基于CINRAD和卫星的淮河流域致洪暴雨综合定量估测及预警研究

利用S波段多普勒天气雷达(CINRAD/SA)、GMS卫星云图结合地面雨量站资料定量估测淮河流域降水量,并结合对数值预报产品的释用进行暴雨定量预测。研究成果可以实现对淮河流域致洪暴雨的预警服务。     

STUDY ON MEASURING AND WARNING OF FLOOD-CAUSING TORRENTIAL RAIN IN HUAIHE R. BASIN BASED ON CINRAD AND GMS

1 INTRODUCTION Locating between the southern temperate climate zone and northern subtropical climate zone, the basin of Huaihe River witnesses frequent occurrence of meteorological disasters, especially from May to August when heavy rains usually result in floods.     

基于GPS/Pwv资料的上海地区2004年一次夏末暴雨的水汽输送分析

本文应用GPS探测的可降水水汽资料Pwv对上海地区2004年一次夏末暴雨的水汽输送特征进行了分析。结果表明:此次暴雨过程的水汽输送路径有两条,一条是西南水汽输送路径,一条是东南水汽输送路径。指出边界层的偏东急流是此次暴雨过程的主要增雨机制。分析还表明:每30 min一次的GPS/Pwv资料能直观地、及时地反映大气中水汽的时间变化和空间变化;GPS/Pwv资料随时间的演变特征与降水有较好的对应关系;GPS/Pwv的散度资料可以反映大气中水汽的辐合、辐散分布情况。     

云导风资料同化在伴随模式同化系统中的应用

以一次发生在长江流域的暴雨过程为例,设计了几种数值试验方案,并进行模拟。结果表明,MM5伴随模式同化系统能有效改善初始场与模式的协调能力,提高模式对于降水场和其它要素场的预报;使用云导风资料修正初始场后直接模拟的效果比未使用时直接模拟的效果要好,对部分区域的强降水预报精度有一定程度的改善;使用伴随模式同化系统后,加入云导风资料的同化试验对其它要素的改善与直接同化常规资料的效果相比,改善优势不明显,但从各要素的误差来看,对于风场的改善最好。     

2003年渭河流域5次致洪暴雨过程的水汽场诊断分析

利用实况高空探测和地面观测资料、NCEP/NCAR再分析资料, 从水汽输送、水汽收支以及水汽含量等方面着手, 对2003年发生在渭河流域的5次致洪暴雨过程进行了对比分析, 结果表明:强降水发生时, 降水区700 hPa上的比湿值均不低于7 g/kg; 在垂直结构上, 强降水地区低层水汽含量在降水前6~12 h出现峰值, 强降水出现在高层比湿的峰值附近; 致洪暴雨过程的水汽通道与西太平洋副热带高压的位置有着明显的相关性; 渭河流域南边界是水汽的主要输入方, 主要的水汽输送层在850~700 hPa, 西边界是水汽的主要输出方。     

1998年7月河套气旋强烈发展时的暴雨过程分析

采用位涡理论对1998年7月4—7日的一次河套气旋强烈发展中的暴雨过程进行分析。结果表明：此次夏季河套气旋的强烈发展是在高层正位涡平流和低层暖平流的共同作用下产生的。高空双急流结构产生的强烈辐散加强了低层辐合,有利于气旋的加强。强降水出现在河套气旋强烈发展过程中,是由高层冷空气与季风涌带来的西南暖湿气流辐合而引起的大尺度降水过程。在这次气旋强烈发展过程中,对流层低层到中上层均出现强的上升气流,使得南方深厚的暖湿空气不断随西南风流入暴雨区上空。暴雨发生时,华北地区处于地面Ω型的θse高能舌之中,其上空500 hPa存在一个由大尺度动力强迫形成的东北—西南向的非地转湿 Q 矢量辐合带,对流云带与 Q 矢量辐合中心有非常好的对应关系。     

