城市化与北京地区降水分布变化初探

根据北京地区城市化进展的程度,以1980年为分界点,将1961～1980年划分为城市化慢速期,1981～2000年划分为城市化快速期。利用北京地区14个标准气象站40年的降水量资料,研究了城市化对北京地区降水分布的可能影响。初步的研究结果表明:北京地区冬季降水量分布发生了显著的系统性的变化,即城市化缓慢期北京地区南部为降水较多地区,北部为降水偏少地区;城市化快速期相对降水量的分布则正好相反,南部地区变为降水较少地区,而北部变为降水偏多地区。其他季节,北京地区的相对降水量分布并未发生整体性的显著变化。造成冬季降水分布变化的原因可能是随着城市规模的扩大,北京冬季"城市热岛"和"城市干岛"效应增强进而使云下蒸发过程增强,造成城区及南部地区地面降水量减少。至于夏季降水分布并未发生系统性的变化,还需深入研究。以上结果与国内外的相关研究结论大相径庭。     

海河流域一次大到暴雨天气过程的预报分析

利用数值预报、常规天气图、各种物理量场、卫星云图、雷达资料等,对2005年7月22—24日影响海河流域的典型暴雨天气过程进行了综合分析。该过程是由高空槽、副热带高压边缘的暖湿气流和5号台风海棠减弱后的低气压云系的共同作用下产生的;其触发机制是冷空气从近地层楔入暖空气中,在高温高湿、层结不稳定等诸多有利条件下,冷空气前沿的上升气流在暖区激发出几个较旺盛的中小尺度的强对流云团造成此次的降水过程;数值预报在对流层中部冷平流入侵海河流域的时间和地点,对于强降水出现的时间和落区预报有一定的指示意义,日本模式和T213在此次海河流域强降水的落区预报上存在优势,德国模式在强降水量级的预报上最接近实况,但三家数值模式预报西太平洋副高西伸的位置不够准确,导致海河流域的降水预报的时空分布有一定误差。     

降水检验方案变化对降水检验评估效果的影响分析

为了实现对中尺度模式降水预报产品的合理化统计检验,在我国现有观测系统条件下,研究了24小时加密降水观测实况对降水统计检验评分的影响。过去的标准检验系统观测站为400站,分为9个区,目前业务试运行的加密检验系统采用的观测站为2510站,分为33个区。同时对国外常用的统计检验量ETS评分进行了初步的研究。通过对2005年7—8月我国近年来引进或自主发展的T213L31、HLAFS25、MM5、MESO-GRAPES60km和30km模式,WRF20km模式,以及日本及德国的全球模式的降水预报产品的统计学检验,主要得到如下结论:(1)加密检验系统和标准检验系统在站点分布和分区形式上有较大的差别,新旧检验系统对各模式和预报员全国降水预报的评估结论在大雨以下各级降水评估方面差别不大,结论基本相似,除中雨预报外,加密系统的TS评分均略低于标准检验的结果。暴雨以上评分的差别较大,其中部分模式的两个检验系统的预报偏差差别很大,说明暴雨以上的天气系统多为中小尺度系统,其发生的频率在加密系统中的反映可能更合理一些。(2)新的检验量ETS,对于全国这样较大的检验分区而言,大雨以下各级降水评分在量值上要小于TS评分,暴雨以上则比较接近,但其在多模式对比检验中所得的排序结论与TS和技巧评分相近,部分小雨空报较多的模式的评分有较大差别。(3)无论是加密检验,还是标准检验,各级降水检验中表现最好的模式是相同的。(4)分区相同、预报种类不同时,加密检验与标准检验的差别不同。对T213模式而言,两者在暴雨和大暴雨的预报偏差上的差别更显著一些,部分分区检验结论相反。而对预报员的预报而言,差别并不显著,检验结论一致。     

杭州地区大气水分特征及相关问题的初步探讨

用1951年1月至2003年12月NCEP/NCAR再分析格点比湿、垂直速度资料,以及杭州站降水量资料,分析了杭州地区对流层整层可降水量、低层空气垂直上升运动强度以及地面降水量的演变特点。结果发现,可降水量与低层空气垂直上升运动具有显著的年代际变化,且这两者均利于降水的时段,降水量不一定偏多,这说明空中水资源具有很大的开发空间。对杭州6月大气可降水量的长期变化特征与全球同纬度地区作了对比,发现近53年来,杭州地区6月份降水量处于下降趋势。     

应用KDD技术分析气象地质灾害与降水的关系

应用人工智能技术——数据库中知识发现(KDD)技术,分析研究发生在云南省境内造成重大损失的气象地质灾害的发生与当日及前期降水的关系。结果表明,绝大多数气象地质灾害都是由强降水诱发的,云南气象地质灾害与发生当日及前期降水的关系主要有3种类型,即暴雨诱发型、多日中大雨诱发型和连阴雨诱发型。所得到的云南气象地质灾害与当日及前期降水的定量关系,为云南地质灾害的气象监测、预报模式的建立提供了依据。     

