1213号台风“启德”路径和暴雨成因分析

利用T639、ECMWF数值预报资料和热带气旋历史资料,对1213号强台风“启德”后期快速移动以及造成广西大范围暴雨的成因进行分析,找出了造成“启德”强度强、移速快、风雨大的主要原因.     

低纬南北风指数在广西暴雨预报中的应用

利用EC风场资料设置低纬南北风指数,探讨和建立广西暴雨预报指标。采用离散格点坐标方法,对1970-2009年1115次锋面过程分析,整理出全区性暴雨事件发生时对应的南风指数和北风指数、全区性暴雨事件不发生时对应的南风指数和北风指数,由此计算得到全区性暴雨事件发生的概率（等值线）随南风指数和北风指数的分布,再通过经验订正,归纳出广西全区性暴雨开始时间、暴雨落区、暴雨强度预报指标。经过对1970-2009年440次锋面暴雨过程检验,符合暴雨开始时间指标的过程比例为74．5％,符合暴雨落区指标的过程比例为75．9％,符合暴雨强度指标的过程比例为67％,均处于合理的范围,可以应用到暴雨预报业务中。     

华南季风槽暴雨特征分析

利用EC再分析资料(2.5 °×2.5 °)及华南降水资料,统计分析了1971—2011年的5—9月145次南海季风槽活动过程与华南降水的时空分布特征,对发生区域性以上暴雨过程与不明显降水过程的高低空环流形势场进行多样本合成对比分析。结果表明:(1) 南海季风槽活动于5—9月,年平均3.6次及19.8天,一次季风槽活动的天数平均为5.4天;(2) 季风槽暴雨落区存在两个主中心和一个次中心,主中心分别位于广东和广西沿海,次中心位于广西东北部;(3) 南海季风槽可划分为西南季风扰动型和西南季风与东南季风辐合扰动型两类;(4) 区域性以上暴雨过程与不明显降水过程的环流特征共同点是环流系统配置相似,不同点是环流系统位置、强度及干湿特征存在差异;(5) 利用这些特征差异按类归纳,建立两类季风槽暴雨预报着眼点,可作为日常天气预报业务中,判别华南是否出现区域性以上季风槽暴雨过程的参考依据,为华南季风槽暴雨预报提供基本技术参考。      

基于多时间尺度的回归集成预测模型

引入能够将非线性、非平稳过程的数据进行线性化和平稳化处理的EMD方法,对广东降水的时间序列进行时间尺度分离,从复杂的非平稳信号中提取相对简单以不同时间尺度振荡的准周期信号,选取能较好描述降水周期特征的IMF分量作为建模备选因子,然后以均生回归、均生相关、韵律拟合误差和拟合误差4种方法构建预测模型,结果得到采用多尺度因子构建的4种单预测模型近10年Ps评分和降水距平符号同号率平均分在68~73分和50%~58%之间,而采用4种模型构建的回归集成模型两种评分方法的平均分分别高达79.8和68.8%,较单一预测模型评分分别提高了近10分和10%以上。将具有降水指示信号的前冬赤道东太平洋海温因子耦合到回归集成预测模型,其Ps评分结果与纯降水集成模型相当,但同号率评分略高3.1%。从而,提取要素序列的多种时间尺度特征,并采用多模型的集成预报,均能有效提高短期气候预测水平。     

基于BP神经网络模型的广西月降水量降尺度预报

应用1961～1998年的山东省40个代表站夏季降水资料及NCAR/NCEP再分析月平均资料,分析了山东夏季降水的气候特征,并对旱涝年的大气环流异常进行了合成对比分析。结果表明:山东夏季降水整体表现为旱涝同步,降水分布呈现由东南向西北递减的趋势。涝年与旱年的环流形势存在明显的差异:涝年,贝加尔湖及其以西地区的位势高度降低,我国东部到日本海的位势高度明显升高。东亚大槽、乌拉尔山阻高、副热带高压位置及强度的变化对山东夏季降水有重要影响。有三支暖湿气流在山东上空交汇,为降水提供了充沛的水汽来源;而在旱年,上述环流特征呈现相反的形势。     

近50年广西大范围暴雨的大气环流异常分析

利用1961-2010年广西90个气象观测站的逐日降水资料和NCEP/NCAR再分析资料,运用Lorenz环流分解方法分析了近50年广西大范围暴雨的大气环流异常特征。结果表明,近年来广西发生大范围暴雨过程和平均暴雨日数均呈增多趋势。不同天气系统造成广西大范围暴雨的环流形势主要表现在副热带高压所处位置和强度的不同。从长时间统计来看,广西大范围暴雨与副热带高压的强度、北冰洋(130°E- 140°W,70°N-90°N)区域的纬偏成正相关关系,与格陵兰岛北部、赤道印度洋中西部和哈萨克斯坦东北部的纬偏值成反相关关系。北半球高纬度地区(75°N-85°N)和低纬度地区(20°N-30°N)定常波强度增强,中纬度地区(40°N-70°N)定常波强度减弱,低纬度10°N-30°N和中纬度35°N-55°N定常波不平稳度增强,可能是造成广西大范围暴雨日数增多的原因之一。在广西大范围暴雨过程中,北极附近区域为定常波最不平稳的地区。     

