中-吉-乌铁路(中国段)设计洪水的研究

根据中—吉—乌铁路(中国段)沿线近10个水文观测站40多年(建站一2000年)最大洪峰流量资料，对中—吉—乌铁路(中国段)最大洪峰流量设计值进行系统的研究。应用统计学导出的P—Ⅲ分布，预测了中—吉—乌铁路(中国段)最大洪峰流量不同概率设计值。这对于中—吉—乌铁路(中国段)工程设计和施工及未来铁路养护等具有重要的科学意义和工程价值。     

开放多相系熵密度平衡方程在暴雨预报中的应用

利用耗散结构理论的相关知识,从非平衡态理论的熵密度平衡方程出发,计算了2004年6月23日发生在湖南西部和北部地区暴雨发生前24h至暴雨结束前12h每隔6h对流层中低层的熵变场。通过对各个不同时刻的熵变场的分析与比较,讨论了熵场变化与暴雨区域、强度及其演变之间的关系,为暴雨强度和落区预报提供了参考指标。     

位涡理论在暴雨分析研究中的应用

介绍了位涡的概念、分类及位涡理论研究的发展概况及其在暴雨中尺度诊断分析中的应用，分析了不同类型暴雨过程位涡研究结果，表明位涡在暴雨过程中的时空变化对确定暴雨的落区和强度有一定的指示意义，为内陆地区暴雨中尺度分析研究提供更多的诊断方法。     

可降水量资料反演及在暴雨数值模拟中的初步应用

通过同化可降水资料改善模式初始湿度场从而提高暴雨模拟与预报效果。首先应用适时回归方法反演大气可降水量资料，然后以1998年6月18—19日暴雨模拟为例，采用变分同化方法研究了可降水量资料在暴雨数值模拟中的作用。数值模拟结果表明：1)MM5模式中同化可降水量资料后，对于雨带位置的模拟效果起到很大的改善；亦可改进暴雨降水强度的模拟效果，改进程度与降水参数化方案有关。2)同化可降水量资料后，明显改善初始湿度场，在一定程度上缓解旋转加强(spin up)问题，从而有效地提高降水模拟效果。3)降水模拟对参数化方案的选取同样敏感，改进初始湿度场的同时应该选择相应的降水参数化方案。     

地基GPS水汽资料在石家庄一次暴雨过程中的应用

利用石家庄市地基GPS可降水量和逐时高时间分辨率地面气象资料,对2006年8月14日发生在石家庄地区的一次暴雨天气过程进行了分析。结果表明:此次暴雨发生前高能高湿,可降水量有一个缓慢积累过程;暴雨期间可降水量达最大,且可降水量极大值出现时间与降水强度吻合;降水结束后可降水量迅速下降。     

地基GPS水汽资料在石家庄一次暴雨过程中的应用

利用石家庄市地基GPS可降水量和逐时高时间分辨率地面气象资料,对2006年8月14日发生在石家庄地区的一次暴雨天气过程进行了分析.结果表明:此次暴雨发生前高能高湿,可降水量有一个缓慢积累过程;暴雨期间可降水量达最大,且可降水量极大值出现时间与降水强度吻合;降水结束后可降水量迅速下降.     

广义帕雷托分布在重庆暴雨强降水研究中的应用

引进广义帕雷托分布(GPD),借助于现代L-矩估计方法,模拟重庆地区极端降水事件,推算一定重现期的极端降水量分位数。模拟试验表明,基于超门限峰值法(POT)的GPD不但计算简便,而且基本不受原始序列样本量的影响,具有全部取值域的高精度稳定拟合(包括高端厚尾部),与GEV模拟结果相比,GPD具有更高精度和稳定性,更为实用。     

熵平衡方程及其在短时降水预报中的应用

本文推导出了湿大气下的熵平衡方程 在分析了1983年7月1日苏北大暴雨过程的湿总温度后发现,湿总温度梯度的负值区能够预示短时内发生的降水,并且负值区制约着中尺度雨团的移动。     

