低频图在贵州汛期延伸期强降水预测中的应用

本文基于低频图方法对贵州省2011—2015年59次区域性强降水过程对应的500hPa低频流场进行EOF统计分析,建立贵州省强降水过程的统计预测模型,通过外推试验开展贵州2016年汛期延伸期强降水过程预测,利用回算试验的预测准确率评估该方法的本地适用性。结果表明:影响贵州强降水的6个低频关键区分别为贝加尔湖以西地区(40°~70°N,80°~110°E,1区)、贝加尔湖以东地区(40°~70°N,110°~150°E,2区)、中国西南地区东部至华中地区(25°~40°N,100°~120°E,3区)、西太平洋地区(10°~40°N,120°~140°E,4区)、孟加拉湾地区(0°~25°N,70°~100°E,5区)和中国南海地区(0°~25°N,100°~120°E,6区)。当1、4区出现低频反气旋,3、5区出现低频气旋,2、6区有配合其它关键区的低频系统活动的环流配置为贵州省强降水过程预测模型。2016年汛期强降水过程进行预测试验的预测准确率为39.2%,表明低频图方法在贵州省强降水过程预测中的应用效果较好。     

贵州气候业务现状与发展趋势分析

气候轨道业务包括月、季、年和年际尺度的气候系统监测与诊断、短期气候预测、气候系统影响评价、气候应用与服务、气候资源开发利用等。通过对贵州省气候轨道业务现状的分析,介绍了目前贵州气候轨道工作存在和需要解决的若干问题,展望了今后的发展目标。     

贵州省近30a秋风的气候特征分析

利用1981—2010年30 a贵州省78站逐日日平均气温数据和NCEP/NCAR逐日的再分析资料,采用合成、EOF分解、傅立叶滤波等方法,分析了贵州省秋风的气候特征。结果表明:贵州省秋风天气强度有自西向东部或向东南部、东北部递减的分布规律。贵州省异常秋风过程次数的空间分布表现为全省各站呈同位相变化,进入2000年后,秋风过程次数由全省秋风偏弱偏少型转为全省秋风偏多偏强型。在环流场上,纬向西风在不断东移的过程中不断分裂出短波槽引导冷空气南下影响贵州,形成秋风天气过程,因而造成的秋风过程时间较长,强度较大。对秋风过程的环流场进行滤波表明:1波对于秋风过程有着十分显著的影响,而1波、2波在时间上的配合对于秋风过程也非常重要。     

贵阳汛期旱涝演变特征及未来趋势预估

首先对贵阳近500 a（1470—2008年）旱涝等级资料进行增补,利用该资料进行等级序列展开频次和多尺度分析。结果表明：近58 a,贵阳出现极端旱、偏旱的频次明显高于过去近500 a的平均状况;汛期出现偏旱和旱的次数明显增多,旱重于涝的趋势非常明显。从年代际和百年际尺度看,210 a周期是贵阳旱涝振荡的主周期,而50 a周期是次周期,且20世纪80年代的干旱程度高于历史上任何一个年代;从年际和年代际尺度上,24 a周期是贵阳旱涝振荡的主周期,而7 a周期是次周期;汛期降水偏少,一般与旱灾对应一致,但若降水偏多,对应汛期各月降水分布均匀,则不一定对应涝灾。最后,结合诊断结果,借助IPCC AR4最新的模式预估数据集,预估贵阳汛期降水在未来10 a左右将处于旱涝交替频发期,之后至21世纪40年代中期将处于少雨阶段,可能会出现较长时期的干旱。     

夏季西太平洋副高特征及对湖泊水量变化的影响

采用NCEP/NCAR再分析资料、热带气旋频数和洪泽湖自然入湖水量等资料,借助EOF展开、相关分析等技术手段,对西太平洋副热带高压(WPSH,West Paeific Subtropical high)月、季、年变化特征以及对水文过程的影响等进行分析.结果表明:WPSH形态的显著特征表现为在暖季的北进和冷季的南退;随着WPSH脊线指数在暖季明显地呈现北进趋势,热带气旋源地发生频数也存在明显的增加趋势,并同步地在8月达到最大值;洪泽湖自然入湖水量也同步地伴随着WP-SH脊线指数的北进(南退)而增(减),并在7-8月间达到最大值;夏季西伸脊点与夏季距平高度场第一个特征向量的时间系数之间呈较好的反位相关系;夏季WPSH脊线与第二特征向量的时间系数之间呈较好的同位相关系;副高的面积和强度变化与西伸脊点位置之间呈较好的反位相关系.     

