Application of linear and nonlinear techniques in river flow forecasting in the Kilombero River basin,Tanzania / Application de techniques linéaires et non-linéaires à la prévision des débits dans le bassin de la Rivière Kilombero,en Tanzanie

Abstract

Modelling of the rainfall–runoff transformation process and routing of river flows in the Kilombero River basin and its five sub-catchments within the Rufiji River basin in Tanzania was undertaken using three system (black-box) models—a simple linear model, a linear perturbation model and a linear varying gain factor model—in their linear transfer function forms. A lumped conceptual model—the soil moisture accounting and routing model—was also applied to the sub-catchments and the basin. The HEC-HMS model, which is a distributed model, was applied only to the entire Kilombero River basin. River discharge, rainfall and potential evaporation data were used as inputs to the appropriate models and it was observed that sometimes the system models performed better than complex hydrological models, especially in large catchments, illustrating the usefulness of using simple black-box models in datascarce situations.     

南疆地区降水云系的探讨

普查南疆1998－2000年3aGMS5静止卫星红外云图，共有192次云系影响南疆，分为5种类型，南疆云系出现的次数较少，常造成中弱以下降水天气，有云无降水的情况较多，并讨论了云系的TBB与降水之间的关系，冬季南疆阴雾天气在红外云图上其TBB值为－10℃的闭合中心。     

山东半岛东部,北部地区冬季冷流低云的探讨

本文主要对山东半岛东部、北部及渤海海峡地区的地方性天气－冷流低云，作了初步的分析。着重分析产生这种低云的环流特点及殊地理环境，分析归纳出这种低云的预测方法及判据。     

Footprints in Homogeneously and Heterogeneously Driven Boundary Layers Derived from a Lagrangian Stochastic Particle Model Embedded into Large-Eddy Simulation

A Lagrangian stochastic (LS) model, which is embedded into a parallelised large-eddy simulation (LES) model, is used for dispersion and footprint evaluations. For the first time an online coupling between LES and LS models is applied. The new model reproduces concentration patterns, which were obtained in prior studies, provided that subgrid-scale turbulence is included in the LS model. Comparisons with prior studies show that the model evaluates footprints successfully. Streamwise dispersion leads to footprint maxima that are situated less far upstream than previously reported. Negative flux footprints are detected in the convective boundary layer (CBL). The wide range of applicability of the model is shown by applying it under neutral and stable stratification. It is pointed out that the turning of the wind direction with height leads to a considerable dependency of source areas on height. First results of an application to a heterogeneously heated CBL are presented, which emphasize that footprints are severely affected by the inhomogeneity.     

热带气旋暴雨增幅造成北方特大暴雨的预报

利用人工神经元网络的非线性决策特性，采用前向多层的误差反向传输网络，研制了一个登陆北上热带气旋暴雨增幅造成北方特大暴雨的预报方法－－能自动判虽有无暴雨增幅及其出现地区的人工神经元分类预报网络。该方法简便客观，试用效果较好，即可投入业务使用。     

降雨入渗条件下粗粒土路堤暂态饱和区发展规律及稳定性研究

为了分析降雨入渗条件下粗粒土路堤暂态饱和区发展规律及稳定性,结合工程实际及气象资料,通过拟定不同的降雨计算方案,采用饱和-非饱和渗流理论对粗粒土路堤边坡在不同降雨条件下雨水入渗过程进行数值模拟.研究结果表明:降雨过程中路堤边坡表面会形成一定范围的暂态饱和区,暂态饱和区的形成及发展过程与降雨强度及降雨时间密切相关;降雨入渗仅会引起路堤边坡坡面以下水位线的大幅上升,对路堤中部地下水位线影响较小;降雨停止后,路堤上部暂态饱和区迅速消散,而路堤中下部暂态饱和区消散过程则表现出明显的滞后特征,但总体而言暂态饱和区的面积呈下降趋势;降雨入渗将导致入渗区域内基质吸力的丧失与含水率的增加,是造成路堤边坡稳定性降低的主要因素,路堤的失稳形式表现为整体滑移与表面局部坍塌相结合.     

积云并合在强对流系统形成中的作用

利用中尺度非静力平衡模式（MM5V3）,模拟研究了积云并合过程在北京2001年8月23日一次产生强降水和冰雹对流天气形成中的作用。研究结果表明,积云并合在此次强中尺度对流系统（MCS）形成中有非常重要作用。整个形成过程经历了从单体并合、积云团并合和强中心并合的多尺度并合过程。首先,相邻孤立对流单体之间通过在中层形成云桥并合成为积云团,接着相邻积云团之间也通过中层云桥并合形成具有多个强中心的中尺度对流系统,最后,中尺度对流系统内强中心实现并合。而强中心并合过程伴随着强降水、大风等剧烈天气的产生。积云下沉气流对于积云并合有着重要作用,由强辐散出流形成的上升气流及与环境风相互作用有利于并合的形成和发展。并合过程导致云内上升－下沉气流增强,对流运动发展加强,有利于水汽转化,形成大量过冷云水和冰相粒子。大量冰晶和霰的形成有利于强降水的产生。     

气象卫星的云观测

云体现着不同尺度天气系统发生、发展和消亡的过程。云还通过反射太阳辐射和阻止地球发射辐射,维持着全球能量平衡。1960年气象卫星的出现,揭开了从浩瀚太空,俯视千变万化云系的历史。气象卫星云图的获取,加深了人们对天气、气候变化过程的认识,推进了大气科学的发展。本文围绕气象卫星云遥感主题,首先概述了利用卫星资料开展云检测、云相态识别、云光学厚度与等效粒子半径反演的原理和方法。而后,着重介绍了各类天气尺度和中尺度天气过程的云系特征。最后,文章回顾了国际卫星云气候方面的工作,展望了未来云观测技术的发展前景。     

ERA5再分析云量在大气环境评估中的适用性研究

以河北省7个国家级气象站为例,利用1979—2013年ERA5云量和地面实测云量数据,依国标推荐法计算混合层高度,通过公式推导出通风量和大气自净能力指数,比较两套数据的计算结果,对ERA5再分析云量在大气环境评估中的适用性进行了研究;采用ERA5云量计算2013年3月至2021年2月的大气自净能力指数,对其与PM2.5浓度之间的关系进行分析。结果表明：①两种云量资料计算的月平均混合层高度、通风量和大气自净能力指数的相对误差近似符合正态分布,主要集中在0～5%;各月混合层高度：相对误差＞通风量＞大气自净能力指数,相关性则相反。秋冬季的相对误差（相关系数）大都低（高）于春夏季,邢台、石家庄和保定的误差明显小于其他站。②利用两种云量数据计算的大气自净能力指数的多年平均相对误差最小,通风量的次之,历年值的相关性和偏差也是中南部站点的更为理想。③2013年3月至2021年2月,各站月平均大气自净能力指数和PM2.5浓度呈反向相关,中南部站点的相关性更为显著。     

应用双光谱云图判识梅雨锋云系降水等级

用１９９１年梅雨期间的部分ＧＭＳ红外，可见光数字云图及同时的地面实测降水资料，从分析各等级降水云的二维频数分布着后，探求降水强度与红外，可见光亮度值之间的关系，最终实现用红外，可见光双光谱阈值法判识大暴雨，暴雨，大雨，中小雨４个等级的降水云。