安康及石泉水库入库流量变化特征及汛期预测

利用安康及石泉水库2000—2011年逐日入库流量及对应时段安康及石泉流域观测站逐日降水资料,分析了安康及石泉水库入库流量的变化特征及其与流域面雨量的关系。结果发现,安康及石泉入库流量主要集中在7到10月,极端入库流量在7—9月的出现频率最大;入库流量变化与其流域面雨量关系密切,其中6—10月,逐日入库流量与面雨量呈显著正相关;随着面雨量的增长,入库流量呈阶段性增长趋势,安康水库入库流量分别在流域面雨量达到20 mm和40 mm时显著增加,石泉水库入库流量则分别在流域面雨量达到15 mm和30 mm时大幅增加;建立了引入降水累积效应的汛期安康及石泉水库入库流量预测模型,经检验表明模型能较好地模拟入库流量的实际变化,对电力部门汛期水量调度有参考价值。     

2005年汉江秋汛气象水文特征分析

利用气象卫星、常规气象观测资料和水文部门提供的中尺度水情观测资料对2005年汉江秋汛进行气象水文特征分析。得出如下结论:汉江秋汛与西太平洋副热带高压的位置、强弱密切相关;在汉江上游整个流域累计面雨量达到100mm以上,如果汉江上游地区再出现一场强暴雨,将造成汉江流域发生较大的洪水;汉江上游强降水是由中尺度系统造成的,中β暴雨云团存在合并-加强-分裂的过程,其合并加强的方式有气旋式和追赶式两种;2005年汉江秋汛是仅次于1983年的大洪水,洪水的形成与降水和地质条件密切相关;汉江上游洪水的流量差与区域降水的累积值有很好的相关,洪峰由区域性的强降水造成;汉江上游洪水传播的时间具有一定的规律,由石泉到丹江口水库洪水传播的时间为36～48h,其中石泉到白河平均传播时间为24 h,白河到丹江口传播时间为12～18 h;根据降水预报,运用库容和水位的统计关系,按照一定的算法可以预测水库水位。     

汉江上游汛期面雨量气候特征

利用汉江上游流域21个测站1971~2011年汛期(5~10月)逐日降水资料及安康和石泉2000~2011年逐日库流量资料,采用距平分析、Morlet小波分析、Mann-Kendall检验、相关分析及重标极差R/S分形等方法,系统地分析了汉江上游流域汛期面雨量的气候变化特征和未来趋势。结果表明:汉江上游流域汛期降水主要集中在7~9月,月、日面雨量极大值均发生在7月;20世纪80年代为汉江上游流域丰水期,90年代为明显少雨期,进入21世纪以来降水逐渐增长,突变点为2005年,面雨量总体呈不显著增长趋势;强降水主要集中在7月和9月,且日面雨量在50.0 mm及以上的强降水,仅7月就占了一半以上;7月和9月发生3 d以上集中强降水过程的频次显著偏高,20世纪80年代为集中强降水过程的频发期,90年代频次明显下降,21世纪以来频次明显增多,这与汉江流域汛期面雨量的年代际变化趋势相一致。另外,Hurst分形指数为0.690,表明未来汉江上游流域汛期面雨量具有持久性和长效记忆效应,未来雨量虽仍存在着增加趋势,但其变化具有较大的不确定性。     

近30多年汉江流域面雨量时空变化特征分析

利用汉江流域1967-2000年逐日面雨量资料,分析了汉江流域及其上游、中下游和唐白河流域三个区间面雨量的平均值、极值、降水频次、连续强降水等特征值。结果表明,汉江流域面雨量季节性明显,存在夏汛与秋汛之分;该流域面雨量,20世纪80年代主要为高值期,90年代为低值期,2000年后又进入一个相对高值期,呈11年左右年代际变化;该流域面雨量年变化曲线为较对称的单峰型,峰顶在7月;该流域(连续)强降水主要出现在4-10月,夏季最多,秋季仍可出现相当明显的降水。     

