基于暴雨内涝模型的莆田沿海地区风暴潮灾害评估

利用ArcGIS对莆田沿海地区的地形、下垫面属性和排水设施及排水运作方式进行预处理,建立台风降水、风暴潮共同影响下的莆田沿海地区内涝模型。应用雷达估算降水及自动雨量站数据计算的热带气旋"南玛都"过程面雨量,以及此次暴雨过程沿岸海区和河口的时变水位作为模型的边界条件,对莆田地区风暴潮灾害风险进行评估试验。针对2011年9月1日热带气旋"南玛都"造成的莆田沿海地区风暴潮及暴雨灾害,利用暴雨内涝模型进行评估试验研究,将模拟结果与实况灾情进行对比,结果表明模型能够较客观地反映"南玛都"过程降水和风暴潮共同作用的灾害情况。     

海风锋在渤海西岸局地暴雨过程中的作用

利用常规观测资料、地面加密自动站资料、多普勒雷达观测资料及中尺度TJ-WRF模式输出资料,对2009年7月6日天津宁河地区出现的暴雨天气过程进行了分析,重点分析了渤海湾海风锋对沿岸局地暴雨的触发机理。结果表明：此次局地暴雨过程是在有利天气背景条件下发生的,暴雨发生地存在局地层结不稳定和较好的水汽条件。海风锋本身有一辐合抬升区,区域内有弱对流存在;当海风锋移到局地存在层结不稳定且水汽充足的区域,其抬升区的辐合上升运动迅速加强,从而触发该地区雷暴的新生发展;海风锋与迎面移来的雷暴相遇,会对雷暴的加速发展起到加强作用。利用中尺度WRF模式输出资料进行分析看到,两条辐合线相交处易激发出强雷暴,雷暴出现在近地层大气暖干区的北端、湿空气的交汇处;海风锋对雷暴的新生发展有明显的触发抬升作用。     

华北高速天津段公路气象数据质量控制分析

应用缺测分析、气候学界限值检查、历史极值检查、时间一致性检查、要素一致性检查和利用要素时间曲线人工检查等方法,对华北高速公路天津段公路自动气象站的能见度、相对湿度、气温、地温、风速等气象要素的数据质量进行分析,通过分析发现由于仪器故障造成数据缺测及在一定时间内恒定不变或变率太小是自动气象站存在的主要问题。在极少数情况下,存在超过界限值的错误数据;历史极值检查、时间一致性检查和要素时间曲线人工检查等方法对可疑数据错误检出率不高,现有检查域值还需要不断完善。     

一次持续性浓雾天气过程的水汽输送及逆温特征分析

利用地面站观测、大气边界层观测及NCEP再分析资料,对2006年2月13～14日华北中南部一次持续性浓雾过程的水汽输送和逆温特征进行了计算和分析,研究了其与浓雾生、消发展之间的联系.结果表明:暖性弱高压脊和地面变性冷高压的高低空系统配置为浓雾的形成提供了有利的逆温层结和近地面弱风条件;在深厚逆温条件下,南支暖湿水汽的输送和辐合使毛毛雨滴下降过程中蒸发,在近地面较冷气层中再次凝结导致了浓雾的生成;加强北上的低空西南急流为浓雾的启动和长时间维持提供了大量的水汽,有利于逆温层顶抬升,湿层增厚,进而促进了浓雾的生成和发展;西北干冷空气自上而下破坏了深厚浓雾所依存的高湿条件,使雾顶下降雾层变薄,加之日出后的短波辐射使近地层空气升温,近地面的稳定层结被破坏,上下层气流交换增强,从而导致了雾最终消散.结果还表明:在近地面逆温、微风等有利成雾天气条件下,当低层持续适量的水汽辐合时,浓雾同时伴随有毛毛雨现象,当低层水汽辐散时,毛毛雨现象消失.     

