2020—2021年沈阳地区4次短时强降水过程的大气可降水量变化对比分析

选取2020—2021年夏季沈阳地区出现的4次短时强降水过程,利用欧洲中心(ECMWF,European Center for Medium-Range Weather Forecasts)ERA5再分析资料、地基GPS(Global Position System)大气可降水量资料和常规观测资料,分析不同天气系统影响下,沈阳地区短时强降水过程中GPS水汽与水汽通量的变化特征。结果表明：短时强降水过程前,水汽累积时间的长短与相应的天气系统关系密切。副热带高压系统外围导致的强降水过程,大气可降水量(Precipitable Water Vapor, PWV)可以一直维持在较高水平,水汽增长速度可达1.1 mm·h^-1。此外,强降水出现时段与PWV峰值阶段相对应,但二者峰值并不完全重合;短时强降水出现时,沈阳站的大气可降水量超过38 mm;强降水结束后,PWV明显减弱。     

两次强降水风暴双偏振参量特征分析

基于济南S波段双偏振多普勒天气雷达探测数据,结合探空和地面实况资料,对2019年同一区域两次强降水风暴双偏振参量特征进行分析。结果表明:1)两次对流性强降水发生在弱垂直风切变环境下,具有较强的对流有效位能,低层湿度较大,0℃层高度较高,利于短时强降水的产生。2)两次强降水风暴都具有低质心热带降水特征,45 dBZ以上的强回波区主要位于环境0℃层高度之下。3)风暴低层强回波区都对应大的差分反射率因子Z_(DR)和比差分相位K_(DP),Z_(DR)≥0.5 dB,K_(DP)≥0.5°·km~(-1),相关系数CC≥0.95;反射率因子在50～54 dBZ之间,对应的K_(DP)1.0°·km~(-1),CC≥0.97,Z_(DR)适中,是两次强降水风暴导致高强度降水的主要双偏振参量特征。4)两次强降水风暴Z_(DR)柱和K_(DP)柱高度存在明显差异,7月27日强降水风暴前侧出现Z_(DR)柱和K_(DP)柱,高度接近-10℃层高度,8月10日强降水风暴Z_(DR)柱和K_(DP)柱略高于0℃层高度,Z_(DR)柱高度对雷暴强度具有指示作用。     

0908号台风“莫拉克”异常路径及其对台湾海峡两岸强降水的影响

应用常规资料,结合雷达、卫星云图和其他观测资料,分析了0908号台风＂莫拉克＂异常路径及其对台湾海峡两岸强降水的影响.结果表明：（1）500 hPa欧亚中高纬度为两槽一脊的形势和东北区域大范围的正变高使副热带高压加强西伸,以及0909号热带气旋＂艾涛＂前身低压阻挡了副热带高压南落的共同作用,使＂莫拉克＂台风前期向偏西方向移动.（2）高空冷涡提供了有利于热带低压维持和发展的动力条件,热带低压的维持又对＂莫拉克＂的移动造成影响.（3）冷空气持续南下造成副热带高压减弱,并且在＂莫拉克＂台风北侧形成稳定低能区;高空冷涡引起其北侧中高层高度下降和东风引导气流减弱;在弱环流和多热带气旋的环境场下,以及热带风暴＂天鹅＂（0907号）、＂艾涛＂对＂莫拉克＂台风的反方向作用力等因素的综合作用,是＂莫拉克＂台风在台湾海峡移速异常缓慢的原因.（4）＂莫拉克＂台风在台湾海峡滞留时间长,其北侧强偏东风和南侧强西南风带来充沛的水汽,及迎风坡辐合抬升所产生的中小尺度系统是造成闽北、浙南和台湾岛南部强降水持续时间长、累计雨量大的重要原因.     

2008年8月两次强降水天气过程对比分析

2008年8月17～18日以及21～22日,受黄淮气旋影响,山东境内相继两次发生强降水天气过程。本文采用大尺度特征分析和数值产品应用和检验的方法,对两次过程进行了对比分析。发现(1)二者产生强降水的雨强和范围不同;(2)海上副高的强度和位置不同。前者位置偏北、偏强,形状为块状,对降水有很好的阻挡作用;后者副高偏弱、偏南,呈带状,对降水系统的阻挡作用较弱;(3)地面气旋移动路径和气旋附近强降水位置不同。前者东北移动,强降水区位于气旋移动方向的第一、第二象限;后者先东移然后向东北移动,强降水区基本位于第一象限;(4)两次强降水区与低空低涡切变线前部的急流区有很好的对应关系;(5)数值预报产品对第一次强降水的预报可参考性较强,对第二次预报量级偏大,需要预报员对形势准确分析的基础上,作出订正预报。     