蓄水型人工增雨效果检验

利用1960～2007年古田水库的雨量资料和入库流量资料,采用非随机化试验方案,根据水库流域面雨量、入库流量和径流系数的变化开展蓄水型人工增雨效果检验。结果表明,在水库流域开展科学的蓄水型人工增雨,使1350km2水库流域面雨量增加18.87%,绝对增加22.4mm,总降水量增加3024万m3,径流系数提高9.31%,入库流量增加29.95%,绝对增加5.17m3/s,总入库流量增加1359.395万m3。改善了水库流域生态环境,提高了地表土壤的湿润度,使径流系数增大,使得入库流量相对增值比水库流域面雨量相对增值大。蓄水型人工增雨的经济效益大于"抗旱型"人工增雨。     

HBV模型在汉江流域的适用性研究

利用区域气象资料、水文资料、土地利用资料,运用HBV模型对陕西安康水电站上游汉江流域进行日径流深模拟并尝试确定致灾临界面雨量值。结果表明:HBV模型在安康水电站上游流域具有较好的适用性,在率定期模型对日径流深模拟的确定性系数为0.84,Nash效率系数为0.72,验证期确定性系数为0.87,Nash效率系数为0.75;通过安康水电站逐日水位资料,根据不同基础水位,确定了安康水电站上游流域24h临界面雨量值,此值可为水电站汛期防汛泄洪工作提供有益参考。     

长江上游中小洪水天气学分型及特征

基于1981—2012年宜昌水文站流量资料,普查出128例长江上游中小洪水过程。然后,利用国家气象站雨量资料和NCEP再分析资料,从环流背景出发,结合降水特点,将上述中小洪水过程分为纬向环流型、经向环流型、两高之间型和偏东气流型,其中经向环流型又分为贝湖槽类和东北槽类。最后,归纳各类天气型的主要影响系统、物理量特征、洪水特征,并建立天气学模型。分析表明:纬向环流型新疆北部低槽比常年同期偏强,经向环流型贝湖槽类和东北槽类分别是贝加尔湖低槽和东北地区低槽比常年同期偏强,两高之间型则是在青藏高压与副热带高压之间形成切变,偏东气流型受台风影响较多;致洪强降水一般发生在高层辐散、可降水量较大、中层正涡度且水汽通量辐合、中低层有暖平流的区域;从各型日最大流量增幅及过程流量平均增幅看,纬向环流型最大,偏东气流型最小。     

2011年渭河和汉江上游秋汛期环流特征及暴雨致洪成因

利用气候统计和天气分析方法,结合气象和水文资料,对2011年9月华西秋雨的时空分布特点、大尺度环流形势及相关流域的洪水与秋雨关系进行了分析。结果显示,2011年华西秋雨主雨区位于渭河、汉江上游及渠江流域,雨区集中和强降水时段集中是2011年华西秋雨的主要特点。分析大尺度环流表明,欧亚中高纬度地区位势高度距平场从西北到东南呈现"+-+"的典型波列分布,副热带高压的东西摆动和稳定维持直接影响雨带位置变化,西风槽与高原槽的叠加导致了大范围的强降水。渭河和汉江上游流域水位变化与流域强降水过程有很好的对应关系。与秋汛期历年洪涝年比较,2011年渭河和汉江上游流域秋汛期总降水量低于2003年,但暴雨过程集中、强度大导致该流域出现自1983年以来最大洪水。     

长江上游中小洪水月分布特征及天气成因

基于1981~2012年宜昌站日均流量、长江上游287个气象站逐日雨量及NCEP再分析资料,选取长江上游中小洪水过程128例,分析其洪水、致洪降雨月分布特征,并研究其天气成因。结果表明:长江上游流域中小洪水多发于7~9月,且过程持续时间6~9月呈逐渐变长趋势,其中过程洪量7月最大,洪峰流量及次洪量最大值出现在8月。6月副热带高压(以下简称副高)及南亚高压偏东偏南,贝加尔湖槽引导冷空气南下,与西南急流在重庆—宜昌、乌江汇合,造成降水各子流域分布不均,中心位置偏东,强降水日数少但强度较大;7月副高及南亚高压西伸北抬,中高纬地区多短波槽活动,西南气流强盛,辐合区范围大,造成降水范围广且分布均匀,强降水日数多;8月副高进一步西伸北抬,中高纬环流平直,辐合中心位于长江上游流域西北部,配合高热高湿的环境场,造成降水分布不均匀且局地性强,中心位于岷沱江,过程面雨量大;9月以后,副高继续西伸,南亚高压南压东移,受深厚东北槽影响,地面冷空气活跃,西南暖湿气流减弱,降水中心位于岷沱江、嘉陵江,强度减弱,过程面雨量小。     