类比法在暴雨灾害损失定量预估中的应用

从致灾因子角度,通过系统分析暴雨与其造成的灾害损失之间的关系,提取致灾关联度较高的暴雨因子,采用正态分布概率密度函数和最小距离法,建立区域性暴雨强度评价模型。在此基础上,通过分析历史暴雨个例之间灾害损失的相似性,采用类比法,建立了湖北5—9月暴雨灾害损失定量预估模型。2008—2009年的试验结果表明,类比法可作为暴雨灾害定量损失预估的实用方法。     

基于雷达资料的上海地区暴雨面雨量计算及应用

根据上海地区小时雷达资料的定量降水估测(quantitative precipitation estimation,QPE)网格产品和经过质量控制的自动站雨量资料进行暴雨面雨量计算方法研究,计算方法为:将暴雨区内自动站周围9个网格点的QPE平均值作为自动站的雷达估测雨量,计算各测站雨量与雷达估测雨量的差值,用克里金插值方法将差值场插值到雷达降水估算产品相同的网格点上,再将网格点上残差插值数据加上网格点上雷达估测雨量,得到各网格点用自动站订正后的雷达估测小时雨量资料。文中24个典型暴雨各测站订正后QPE与实测雨量的平均绝对误差比订正前减小了27%;两个典型暴雨主要降水阶段经国家气象站资料订正后QPE与实测雨量的平均误差比订正前减小了33%～39%,暴雨过程总雨量经国家气象站资料订正后减小了34%～59%。根据以上方法得到的网格点雨量计算和绘制上海地区2007—2015年24个典型暴雨降水区域的小时面雨量值和图、过程面雨量值和图、行政区和水利片面雨量值和图。最后基于.NET Framework 4.0基础架构软件开发平台,使用Microsoft Visual Studio 2012和Microsoft Visual Studio软件开发工具制作"基于雷达资料暴雨面雨量自动化计算查询系统",供业务科研人员实时查询和计算。     

一次暴雨过程的EOF分析

在用21层η坐标细网格模式对1998年7月21～22日发生在武汉地区的一次持续性特大暴雨过程数值模拟的基础上， 利用较高时空分辨的模式输出结果对暴雨过程做经验正交函数分解（EOF分析）尝试。结果表明:EOF第1主分量的空间分布代表典型的暴雨环境背景场的低值系统；EOF第2主分量的空间分布与人字形切变线（西部为冷式切变，东部为暖式切变）相联系，是影响这次暴雨的重要形势场；利用相轨线分析方法发现，暴雨过程中EOF第1主分量和EOF第2主分量的时间系数在暴雨临近阶段，两者正相关，激发暴雨，在暴雨后期两者负相关，促使这次暴雨趋于减弱结束。     

重庆暴雨面积估测技术应用

运用距离权重反比法对重庆市气象自动观测站的雨量资料进行格点化处理,采用地球椭球体梯形面积的计算方法计算出暴雨面积,对重庆市2007—2016年的各次区域暴雨天气过程进行暴雨面积估测,计算出的暴雨面积能真实反映暴雨的影响范围,并充分证实了重庆市2014年的"9·17"区域暴雨是该年重庆市影响范围最大的暴雨。通过对暴雨面积的估测,分析重庆市近10 a的暴雨面积变化趋势,反映出其总体呈增大的趋势。     

2009年河南一次大暴雨过程的涡度方程诊断分析

利用NCEP／NCAR再分析格点资料、常规气象资料及中尺度WRF模式,对2009年8月28—30日发生在河南南部的一次暴雨过程进行中尺度数值模拟及诊断分析。结果表明,WRF模式对此次暴雨过程模拟效果较好,模拟物理量能够较好地反映暴雨的实际特征,模拟暴雨强度及落区与实况较一致。高空槽、副热带高压、超低空东风急流及低层风切变是此次暴雨的主要影响系统。利用涡度方程对暴雨过程进行诊断分析发现,涡度方程各项收支中,涡度平流作用与辐合辐散作用对涡度局地变化的贡献最大,垂直输送项与扭转项对涡度局地变化的贡献较弱。涡度平流项对中低层涡度局地变化表现出正反馈作用,垂直输送项、扭转项及辐合辐散项起着负反馈作用。涡度平流作用使得中低层气旋武环流加强,有利于中低层辐合加强,局地涡度增加。垂直输送项、扭转项及辐合辐散项使得低层辐合减弱,气旋性涡度减小。此外,利用垂直螺旋度等模拟产品对暴雨诊断分析发现,暴雨落区与垂直螺旋度大值中心、水汽通量散度负值中心等相对应,此次暴雨正是在良好的动力、水汽及热力条件下产生的。     

