四川地区短时强降水事件时空演变特征研究

利用四川地区自动气象站逐小时降水观测资料,分析了2010~2019年5~9月短时强降水事件24h累计降水量、频次和强度的时空分布特征,探讨了短时强降水事件发生的频次、极值分布及其与地形、海拔高度等的关系。结果表明:四川地区平均24h累计降雨量基本在50mm以上,盆地东北部、西南部、南部及阿坝州东部甚至超过100mm,最大值出现在广安,达175mm。四川地区短时强降水事件开始时间的日变化特征表现为“V”型结构的夜间峰值位相,事件持续时段多为傍晚至凌晨,时长可达10h以上,最长甚至可持续22h。在强降水事件极值的日变化上,极大值频次和降水量呈单峰结构,在03时达到最大,其后逐渐减小至15时达到谷值,而后再次增大;降水强度呈弱双峰结构,分别在04时和16时达到谷值,13时和18时达到峰值,其日变化呈“增-减-增-减”的特征。四川短时强降水事件与复杂地形有密切的关系,5~6月事件活跃区在四川盆地中部,7月在盆地西部的龙门山脉一带,8月在雅安、乐山附近,9月在盆地北部且频次明显减少;短时强降水事件的最大小时雨强可达80mm以上,出现在7~8月的盆地西部龙门山一带和南部地区。短时强降水事件随着海拔高度的增加,发生频次和日数逐渐减少,海拔2000m以上地区基本无强降水发生日出现( 峨眉山气象站例外)。      

异物理模态法物理量差异对集合预报的影响

利用异物理模态法的数学计算方案,选择积分12h的500hPa水汽通量散度(湿位涡)预报离差构造初值扰动的归一化初值扰动模态,进而构造扰动初值,对一次川东北大暴雨个例进行集合预报试验,从扰动初值水平结构、集合预报平均、大于50mm降水量概率、降水离散度、区域预报离差、Talagrand分布、Brier评分、集合预报系统对控制预报的逐时方差演变等多个方面对两种物理量处理方法所得结果进行对比分析,认为两种处理方法所得结果总体上非常相似,不存在显著差异。两种处理方法产生的扰动初值差异并没有引起大尺度环流明显差异,但对中尺度动力场、热力场产生了一定影响。就Brier评分、雨带位置而言,水汽通量散度处理方法略优于湿位涡处理方法,而强降水区范围而言则是湿位涡处理方法略占优。另外,区域预报离差显示,湿位涡处理方法的集合预报系统发散度要大一些。      

四川地区多模式2m温度预报性能分析及集成方法研究

本文通过分析2017年9~12月四川地区ECMWF(European Centre for Medium-Range Weather Forecasting)细网格模式、GRAPES_GFS(Global and Regional Assimilation and Prediction System)全球模式和西南区域模式(South West Center-WRF ADAS Real-time Modeling System, SWCWARMS)2m温度168h预报时效内的系统性偏差特征,采用滑动双权重平均法分别对三种模式温度预报产品进行偏差订正,并集成得到各时效2m温度的订正场,结果表明:(1)三种模式的预报存在明显的日变化,整体上EC模式的预报最优。(2)三种模式对于低温和高温的预报,在全省均大致呈现负的系统性误差,特别在高原及过渡区表现的尤为明显。(3)订正后三种模式的预报准确率显著提高,均方根误差减小1.4~2.5℃,大部分地区平均误差维持在±0.5℃之间,在系统性偏差较大的地区,订正效果更好。(4)两种集成方案预报结果接近,且均优于三种模式的订正预报。     

基于小时雨量的泥石流滑坡降雨特征分析

利用2007～2010年6～9月四川加密自动气象站雨量监测资料,分析了小时雨量特征,并结合其间的泥石流、滑坡地质灾害个例,对泥石流、滑坡发生时的降雨特点进行了分析。结果表明,1500m以下小时平均雨强较大时段出现在1～7时,1500m以上小时雨强较大时段出现在夜间10时至次日8时,短历时强降雨是诱发泥石流的关键因素,而滑坡的发生受降水的累计和滞后效应影响。海拔1500m以下,发生泥石流、滑坡一般需要50mm的降水,1500～3500m海拔,6小时降水有15～20mm,就有可能引发泥石流、滑坡,而在3500m以上,6小时降水有10～15mm即可。     