2013年“菲特”台风暴雨的水汽和螺旋度分析

利用常规资料、自动站资料和NCEP/NCAR1°×1 °每日4次的再分析资料,对2013年“菲特”台风暴雨的水汽和螺旋度做了分析,发现“菲特”影响期间:6日20:00-7日08:00降水主要出现在浙南,是由台风外围环流和本体造成的,水汽主要是台风本体环流输送;7日08:00-20:00降水主要出现在浙东沿海和浙北,是由“菲特”台风消亡后形成的倒槽和“丹娜丝”东风气流形成,水汽主要是由“菲特”台风倒槽形成的东南气流和台风“丹娜丝”形成的偏东气流输送;7日20:00-8日08:00降水主要出现在浙北,是由台风残留云系、偏东急流以及弱冷空气共同影响造成,水汽主要是由台风“丹娜丝”形成的偏东气流输送.850 hPa垂直螺旋度则反映出大值区和强降水落区有很好的对应关系;暴雨区中低层均有明显的正螺旋大值区,大值区中心位于950～ 850 hPa之间,而且在台风本体引起降水时垂直螺旋度明显大于其它时段.     

流域洪涝预报研究

提出了一个应用水文上降水产生流量过程线的变化原理,仅用降水资料来推算流域洪涝指数,用量化指标来预报未来流域洪涝强度的研究思路和方法。利用流域内测站雨量计算出流域的有效综合面雨量(考虑了前一段时间内的逐日流域面雨量的不同贡献)。复核流量(或水位)等洪涝有关资料与流域有效综合面雨量的关系,最终确定出各级洪涝指数的流域有效综合面雨量的大小。在实际预报业务中,利用流域的实况面雨量和预报面雨量计算出未来流域某日的有效综合面雨量,对其值与已确定的各级洪涝指数的有效综合面雨量大小进行比较分析,最终判断未来流域可能出现的洪涝等级和强度。     

2020年8月黄河中游致洪暴雨气象水文特征

利用ECMWF提供的ERA5再分析资料(分辨率0.25°×0.25°)和黄河流域加密的气象水文实况资料,分析了降水集中期的气象水文特征。结果表明:平均中纬度低槽、南亚高压和阻塞高压偏强,副热带高压位置偏西、偏北,且异常偏强是造成2020年8月黄河中游持续性强降水的主要环流背景;水汽输送较常年同期偏多,来自东海和孟加拉湾的东南和西南暖湿气流沿副热带高压边缘不断输送到黄河中游地区,并和中纬度低槽携带的冷空气在此交汇形成持续性的强降水。水文特征分析表明,导致潼关水文站出现3次洪水的较大面雨量,主要来源于潼关以上的8个子流域;2020年8月的洪水超过2011年9月的,为潼关站近20 a来的最大的洪水过程;5号和6号洪水连续超过编号标准的时长,为120 h和44 h,最大流量达6 300 m³·s^-1;流量开始增加的时间落后降水开始的时间12 h~3 d,峰值落后降水结束的时间12 h~4 d;黄河支流水文站的流量峰值与水文站所在子流域降水范围、量级呈正相关,流入潼关站的流量从大到小依次为龙门站、华县站、状头站和河津站。历史对比表明,2020年8月黄河中游累积面雨量为近30 a来最大,北部6个子流域面雨量表现更为极端,降水持续时间更长。     