天津地区设计暴雨强度的推算与适用

设计暴雨是防洪和排水设施建设的重要基础,完善设计暴雨是加强应对区域洪水和城市内涝灾害风险的重要保障。由于一般气象站的暴雨观测资料不足以推算城市排水所需的设计暴雨强度,因此研究如何最大限度地利用常规观测资料,对于在空间上细化城市排水设计暴雨具有重要意义。该文选取天津市区和塘沽两个具有长年分钟雨量资料的气象站,基于年最大值和年多值两种数据采样方式对暴雨强度进行推算,并分别编制了暴雨强度公式。与天津市区相比,塘沽的暴雨强度明显偏大,其在市政排水设计上不宜采用与天津市区相同的标准,否则将面临更大的暴雨内涝风险。对比分析两种暴雨强度公式计算值表明:当标准为2~10年一遇时,基于年最大值采样法的暴雨强度公式在排水设计上具有适用性,即利用常规观测资料推算的设计暴雨强度在排水设计方面的适用范围。这为在空间上进一步细化城市排水设计暴雨提供了参考。     

1961-2008年京津冀地区暴雨的气候变化特征分析

利用北京市、天津市和河北省1961-2008年逐日台站降水资料,采用经验正交函数分解（empirical orthogonal function）、Morlet小波、曼-肯德尔（Mann-Kendall）突变检验等方法,统计分析了京津冀地区暴雨量及暴雨频次的气候变化特征。结果表明：气候态下,京津冀地区暴雨量及暴雨频次沿地形呈东南多—西北少的分布型,暴雨发生时间相对集中在7月下旬和8月上旬。1961-2008年京津冀大部分地区暴雨量呈减少的趋势,且在1980年发生显著突变,2000年代以后暴雨量进一步减少。小波功率谱分析结果表明,京津冀地区暴雨量主要存在2-4a的显著主周期。该地区暴雨量EOF展开的前3模态显示,暴雨量主要呈全区一致变化以及东西反向、南北反向的空间变化特征。     

Analysis of Mesoscale Convective Systems Associated With a Warm-Sector Rainstorm Event Over South China

With multiple meteorological data, including precipitation from automatic weather stations, integrated satellite-based precipitation (CMORPH), brightness temperature (TBB), radar echoes and NCEP reanalysis, a rainstorm event, which occurred on May 26, 2007 over South China, is analyzed with the focus on the evolution characteristics of associated mesoscale-β convective systems (Mβcss). Results are shown as follows. (1) The rainstorm presents itself as a typical warm-sector event, for it occurs within a surface inverted trough and on the left side of a southwesterly low-level jet (LLJ), which shows no obvious features of baroclinicity. (2) The heavy rainfall event is directly related to at least three bodies of Mβcss with peak precipitation corresponding well to their mature stages. (3) The Mβcss manifest a backward propagation, which is marked with a new form of downstream convection different from the more usual type of forward propagation over South China, i.e., new convective systems mainly form at the rear part of older Mβcss. (4) Rainstorm-causing Mβcss form near the convergence region on the left side of an 850-hPa southwesterly LLJ, over which there are dominantly divergent air flows at 200 hPa. Different from the typical flow pattern of outward divergence off the east side of South Asia High, which is usually found to be over zones of heavy rains during the annually first rainy season of South China, this warm-sector heavy rain is below the divergence region formed between the easterly and southerly flows west of the South Asian High that is moving out to sea. (5) The LLJ transports abundant amount of warm and moist air to the heavy rainfall area, providing advantageous conditions for highly unstable energy to generate and store at middle and high levels, where corresponding low-level warm advection may be playing a more direct role in the development of Mβcss. As a triggering mechanism for organized convective systems, the effect of low-level warm advection deserves more of our attention. Based on the analysis of surface mesoscale airflow in the article, possible triggering mechanisms for Mβcss are also discussed.     