超强台风“威马逊”与“达维”进入北部湾强度变化对比分析

利用常规气象资料、NCEP 1°×1°再分析资料,采用天气学诊断分析方法,对超强台风＂威马逊＂（1409）和＂达维＂（0518）登陆进入北部湾前后强度变化特征差异进行对比分析,结果表明：（1）500 h Pa副高快速加强,850 h Pa季风急流和越赤道气流汇合卷入到台风环流中,台风移向的下游区域高低空（200—850 h Pa）垂直风切变小,南海北部海温偏高等是＂威马逊＂和＂达维＂登陆海南岛前在近海突然加强的有利条件。（2）从琼州海峡进入北部湾,摩擦消耗小,是＂威马逊＂进入北部湾后,强度下降小,仍维持超强台风级别的主要原因;而从海南岛中部西移进入北部湾,摩擦消耗大,是＂达维＂进入北部湾后,强度下降大,从超强台风降为台风级别的主要原因。（3）动能收支诊断分析显示,地形摩擦对动能的耗散主要集中在边界层内（800 h Pa以下）,＂威马逊＂在超强台风阶段耗散作用最大,进入北部湾之后摩擦耗散减小,而＂达维＂则因横穿海南岛进入北部湾动能的摩擦耗散较大。     

2009年夏末秋初广西持续干旱成因分析

利用1951―2009年广西地面气象观测逐日降水资料和NCEP/NCAR再分析资料,采用一元回归和小波分析方法对历年广西夏末秋初降水气候趋势变化和周期性进行统计分析。结果表明:从历史资料看,广西夏末秋初降水呈显著减少趋势,而且具有2 a、8 a和14 a周期变化特征,2009年处于2 a周期信号偏少期。造成广西夏末秋初高温干旱的主要原因为:8月副热带高压脊线偏北,东亚槽脊平缓不利冷空气南下,广西常处于高压脊控制;9月副高南落,广西部分地区受副高控制;广西低空呈反气旋的环流形势,低层辐散高层辐合,气流以下沉运动为主,而且水平风速很小,大气稳定;2009年6月太平洋出现了厄尔尼诺现象,并在8、9月得到了发展。     

基于EMD 和集合预报技术的气候预测方法

气候系统是典型的非平稳性系统,然而对于气候观测数据的处理通常是在时间序列平稳的假定下完成的,比如气温和降水的多步预报,这通常会导致预报准确度较低。为改进该缺陷,首先将非平稳数据序列分解成平稳的、多尺度特征的本征模态函数分量(IMF),再使用数值集合预报与逐步回归分析相结合的方式对每一个IMF 分量构建不同的预报模型,最后线性拟合成预报结果。通过Visual Studio 2008 开发平台使用上述方法建立了一个短期气候预报系统,采用广西区88 个气象站1957—2005 年的2 月距平气温数据进行实际验证。结果表明,相对于普通预测和单一预测方法,加入了EMD 和集合预报技术的方法在仅用历史资料进行多步预测的情况下,对于气候的变化趋势以及突发性气候具有更好的预报能力。      

广西暴雨非均匀性分布特征研究

利用广西1979—2008 年83 个气象观测站的逐日降水和NCEP/NCAR 再分析资料,采用蒙特卡罗检验等方法,计算和分析广西暴雨非均匀性分布及其变化特征。结果表明,广西暴雨主要发生在汛期(4—9 月),暴雨总站次约占全年总数的9 成;年暴雨量占全年总降水量的比例随年际变化有增加的趋势,即以后发生极端强降水的可能性增大。广西暴雨集中度分布为桂东大于桂西,桂西北和沿海地区的暴雨集中度变化趋势大部分为正趋势,桂东南大部分为负趋势。桂东北和西南地区暴雨集中期最晚,百色北部山区和桂东南地区最早,暴雨集中期气候趋势是桂东大部分地区和沿海地区有偏晚趋势,桂中和桂西大部分地区有偏早趋势。冬春季青藏高原南部和西太平洋高度场负距平,夏秋季副热带高压偏强、面积偏大、脊线偏西,这种稳定的东高西低形势有利于广西暴雨集中度偏大。冬季青藏高原南部和西太平洋地区的高度场均为正距平,春夏秋季青藏高原南部及西太平洋高度场的周期性变化特征使广西暴雨集中度偏小。夏季风强(弱)的年份孟加拉湾向广西输送的水汽通量少(大),低空风速小(大),造成广西除了北部山区和北海以外大部分地区暴雨集中度偏小(大)。