汉江中上游流域面雨量预报方法

汉江是水电部门开发利用的重要资源 ,也是防汛抢险的重点对象。利用 MM5中尺度数值模式输出降水资料 ,应用雨强面积加权法 ,作安康水库上游——汉江流域面雨量预报。试验表明 ,该方法较客观地刻画了一次降水过程或某时段内雨强的分布情况。作为水库调蓄调度 ,是个重要的参考量。作为正确评判某个区域某次降水过程 ,也是客观度量方法之一。     

近75年丹江口水库入库流量时间变化特征与气候成因

使用近75年（1930-2004年）丹江口水库年平均入库流量资料和近45年（1960～2004年）丹江口水库流域100个气象（或水文）站点08-08时平均面雨量资料,对丹江口水库入库流量的时间变化特征与气候成因进行了分析。结果表明,20世纪30、50-60年代丹江口水库流量相对偏大,而40、70、90年代其流量相对偏少,90年代后丹江口水库来水偏少特别明显,这与汛期（5～10月）气候背景、强降水时空分布及走向存在较大关系。     

清江流域、长江上游面雨量与致洪关系分析

利用1988～1998年清江流域面平均降水量与清江隔河岩电站水库入库流量、1998年长江上游各流域面平均降水量与长江宜昌站洪水流量的关系进行分析,结果表明:利用长江上游各流域面降雨量作因子建立的统计回归方程,对长江宜昌站洪峰的预测预报具有一定的实际意义,特别是在面雨量预报具有一定精度的情况下,可作为气象与水文相结合的预测预服服务切入点之一.     

海南岛秋汛期降水的时空分布特点及其环流特征分析

利用国家气象信息中心整编的海南岛18个市县测站的日降水资料和美国NCEP/NCAR的再分析资料,分析了1981—2010年海南岛秋汛期降水的异常及其环流特征。研究结果表明:海南岛汛期降水分布形态与华南其他各区存在差异性,双峰结构不明显,随着暴雨级别的提高,暴雨日分布形态的单峰现象愈加显著,峰值出现在秋汛期内。秋汛期降水在时间分布上存在差异性,尤其是10月上半月内,不同级别的降水逐候分布均出现了急剧变化。在空间分布上也存在显著差异,降水高值区出现在海南岛中-东部,整体均呈一致的自东向西逐渐减弱的分布态势。9月中旬后,华南至南海北部地区处冬夏季风交替时期,天气尺度冷暖系统交汇激烈,高低空天气系统的有利配置导致区域性强降水频频出现在这一时期。其中,南海北部低空风场的走向和风速的差异,及南亚高压的位置变化是10月上半月内降水出现急剧变化的主要原因。低空偏东强风带在南海北部的出现和逐候加强是秋汛期内最显著的环流特征。多个极端降水个例的环流分析也显示,强劲的低空急流是秋汛期特大暴雨的天气学特征中最显著的强信号,急流的存在为暴雨过程提供了充沛的水汽输入和辐合抬升条件,是触发秋汛期极端降水的关键原因。秋汛期南海地区的水汽输送通量值随季节的推进经历了偏南单中心-南北双中心-偏北单中心的演变。输送水汽的气流来自印度洋的西南季风支流,澳大利亚-印尼一带的偏南越赤道气流,大陆冷高压东南侧的东北气流和副高南侧的偏东气流。此外研究结果还表明,特大暴雨发生期间,南亚高压的主体多位于南海北部,相对气候平均态而言,东亚西风槽偏强,副高偏北偏强,偏东低空急流强劲,造成暴雨增幅的水汽主要来自大陆冷高压东南侧的东北气流,副高南侧的偏东气流和印度洋的西南季风支流的输送。     