自动建模客观分型方法在非汛期人工增雨中的应用

根据安徽省人工影响天气业务系统需要,利用NCEP 500 hPa高度场和风场格点资料及安徽省81站10年非汛期逐日降水资料,在客观分析天气形势基础上,结合预报员实践经验给出的不同系统影响安徽省时的关键区,计算机自动建模,形成逐日天气型日历,实现环流分型客观化。此方法识别条件实用,模型物理意义明确,自动化程度高,自动生成的逐日天气型日历,为安徽省非汛期人工增雨作业指挥系统提供了很好的天气预报参考依据。     

武汉市盛夏高温气候特征和成因及预报

利用1950～2005年盛夏(7～8月)逐日武汉市最高温度、2002年和2003年6～8月T213格点风和垂直速度资料,分析了武汉盛夏高温的气候特征,研究了高温过程及西太平洋副热带高压活动特点。分析结果表明:20世纪50年代末至60年代初、60年代中期、70年代后期、90年代和2000～2005年为高温日数偏多的5个阶段。80年代高温日数偏少。对较大的时间尺度而言,强的高温集中在50年代后期至60年代以及90年代后期至2005年。强高温过程集中在7月下旬至8月上旬。西太平洋副热带高压持续稳定控制长江中下游,是造成高温及强高温过程的主要环流系统。选用ECMWF和T213温度和纬向风场预报产品,应用灰色预测方法建立了武汉市盛夏日最高温度预报模型,该模型试用于2003年和2006年盛夏高温预报,检验结果表明该模型提供的高温定量预报有一定的参考价值。     

2004年春季两次增温过程及降水的对比分析

利用常规的天气图、卫星云图和物理量诊断对2004年春季两次持续性增温过程及降水天气进行诊断分析,结果表明:两次增温过程的降水强度、范围和落区等差异显著。前者造成了陕西历史上最早的暴雨过程,并有冰雹相伴;后者则为一般性降水。在春季降水过程中,当南海和菲律宾附近有热带低压云系存在时,对陕西的强降水有增幅作用;来自孟加拉湾700 hPa的偏西南急流和来自南海850 hPa的偏东南急流直伸到陕西的位置决定强降水的落区。700 hPa正涡度中心与垂直运动的上升区配合很好,涡度随着暴雨的临近明显增大,正涡度的增长,有利于对流的发展。     

遥感及再分析降水产品在缺资料干旱内陆盆地的适用性评估

山区降水较集中,但降水测站多位于山谷或人口密集区,代表性差。遥感和再分析降水产品能提供时空分布连续的数据,不受地形条件限制。柴达木盆地中心属干旱荒漠区,水是制约该区开发的首要条件,其四周属高寒山区,降水相对较多,但降水监测十分薄弱。为获取该区相对精确的降水时空分布信息,本文评估了4套高分辨率降水产品（CMADS、TRMM、GPM和MSWEP）的适用性。首先基于地面站点数据评估它们在不同时空尺度上的精度,并分析它们在柴达木盆地的空间分布和年内分配特征。然后,以盆地东南隅的无测站山区香日德河流域为研究区,利用降水产品驱动SWAT模型来评估它们的分布式水文模拟适用性。结果表明：(1) MSWEP在年、月尺度上与站点降水的吻合程度最高（R≥0.79,PBIAS=0.5%）,其次是GPM和TRMM,CMADS精度最低（R≥0.64,PBIAS=5.8%）;(2)从降水精度与站点高程的关系来看,降水产品在相对低海拔区容易高估站点降水,而在相对高海拔区常低估实际降水;(3)在香日德河流域,MSWEP(NSE=0.64)在基准期（2009—2012年）的径流模拟表现明显好于其它降水产品（NSE=0.3...     

湿度效应及其对降水中δ18O季节分布的影响

提出了湿度效应的概念,即降水中稳定同位素比率与大气的温度露点差ΔT_d存在显著的正相关关系.对两个气候特征完全不同的取样站乌鲁木齐和昆明降水中δ¹⁸O与温度露点差之间的关系进行了分析,尽管两站的δ¹⁸O与ΔT_d的季节变化存在差异,但它们的湿度效应是显著的.利用稳定同位素动力分馏模型并根据500hPa月平均温度的季节分布对昆明站云中凝结物中δ¹⁸O进行了模拟,模拟的月平均δ¹⁸O与月平均温度的变化具有非常好的一致性,说明昆明站云中凝结物中的氧稳定同位素具有温度效应.这个结果与地面降水中氧稳定同位素的降水量效应截然不同.昆明站降水中δ¹⁸O一定程度上指示大气的干湿状况,同时也间接地指示降水量的多寡或季风的强弱.湿度效应的存在,影响降落雨滴中稳定同位素蒸发富集的强度以及雨滴与大气之间稳定同位素物质迁移的方向.它不仅改变降水中稳定同位素比率的大小,也改变其季节分布的特点.