贵州省地质灾害气象预警系统

从降水（特别是暴雨）是地质灾害的主要自然诱因这一基本事实出发，通过对地质灾害和对应气象资料的分析，探讨地质灾害的发生与气象条件之间的关系，提出了一套基于降雨量指标的地质灾害气象预警方法。作者综合考虑前期累积雨量、降雨类型和实时雨量等关键指标，建立了一定地质环境条件下灾害的气象预警模型。在此基础上，应用先进的软件技术开发研制了贵州省地质灾害气象预警系统，并于2003午汛期投入业务试运行，开展地质灾害气象预警眼务。该系统实时运行在气象业务网络环境中，高效稳定、功能全面．自动进行全省地质灾害气象条件的动态监测和模型计算，利用精细化乡镇雨量观测网和地质灾害隐患点资料，可实现对全省各地到乡镇一级的地质灾害气象条件预警，每日制作发布全省地质灾害气象条件预警报告，提供生动直观的预警图、表及相应的地质灾害隐患点信息：该系统经过在实践应用中不断改进完善，形成了以应用全省精细化乡镇雨量观测资料和针对地质灾害隐患分布的特色。该系统投入业务运行以来建立了汛期业务值班制度，向省委首政府、国土民政等有关部门进行有效的地质灾害气象预警服务，对系统运行情况进行地质灾害实例检验取得了较好的预警效果，服务工作取得了明显的社会效益。由于该系统的开发主要是从气象条件的角度出发，虽考虑了地质灾害隐患的分布情况，但对导致地质灾害发生的地喷环境条件的分析应用还显不够。最后，作者也指出了需要进一步改进的方向。     

贵州近49 a冬半年降水变化及少雨年成因浅析

利用贵州省32站逐日降水观测资料和NCEP/NCAR再分析资料,对贵州1961-2009年冬半年降水的时空分布变化特征展开分析,通过对贵州雨季结束期、环流形势、湿度场、水汽通量散度场、流场等要素的变化特征分析,探寻少雨年成因.结果表明:贵州冬半年降水量仅占全年雨量的21.4％,空间分布特点为省之西北部最少、东南部边缘最多,其中相对多雨区主要分布在省的中东部和西南局部;EOF展开发现,全省冬半年降水量的空间分布具有一致性,但在省的西北部、东南部和南部边缘的空间分布年变化剧烈,而中东部地区降水量的空间分布相对稳定少变;冬半年降水具有明显的多尺度特征,18 a周期是主周期,6a周期是次周期;同时发现雨季结束早,是贵州冬半年少雨干旱的一个前兆信号;贵州及其邻近区域上空冬半年的水汽匮乏、对流活动偏弱以及西太平洋副热带高压偏西偏强的共同作用,导致了贵州冬半年的少雨干旱.     

贵州省未来气候变化(2018—2050年)预估分析

针对贵州省年平均降水量,年平均气温,年平均最高气温和年平均最低气温四个特征量,从空间分布上的定性比较,从年际、年代际的时间演变比较以及从泰勒图的定量比较来看,RegCM4模式的模拟效果优于CMIP5模式,因此本研究在RCP4.5排放情景下利用RegCM4模式数据预估未来2018—2050年贵州省年平均降水量,年平均气温,年平均最高气温和年平均最低气温。结果表明:21世纪Ⅰ阶段(2018—2028年)相对于基准期年平均降水在全省大部地区均是偏少的,偏少幅度在8.5%以内,其中贵州省北部地区偏少幅度最大;21世纪Ⅱ阶段(2029—2039年)相对于基准期贵州省中西部降水偏少东部降水偏多,变化幅度基本上在7%以内;21世纪Ⅲ阶段(2040—2050年)相对于基准期贵州省南部和东部降水偏少西北部降水偏多,变化幅度基本上在7.5%以内。贵州省21世纪Ⅰ阶段、Ⅱ阶段、Ⅲ阶段年平均气温、年平均最高气温和年平均最低气温相对于基准期均是偏暖的,偏暖幅度在0.6～1.3℃之间,越到后期,偏暖幅度越大,且空间差异不大。     