SWCWARMS模式小时降水量时间滞后集合预报研究

基于SWCWARMS模式9km×9km分辨率逐小时降水预报,通过时间滞后集合预报方法构建多个集合成员,使用SAL评分值计算相应集合成员的权重系数,进行不等权集合平均,从而得到新的逐小时降水预报。利用SAL、TS和BIAS检验方法对四川省2019年8月的逐小时降水量时间滞后集合预报及相应的SWCWARMS模式最新时次预报进行对比分析,结果表明:(1)时间滞后集合预报SAL检验的L值和A值都较模式预报更接近于0,较好地改善了降水位置和强度的整体预报水平;(2)时间滞后集合预报对逐小时降水晴雨TS评分提升明显,评分提高百分率在10%左右,有效地减小了模式在晴雨方面的空报;(3)临近预报时效,时间滞后集合预报方法对于大量级降水预报也有较好的订正效果。     

四川省持续性暴雨定义及时空分布特征

采用1961—2014年四川省158个气象站的逐日降水量资料,定义了四川省单站和区域持续性暴雨的标准,分析了近54年四川省持续性暴雨的时空分布特征。结果表明,盆地单站持续性暴雨多发生在9月,主要出现在盆地西北部、西南部和东北部,一般持续3天,一次持续性暴雨事件降水量一般可达150~200mm。而攀西地区单站持续性暴雨发生的次数一般为1~3次,6月发生范围最大,最长持续时间为4天,主要发生在攀西地区东部。区域持续性暴雨多发生在7月,降水中心主要分布在盆地西部沿山一带及盆地东北部,这与单站持续性暴雨频次高值区的分布基本一致。区域持续性暴雨在2001年后发生频次较前期频繁,特别是持续3天的持续性暴雨事件发生频率较高,但是强度略有减弱。     

近30年均值的改变对四川省气候评估结果的影响

基本气象要素在一段时期内统计值的变化，对描述某一地区干、湿、冷、暖等气候态的影响很大。本文旨在根据世界气象组织的建议以及统一标准的要求，对气象变量用1971-2000年(以下称新30年)的平均值代替1961-1990年(以下称旧30年)的平均值，分析四川省新旧30年日照、温度、降水等基本气象要素平均值的变化及其对气候评价结果的影响后发现：1、四川省大部分地区日照时数距平值上升，2、气温距平值以下降为主，3、降水距平值以盆地大部分地区上升、川西高原下降为主要特征，4、偏暖年及暖冬年相对减少，夏季盆地东(西)部降水偏少(多)年相对增多，导致在新30年标准下，干旱、洪涝需重新评估，从而不同程度地影响了四川省今后气候评价的结果。     

T213数值预报产品在强暴雨预报系统中的应用

本文针对发生在青藏高原东侧四川盆地内的强暴雨。进行了预报系统开发方面的研究，研究指出：以T213数值预报产品为资料样本，以天气动力学理论和强暴雨预报经验为基础，利用强暴雨预报经验对T213数值预报产品进行解释应用，在检验的基础上构筑预报因子系列，依据于大量历史个例的总结。采用回归方法与判别方法相结合的方式，就能在较短样本资料的情况下，建立起实用效果理想的强暴雨预报系统。     

四川省太阳能资源分布特征及其开发利用建议

本文利用四川省1971~2000年日照、水汽及太阳辐射观测资料,分别模拟计算了四川省高原和盆地太阳辐射值,分析了全省日照、太阳辐射及太阳能的分布特征。结果表明:四川省日照分布的基本特征是高原多、盆地少,高原冬春日照多于夏秋,盆地春夏日照多于秋冬;太阳辐射年总量呈经向分布,其东西差异达一倍以上;盆地南部及西南部是四川省乃至全国太阳能资源贫乏区;川西高原是四川省太阳能资源最为丰富的地区,也是全国太阳能资源三级分布区之一,有很大的开发利用价值,对四川省能源的可持续发展有重要意义。     

SWCWARMS模式不同起报时次对"18·05·21"强降水过程的预报能力评估

针对2018年入汛以来四川地区首场区域性暴雨天气过程(“18·05·21”过程),利用西南区域中尺度业务模式(SWCWARMS)的预报结果,通过对比分析两个不同起报时次对此次强降水天气过程的预报结果,发现:随着预报时次的临近,其降雨的预报效果越好;在临近降水发生过程前以观测资料和再分析资料启动模式,对大气状态的刻画比用模式运行结果更为真实,一方面可以通过改善大气的温湿结构来改变层结状态,影响其稳定度,另一方面通过改善其环流场,增强低层的气旋性辐合和水汽的输送,从动力角度影响整个降水过程。采用更为真实的初始场启动模式以后,能更加准确地模拟出降水前后时段能量/水汽的积累和释放的热力过程,以及涡度、散度和垂直上升运动等动力因子共同协调发展过程,因此对预报效果有正反馈。