京津冀夏季强降水下冰云宏微观特征

根据Aqua MODIS 2级云产品和Cloudsat的2级产品资料,结合降水数据和MODIS L1B级辐射率数据,对发生在京津冀地区夏季的三次强降水过程中冰云的宏微观物理量的特征进行分析,并探究这些物理量和降水强度的关系。结果表明：在水平分布中,强降水过程中降水强度高值区内云相为冰云,冰云云顶高度在8~17 km,冰云粒子有效半径、冰云光学厚度、冰水路径分别最高可达60 μm、 150、 5 000 g?m^-2;冰云光学厚度、冰水路径、冰云云顶高度随降水强度增大而增大。在垂直分布中,冰云主要分布在3.5 km以上,发生强降水站点的冰云为深对流云,冰云粒子有效半径、冰水含量、冰云粒子数浓度分别最高可达150 μm、 3 000 mg?m^-3 、 500 L^-1;冰云粒子有效半径高值区存在于云层中下部,且随高度上升而减小,冰云粒子数浓度高值区存在于云层中上部,且随高度上升而增加,冰水含量高值区则存在于云层中部;冰云粒子有效半径、冰水含量、冰云粒子数浓度在9 km以上随降水强度增大而增大。     

1997—2017年塔克拉玛干沙漠腹地降水特征

利用塔克拉玛干沙漠腹地塔中气象站1997—2017年逐日和逐时降水资料,分析塔克拉玛干沙漠腹地降水日变化特征、极端强降水特征及其天气背景。结果表明：1997—2017年研究区降水量呈增加趋势、降水日数呈减少趋势,大雨雨量和雨日明显增加,降水呈增强演变。降水多见于6月,最大雨强为8.4 mm·h^-1。降水量日变化呈多峰特征,降水量最大值出现在23：00,06：00是降水频次最多时刻。降水强度和降水频次对降水量作用不同,午后至前半夜强度大,频次少;而后半夜至清晨频次多,强度小。降水以短历时降水为主,其中1～3 h的短历时降水对总降水量贡献率高达61.76%。日降水和小时降水的99百分位强度阈值分别为15.3 mm·d^-1和6.0 mm·h^-1,大于90百分位极端降水量占总降水量贡献率近半。极端强降水天气发生在南疆盆地受北纬40°以南低槽、切变槽或弱的气旋式风场控制地区,南疆盆地提前增湿,民丰850 hPa比湿接近或超过10 g·kg^-1的背景下,降水连续性较差,多中小尺度引发局地短时降水。     

基于加权约束的单体建筑物点云表面重建算法

建筑物点云表面重建在高精度城市测绘、虚拟现实等领域有十分广泛的应用前景。由于建筑物的几何形态多变,重建算法普遍存在计算速率慢、拟合精度低和模型结构不完整的问题。为此,本文以单体建筑物为研究对象,提出基于加权约束的单体建筑物点云表面重建算法,在表面初始化过程中充分考虑数据对结构拟合的贡献。在此基础上,构建基于正则集的单体建筑物表面重建算法,实现建筑物拟合过程中的加权拟合误差、近邻结构平滑的同步优化。针对多类建筑物三维点云的实验结果表明,相比传统的建筑物重建策略,本文的加权约束方法可根据不同类型的点云数据设计自适应权重,并选择模型拟合中最优的权重函数,在高噪声、低精度点云数据下能得到更高精度的单体建筑物表面模型。     

江西两种典型强对流天气的雷达回波特征分析

选取江西12次典型强对流天气过程,从7个方面对冰雹、雷雨大风和短时强降水2种强对流天气的多普勒天气雷达回波特征进行对比分析。分析结果表明,江西冰雹、雷雨大风天气45～55 dBz强回波平均高度为12.6 km,≥-25℃等温层的高度,比短时强降水天气高5.7 km。弱回波区或有界弱回波区、三体散射长钉、持续高垂直积分液态水含量、中气旋、下湿上干和强风垂直切变等,都是冰雹、雷雨大风天气的典型特征;相对平均径向速度图上“S”形暖平流及表现强低空急流的“牛眼”、深厚的湿度层等,则是短时强降水天气的主要特征。     

集成学习和动态融合算法在福建省短时强降水预报中的应用

为了提高短时强降水预报准确性,在2019—2020年4—9月福建省逐时降水实况观测资料与中国气象局广东快速更新同化数值预报系统(CMA-GD)模式预报产品的基础上,应用LightGBM集成学习算法框架,建立以30 mm·h^-1为阈值的逐时降水预报模型。通过特征处理、自助聚合及超参数搜索等技术对模型进行优化,结合AUC、AUPR与传统分类指标,设计了包括业务模拟测试在内的多项试验,通过对比各建模方案验证了模型对于较长时效的短时强降水预报的适用性。结果表明:模式预报本身的命中率和空报率均较高,各建模方案具有不同程度的改善作用。自助聚合可以增强模型预测稳定性,轻微不平衡子训练集能降低模型预测空报率而取得更高的综合评分,在验证集中最佳TS评分可达17.5%;对分类信息增益贡献最大的特征变量为K指数,其次为500 hPa露点温度和时间参数特征;试验指标从优到劣依次为:随机交叉验证、小时划分的随机交叉验证、业务模拟测试,可见模型有效性主要来自相同或相邻时刻的样本信息;设计基于逻辑回归的异质模型动态融合方案以改善静态同质模型表现,各项指标均有小幅提升,在命中率接近50%时削减空...