贵州望谟河流域径流量的延伸期预报试验

由于极端天气事件导致灾害频发,为延长洪水预见期,以望谟河流域为例,利用DEM数字高程资料、土地利用数据、土壤数据、气象数据等驱动SWAT水文模型,对流域水文循环过程进行了模拟,并采用2016～2018年逐日和2010～2018年逐月望谟水文监测站实测径流数据进行了率定和验证。同时基于CFSv2模式,采用双线性插值法得到延伸期时段望谟站2019年6月1日起报的未来45d的降水预报产品,与实况数据作对比分析,并与SWAT模型耦合进行了延伸期时段的径流量耦合预报。结果表明:(1)望谟河流域日尺度模拟中,率定期确定系数R2和Nash-Sutcliffe系数NSE均为0.75,验证期R2=0.61,NSE=0.55,月尺度模拟中,率定期R2=0.85,NSE=0.81,验证期R2=0.80,NSE=0.74,无论日尺度或月尺度,百分比偏差PBIAS的绝对值均在5%以内,模拟效果较好,可满足应用要求;(2)以2019年6月1日为起报日得到的CFSv2未来10～45d降水数据,CFSv2降水预报过程与实况趋势总体一致,强降水过程时段偏差在1～3d左右,但日降水量级的预报值偏小,说明需对CFSv2模式产品进行系统误差订正。基于SWAT模型与CFSv2降水预报产品的径流量耦合预报在未来10～15d内的变化趋势与实测值一致,尤其在未来10d左右模拟趋势效果最好;(3)对比6月10～13日不同起报日的降水数据,4个起报时刻对于未来10d强降雨过程均有稳定的预报信号,以6月10日作为起报日的径流量耦合预报于提前10～20d效果较为稳定,但由于降水预报量级偏小,致使径流量的模拟量级也偏小。研究成果为延伸期时段水文气象耦合模式的洪水预报试验研究提供了参考。      

中国雨日数的气候特征及趋势变化

使用国家气象信息中心整编的全国2 425个观测站1961年1月—2013年2月的52 a逐日降水观测资料,美国气象环境预报中心(NCEP)和美国国家大气研究中心(NCAR)资料。通过计算气候场、雨日概率、倾向值、M-K突变检验等现代统计诊断方法,研究了中国各等级雨日数的年、季节的时空分布特征和不同等级雨日数的趋势变化特征以及相关的背景环流。得到以下结论:(1)中国年总雨日数高值区在四川东部、贵州、江南及云南西南部,以小雨日数占比最高;中雨、大雨日数高值区在江南东部和云南西南部;50 mm以上雨日数中心分别在华南沿海和闽—浙—赣交界,前者强后者弱;(2)年内总雨日概率分布表现为3类:平缓型、单峰型、双峰型,南方地区除云南外均为平缓型;西藏东部、川西、陕甘宁3省南部、青海东部为双峰型;全国其余地区为单峰型;(3)中国季风区小雨日数在1970s末—1980s初发生突变,呈趋势性显著减少,除东北外,四季均减少,以秋冬季云南、上海等地减少最显著,而干旱半干旱区小雨日数呈增加趋势;(4)西南地区东部的年中雨日数在2000年后显著减少,秋季减少最明显,而京、沪、粤3大城市群年中雨日数呈增加趋势;西南地区东部秋季、云南夏季大雨以上日数在2003年后显著减少,而夏冬两季长江中下游中雨以上等级的雨日数明显增加;(5)川东、贵州、江南中部的雨日高值区与青藏高原东部低层回流冷空气形成的静止锋或辐合带相联系。