2011年陕西省强秋淋天气分析

利用陕西省自动站实测的降水资料和美国国家环境预测中心提供的NECP/NCAR再分析资料,对2011年9月3—20日陕西省强秋淋天气的环流特征和动力热力学结构进行了诊断分析。结果表明：2011年的强秋淋天气具有持续时间长,累计雨量大,降水强度大,强降水日数多,气温持续偏低的特点。连阴雨期间副热带高压较常年同期强度偏强、位置偏西偏北,东亚大槽偏西,印缅槽偏强,即东亚大槽后部的偏北气流引导极地冷空气从贝湖南下至华北,同时印缅槽前和西太平洋副高西北侧的西南暖湿气流伸至115°E附近,陕西持续受冷暖空气交汇影响,出现近20d的强连阴雨天气。连阴雨期间,西太平洋副高的北抬南撤,急流在40°N附近维持和850hPa上南风的盛行都为连阴雨的形成提供了有利条件。另外,来自孟加拉湾和南海的水汽是这次连阴雨的主要水汽来源,假相当位温的高能区出现在105°E～110°E,能量锋区与此次连阴雨的雨带相对应,造成陕西省2011年强秋淋天气。     

“菲特”减弱时浙江大暴雨过程成因分析

文章利用常规观测和自动站加密、凉帽山高塔、雷达站及NCEP再分析等资料,分析了2013年10月7-9日1323号"菲特"台风登陆减弱后浙江异常强暴雨事件,得到:这次大暴雨过程是"菲特"减弱后,由于北侧的弱冷空气从近地层渗透流入,导致垂直涡度加强,上升气流增强,高层出流强,低层能量锋区堆积,辐合增强,诱生中小尺度系统而产生的;由于东侧"丹娜丝"的活动,使得浙江北部地区有持续强盛的偏东气流,提供了充沛的水汽和能量,近地层偏东气流和东北气流的辐合是强降雨的动力机制。偏东风明显增大比雨量增大有2 h左右的提前,水汽增加和减少与雨量增大和减小有6 h的提前;呈喇叭口状西高南高的杭州湾地形有迎风坡作用和地形辐合,对偏东、东北气流参与造成的降雨过程有增幅作用。由此,秋季台风雨量预报要考虑冷空气的加入可能引起的强降雨时间延长;盛行偏东风时,杭州湾海域风力明显偏大,可能引起周围地区的降雨增幅;用当地多源资料、边界层观测资料做暴雨预报局地性临近修正有很好的指导意义。     

安康地区一次突发性大暴雨天气过程成因分析

利用陕西自动站雨量资料、常规资料、NCEP1°×1°再分析资料及FY-2C卫星fno等资料对2007年8月6—7日发生在陕西安康地区的一次突发性大暴雨综合分析,结果表明：安康大暴雨是高空短波槽、低层切变线和副高外围西南暖湿气流共同作用产生的;中尺度对流系统（MCS）是此次暴雨的直接原因。垂直螺旋度的计算结果显示：700hPa等压面上正垂直螺旋度中心的移向和强度与降水落区及趋势变化有较好的对应关系,大暴雨出现在正垂直螺旋度中心附近。低层正、中高层负的垂直螺旋度配置为大暴雨的产生提供了有利的动力条件。     

低涡东北部一次暴雨的成因分析

2013年5月15-17日长江下游地区多地出现连续暴雨,数值模式检验显示雨量预报值误差较大。利用常规天气资料、NCEP 0.5°×0.5°格点资料和多普勒雷达资料,对这次暴雨过程进行了成因分析,结果表明:槽前西南气流、低涡切变和深厚湿层提供了有利的大尺度形势背景;低涡东北部产生的暴雨与低层东风急流的扰动和曲率增大密切相关,地面辐合抬升触发了上升运动;700 h Pa切变线和地面中小尺度辐合线的叠加处、925 h Pa水汽通量散度负值中心区都与暴雨区有较好的对应关系;多普勒雷达平均径向速度图像上显示强烈的辐合区,正、负速度区面积比达到1∶3,回波不断在辐合线处生成,下游地区出现"列车效应",强降水时段雷达回波强度为30~40d Bz,小时雨量达到16~20 mm。对比模式预报场,中低层偏东急流量级和气旋性弯曲偏小导致了暴雨区漏报,地面辐合线位置和强度的偏差造成了雨量中心位置的偏差,可通过与实况对比、雷达分析等手段对预报进行订正。