个观测站的电导率变化的分析显示,12年间华东地区降水的电导率呈现先稳定后变幅增大的趋势,降水酸度和电导率的年际变化存在显著的正相关关系.应当对影响降水酸度和电导率的相关大气成分加强监测与研究.     

基于多状态Markov链模式的极端降水模拟试验

文中建立了基于多状态一阶Markov链的逐日降水量随机模式式结合广义帕雷托分布(GPD)产生夏季逐日极端降水量的模拟资料,结果所显示的各种气候特征表明,绝大多数站点(尤其是中国东部多雨地区)都达到较高的精度.分析表明,该模式对中国东部极端降水特征的模拟能力在某些方面优于两状态一阶Markov链模式.对东部6个代表站模拟试验结果表明,月降水均方差、日降水极大值、月半均降水日数、日降水均方差、日平均降水量等指标与实况比较,均证明该模式对逐日降水量的模拟效果较好,基本模拟出降水量的各种特征.对中同东部78个代表站采用的两种模式模拟结果对比发现,除日平均降水量以外,月半均降水日数、日降水平均极大值都与实际观测结果较为一致,总体上优于两状态模式,说明用该模式在全国范围内模拟逐日降水特征尤其是极端降水特征有较高的町行性.例如,由其中6个代表站模拟资料所拟合的极端降水GPD模式具有较高的拟合优度.无论从门限值或重现期值来看都可发现模拟与实测结果有较好的相似性,且两者门限值的误差越小,重现期极值的差距也越小.证明Markov链模式对极端降水的模拟有广泛的适用性.     

西藏泥石流、滑坡时空分布特征及其与降水条件的分析

通过对1970~2006年西藏泥石流、滑坡的时空分布特征与降水条件分析,得出西藏地区泥石流、滑坡主要发生在藏东地区、喜马拉雅山南侧及沿雅鲁藏布江一线,每年6~8月是泥石流、滑坡多发时段,降水是诱发泥石流、滑坡的主要气象条件,发生泥石流、滑坡可能性与不同雨型、不同等级降水和与前期降水情况密切相关。该研究分析结论,为西藏泥石流、滑坡预警预报提供了参考依据。     

西藏泥石流、滑坡时空分布特征及其与降水条件的分析

通过对1970～2006年西藏泥石流、滑坡的时空分布特征与降水条件分析,得出西藏地区泥石流、滑坡主要发生在藏东地区、喜马拉雅山南侧及沿雅鲁藏布江一线,每年6～8月是泥石流、滑坡多发时段,降水是诱发泥石流、滑坡的主要气象条件,发生泥石流、滑坡可能性与不同雨型、不同等级降水和与前期降水情况密切相关。该研究分析结论,为西藏泥石流、滑坡预警预报提供了参考依据。     

长江下游地区汛期暴雨气候特征分析

根据2008-2013年我国暴雨统计结果, 分析了6 a间我国暴雨分布情况、变化趋势和演变规律, 结果表明:我国年降水量分布总体趋势由西北向东南依次递增, 西南地区东部、江汉地区、江淮地区、江南地区及华南地区是每年暴雨的多发区域, 华南南部(尤其是海南)为显著的暴雨多发区, 年暴雨日数常常超过10 d。我国每年平均暴雨日数为217.5 d, 以6-8月为最多; 平均每年出现39次主要暴雨过程次数, 其中8次由热带气旋登陆引起, 约有58%的主要暴雨过程出现在6-8月, 以7月最多; 每年平均出现特大暴雨26站次, 以华南居多, 年最大日降水量介于336.1~614.7 mm之间, 主要出现在6-10月之间。每年遴选出的强度强、范围大、影响显著的10次重大暴雨事件均出现在5-11月, 其中以南方暴雨占多数。

     

江淮梅雨期极端对流微物理特征的双偏振雷达观测研究

为研究梅雨期极端对流系统的微物理特征,利用2013—2014年江淮梅雨期间南京溧水S波段双偏振雷达探测资料和地面自动站小时降水资料,统计分析了两类极端对流降水系统的微物理特征及差异。这两类极端对流系统的定义基于地面降水强度和雷达回波顶高,分别为所有对流中降水强度最强的1%（R类:小时降水强度>46.2 mm/h）和对流发展高度最高的1%（H类:20 dBz回波顶高>14.5 km）。结果显示这两类极端对流系统仅有30%的样本重合,显示了二者之间的弱相关性。对于相同的反射率因子Z_H,R类极端对流系统的近地面差分反射率因子Z_DR通常较H类极端对流小约0.2 dB,表明R类极端对流具有较小的平均粒径。结合双偏振雷达反演的粒子大小和相态分布显示,虽然两类极端对流都表现出海洋性对流降水特征,但R类极端对流较H类极端对流的总体雨滴粒径更小而数浓度更高,导致R类极端对流系统的地面降水更强。与R类极端对流系统相比,H类极端对流系统的上升运动更强,将更多的水汽和过冷水输送到0℃层以上,有利于形成更大的冰相粒子（如霰粒子等）,并通过融化形成大雨滴。以上研究表明,梅雨期降水强度和对流发展深度并没有必然的联系,极端降水主要是中等高度的对流引起。