天津太阳总辐射资料的均一性分析

采用天津地区1959~2012年太阳总辐射年、月总量资料、日照百分率及其台站元数据,通过惩罚最大t检验和顺序算法对太阳总辐射资料的均一性进行了检验。结果表明:辐射观测仪器的变更造成了太阳总辐射序列产生不连续,突变年代主要发生在1968年、1972年、1990年3次仪器变更年份或其附近年份,而迁站没有造成显著影响。同时,顺序算法检验发现,天津地区太阳总辐射序列在20世纪80年代初(1983年前后)出现了趋势减少的渐变,并且在月总量序列的检验中,仪器变更的非均一性影响也体现在其中。因此,在太阳辐射的研究工作中,尊重原始观测数据的同时,还要充分考虑数据的均一性,剔除非均一性因素,以此确保气候变化分析结果的相对真实。     

利用255m铁塔研究城市化对地面粗糙度的影响

利用天津255m气象塔近10年观测资料,采用风速梯度资料拟合对数风速廓线的方法,定量计算天津255m气象塔空气动力学粗糙度随下垫面的改变情况.结果表明各方位的粗糙度存在明显差异,偏北方向的粗糙度大于偏南方向,但各方位粗糙度在总体是逐年递增趋势,个别年代减小与城市改造有关,粗糙度与城市建筑群高度之间存在线性关系.同时利用冬季风廓线资料研究城市化对边界层风场结构的影响:结果表明受下垫面影响近地面风向逐年趋于紊乱,平均风速呈逐年递减趋势,十年间城市冠层厚度增加10m,2005年城市冠层厚度在40～60m之间.     

天津港气象水文综合预报系统

天津港气象水文综合预报系统是针对天津港安全生产特点和需求,集气象、水文要素监测实况和预报于一体、信息量大、获取及时、使用方便的一个具有行业特色的实用专业平台。该系统采用WRF大气模式和ECOM、ADI两种海洋模式以及计算浪高的半经验半理论的公式对海上大风、能见度、风暴潮、风浪进行了模拟计算,并依据自动站的观测数据进行了验证,从而实现了港口大雾、大风、风浪和风暴潮这四个方面的预报模拟,并提供了相关的可视化产品。     

天津市暴雨内涝灾害风险分析

分析了城市化对暴雨内涝灾害风险分布的影响，介绍了天津市暴雨内涝灾害仿真模型的基本原理及实际暴雨过程的验证情况。在分析天津市暴雨频次分布的基础上，根据天津市的暴雨特点和汛期排水运作规则，利用天津市内涝灾害仿真模型，对不同类型的降水过程进行了数值模拟，并对暴雨引起内涝灾害的风险进行了初步的量化评估。     

海陆风环流在天津2009年9月26日局地暴雨过程中的作用

利用常规天气资料、地面加密自动站资料、天津中尺度模式产品资料以及卫星云图和多普勒雷达等资料,对2009年9月26日出现在天津地区的局地暴雨过程进行天气学、动力学诊断分析和中尺度分析.结果表明,本次暴雨的天气尺度主要的影响系统是500 hPa高空槽,中尺度系统是由海陆风环流形成的地面中尺度辐合线.降水前天津市具有较好的热力不稳定条件,较好的能量储备,有利的动力条件,一定量级的水汽辐合,边界层的东风将渤海的水汽输送至天津市,是本次过程的主要水汽来源.天气尺度的积云对流与海风锋的碰撞触发不稳定能量的释放,引发第一阶段的强降水,边界层东风急流再度加强所产生的抬升效应引发第二阶段的降水.中尺度切变线通过提供带状辐合上升运动起着胚胎和组织积云对流的作用,使得降水回波和对流云团沿中尺度切变线发展、加强和移动,产生了明显的列车效应,导致了这场历史罕见的秋季局部暴雨过程,也充分凸显出海陆风环流对本次暴雨的重要作用.     

北京城市内涝积水的数值模拟

北京城市内涝数值模型(BUW)根据北京复杂地形和大城市特点,将各类空间信息剖分为6458个网格及相应的通道,围绕城市地表、河道沟渠、排水管网等城市主要水文水动力学物理过程,模拟积水深度变化情况。以精细化的降水监测为驱动条件,BUW可以较好地模拟出“7·21”城市内涝积水的空间分布,对重点桥区的积水深度,积水过程的模拟也比较贴近实际,具有良好的模拟性能。360 min历时的2年重现期降雨情景下,北京四环内就会产生一定的积水,以孤立的积水点为主。10和50年重现期下,积水的深度和范围都有所增加,且开始呈片状。100年重现期,整个五环内都出现严重的城市积水,南部出现大片超过50 cm的积水区域,部分地区积水超过80 cm。面对“7·21”级别的降水,排水管网直径拓宽20%并不能明显改善城市排水能力。拓宽60%时,四环到五环之间的积水明显减弱,四环以内的大部分积水减弱。拓宽100%时,仅在二环到四环之间还有一些较浅的积水,拓宽140%时,六环内大部分积水消失。