利用TRMM资料分析2002年登陆广东的热带气旋降水分布特征

用2002年3个热带气旋登陆广东的过程中自动站的降水资料, 对TRMM准全球、准实时的3 h降水估测资料进行了检验, 表明该资料与地面3 h降水有很好的相关性, 可以反映出热带气旋3 h降水变化的特征。利用该资料分析了这3个热带气旋登陆过程中不同半径、不同方向降水的时空变化特征, 并分析了不同热带气旋之间降水差异的大尺度环流背景。研究发现, 3个热带气旋登陆过程中心附近降水沿半径方向存在收缩和扩展的变化, 除了低层水汽输送的变化和地形对降水造成影响之外, “北冕”和“黄蜂”都发现热带气旋外围降水加强会导致其中心附近降水减弱, 这与以往的观测及研究成果类似。     

坡面泥石流活动与降水之间的关系初探——以重庆北碚地区为例

文章从坡面泥石流的形成条件入手,结合重庆北碚地区地质地貌和气象条件,分析了该地区从1962～2003年发生的坡面泥石流的数据及降雨资料,认为在该区域,降水是诱发坡面泥石流的决定性因素.通过对具体坡面泥石流事例的分析,认为坡面泥石流的发生与前期降雨量和短历时雨强关系密切,前期降雨量对泥石流形成的贡献比较大,短历时雨强主要起到激发作用,当短历时雨强指数＞550时,应发出泥石流危险警报.最后利用发生坡面泥石流前3日累计降雨量和当日前期降雨量,得出了该区域降水诱发坡面泥石流的临界雨量方程.     

一次特大暴雨形成中天气尺度和次天气尺度系统的作用

采用中尺度数值模式MM5V2对1998年6月下旬发生在长江流域持续的暴雨过程进行分析研究。通过尺度分离与数值模拟对比试验,着重分析了暴雨过程中天气尺度与次天气尺度各物理量场的结构特征,提出本次暴雨过程形成的物理机制：天气尺度流场与水汽场为降水提供持续的远距离水汽输送通道,次天气尺度流场形成稳定的经向强辐合,为水汽的抬升与凝结提供动力条件;在有利的高、低空急流的配置下,暴雨区落在高空急流轴以南、低空急流轴以北;次天气尺度温度场下暖上冷的热力不稳定层结促进了热力不稳定的发展,促使暴雨增幅;特大暴雨发生地区上空的次天气尺度湿度的高值中心,有利于湿空气在上升运动中释放潜热,形成暴雨的反馈机制。数值试验分离模式初始场不同尺度系统信息,揭示了不同尺度系统在暴雨发生过程中的动力作用,没有中尺度系统的配合,仅有天气尺度系统信息,或只有次天气尺度系统信息,没有大尺度系统的配合,暴雨的强度及范围都将有所消减。分析及数值试验结果表明大暴雨是在天气尺度和次天气尺度系统的共同作用下才得以产生和维持的。     

A coupled two‐phase fluid flow and elastoplastic deformation model for unsaturated soils: theory,implementation, and application

Although numerous numerical models have been proposed for simulating the coupled hydromechanical behaviors in unsaturated soils, few studies satisfactorily reproduced the soil–water–air three‐phase coupling processes. Particularly, the impacts of deformation dependence of water retention curve, bonding stress, and gas flow on the coupled processes were less examined within a coupled soil–water–air model. Based on our newly developed constitutive models (Hu et al., 2013, 2014, 2015) in which the soil–water–air couplings have been appropriately captured, this study develops a computer code named F²Mus3D to investigate the coupled processes with a focus on the above impacts. In the numerical implementation, the generalized‐α time integration scheme was adopted to solve the equations, and a return‐mapping implicit stress integration scheme was used to update the state variables. The numerical model was verified by two well‐designed laboratory tests and was applied for modeling the coupled elastoplastic deformation and two‐phase fluid flow processes in a homogenous soil slope induced by rainfall infiltration. The simulation results demonstrated that the numerical model well reproduces the initiation of a sheared zone at the toe of the slope and its propagation toward the crest as the rain infiltration proceeds, which manifests a typical mechanism for rainfall‐induced shallow landslides. The simulated plastic strain and deformation would be remarkably underestimated when the bonding stress and/or the deformation‐dependent nature of hydraulic properties are ignored in the coupled model. But on the contrary, the negligence of gas flow in the slope soil results in an overestimation of the rainfall‐induced deformation. Copyright © 2015 John Wiley & Sons, Ltd.