山东夏季两次切变线暴雨过程对比分析

利用常规观测资料、卫星云图、多普勒天气雷达和NCEP1°×1°再分析资料,对2012年7月30日和2013年7月9日山东出现的两次区域性暴雨进行了对比分析,结果表明：两次850 hPa切变线造成的暴雨,线状MCS(Mesoscale Convective System)组织化程度高,地面辐合线触发了暴雨的发生。不同的是:①“7〖DK〗·30”暴雨500 hPa影响系统为阶梯槽,副高位于朝鲜半岛以东;“7〖DK〗·9”暴雨为典型的东高西低形势,副高控制华东沿海;②“7〖DK〗·30”暴雨受一股较强的东南气流作用,将东海及西太平洋水汽输送到暴雨区,925 hPa水汽通量散度和最强上升速度较“7〖DK〗·9”暴雨分别大-10 g〖DK〗·hPa-1〖DK〗·cm-2〖DK〗·s-1和-0.2 Pa〖DK〗·s-1,“7〖DK〗·9”暴雨由低空西南急流将南海的水汽输送到暴雨区,925 hPa水汽通量和比湿较“7〖DK〗·30”暴雨分别大2~4 g〖DK〗·cm-1〖DK〗·hPa-1〖DK〗·s-1和2 g〖DK〗·kg-1;③两次暴雨过程MCS发生发展过程、形成方式和成熟期组织结构存在显著差异,“7〖DK〗·30”暴雨是对流单体独立发展逐渐合并成β中尺度,最终形成α中尺度对流系统,“7〖DK〗·9”暴雨为多个对流单体合并为β中尺度系统。通过分析得出,切变线暴雨触发机制应着眼于地面辐合线的形成和加强以及冷空气侵入引起的锋生。     

远距离台风影响陕北突发性暴雨成因分析

该文对2002年7月4～5日发生在陕西子长县受远距离台风影响而产生的突发性暴雨进行了诊断分析。结果表明:子长特大暴雨是由于β-中尺度强对流云团在子长重复出现而产生的。中低纬度系统的相互作用形成了有利于中尺度强对流云团在子长生成、发展和重复出现的水汽条件、不稳定条件、动力条件和天气尺度环流背景。湿位涡诊断分析表明:当台风向西北方向行进时, (1)暴雨区对流层低层MPV1负值发展的同时伴随对流高层MPV1正值的发展, 为对流层低层不稳定能量的充分积累创造了条件;(2)暴雨区形成有利于中尺度强对流云团生成发展的湿位涡正压项、斜压项垂直结构配置;(3)850 hPa等压面上MP V2等值线密集区和MPV1=-2 PVU中尺度强对流不稳定核心区形成耦合, 耦合区对下游中尺度强对流云团发生发展指示意义明显。当台风向北偏东方向行进时, 暴雨区对流层低层和高层形成双层不稳定;850 hPaMPV2等值线密集区东移, 暴雨区MPV2正值发展, 积累的对流不稳定能量在子长形成集中猛烈释放。     

基于层次分析法的朔黄铁路暴雨灾害风险评估

选取2016—2020年朔黄铁路沿线40套自动气象站降水资料,结合周边国家站区域站近15年资料、行政区县地理信息、社会经济信息等,基于ArcGis技术,采用层次分析法等方法,从暴雨灾害的致灾因子危险性、孕灾环境敏感性、承灾体易损性3类因子构建了朔黄铁路暴雨灾害风险区划模型,并绘制了朔黄铁路暴雨灾害综合风险区划图。结果表明：朔黄铁路沿线暴雨灾害风险划分为高、次高、中、低4个等级,整体呈东部高于西部;4个高风险段与朔黄沿线各工务段收集的暴雨高发信息基本一致,该研究成果对于朔黄铁路暴雨灾害预报预警具有较好的参考作用。