基于DTW与K-means算法的河北场雨及雨型分区特征研究

深入挖掘气象站点的观测降雨数据,研究区域降雨的雨型规律,对于洪涝灾害预警和减灾措施制订有重要意义.本文基于河北省2005-2017年3189个站点逐小时降雨观测数据,进行"场雨"的划定,进而提取历史上各场雨的累积雨量、时长指标.采用数据挖掘技术中的DTW相似性算法进行场雨雨型的自动归类,将场雨分成Ⅰ-Ⅶ共7种雨型,包括...     

绵阳“9．22～27”持续暴雨过程特征及成因分析

利用常规实测资料、NCEP刷CAR再分析资料、T213分析资料,对绵阳地区2008年9月22—27日出现的持续性暴雨过程进行环流形势及物理量场分析,结果表明：此次降水过程可分为两个明显的降水时段,其区域不同、强度不一;副高、冷空气、两条水汽通道以及台风是此次过程的主要影响系统;第一降水时段的各物理量水平皆大于第二时段,不稳定能量、水汽和气流的辐合、辐散区分布及上升下沉气流的位置和强度对暴雨的强度和落区预报有较好的指示意义。     

天津市设计暴雨的空间分布特征

设计暴雨是区域防洪排涝和城市市政排水的重要基础,是关系到区域安全和城市运行的重要问题。利用天津站和塘沽站完整的分钟降雨量资料以及环城四区和滨海新区其它台站的降雨年最大值资料,推求了各台站的暴雨强度公式,分析了天津市城市化对设计暴雨强度的影响,以及中心城区与滨海新区的空间差异。结果表明:城市化对设计雨量有明显的影响,城区重现期1a的暴雨强度有降低的趋势,而重现期3 a以上的暴雨强度有所增强,而且城市化效应在不同环城区域存在明显的一致性,环城四区排水设计在重现期1a及以下时对城市化影响应有所考虑,而3 a以上重现期设计雨量采用中心城区暴雨公式是安全的;滨海新区3个区域各历时不同重现期下的暴雨强度均高于中心城区,尤其是塘沽远远高于中心城区,滨海区域采用全市统一的暴雨公式进行排水系统设计是不安全的,宜采用滨海新区各区县当地的暴雨强度公式。     

城市暴雨内涝模拟模型优化与精度验证

本文采用“Vegetation-Impervious Surface-Soil”模型和线性光谱混合分解方法,获取像元中不透水面、植被、土壤覆盖信息,用于计算SCS模型产流参数综合CN（Curve Number）值;基于土地利用类型,采用经验值与数值实验逐步求精相结合的方法,确定水动力汇流模型参数曼宁系数,并用实测积水数据验证两次参数修正的模拟效果。以上海中心城区为例进行验证,研究结果表明：①将采用V-I-S模型得到的不透水面、植被、土壤信息设定CN值,能够降低积水分布的极值化现象,提高SCS产流模型产流量和产流分布精度;②采用经验法和数值模拟逐步求精法,按土地利用类型设定曼宁系数,使各时段最大积水深度高于原模型,说明曼宁系数是汇流模型的敏感参数。     

基于多源卫星遥感的暴雨灾情时空动态信息的提取

强暴雨淹没耕地形成灾害的同时,对耕地作物的生长也产生着极大的影响,而暴雨灾害对耕地作物生长的影响是一个渐变过程,需要由时空动态的观测进行监测。多源卫星遥感观测技术具有捕捉地面瞬间状态和刻画过程的优势。论文利用Terra/MODIS、Landsat和Sentinel卫星观测数据,挖掘多源卫星遥感观测数据,提出了一种利用NDVI变化的特征值进行灾情动态信息提取方法;并以2016年发生暴雨灾害的巢湖地区为实验区进行了方法的应用和讨论。结果表明,基于MODIS多时相NDVI变化结果提取的信息能够获得受灾害影响开始时期和持续时长等丰富的时空动态信息,根据这些信息可以统计得出大范围区域中受灾害影响的面积。另外,结合利用30 m和10 m的Landsat和Sentinel观测数据提取的水淹区,可为在暴雨致灾范围方面提供准确的参考信息。多源遥感作为评估灾情信息的依据之一,其获取的灾情动态信息能够为灾后耕地的恢复情况以及国家灾后损失评估和救助决策提供科学的数据依据。     

成都“2008.9.24”暴雨的中尺度数值模拟

为了更好的研究四川成都地区2008年9月23日～25日强降水天气的物理机制,利用中尺度天气预报模式(Weather Research Forecast,WRF)模拟了此次过程,并结合FY-2号C星云图资料,对过程的发生、发展过程进行分析后发现,此次暴雨过程为低层弱低压辐合,同时台风"黑格比"登陆后带来大量水汽,并借助西伸的西太平洋副高源源不断的向四川盆地输送,另外存在来自南方孟加拉湾水汽的持续供应,对流云团形成于地面低压与西伸副高的交界处,并沿着副高边缘由西南向东北移动,雨带分布在副高边缘气压梯度大的地方,模拟结果与观测事实基本相符。利用WRF模式模拟暴雨产生的环流形势,配合卫星云图,能进一步揭示暴雨产生的物理机制,可作为深化暴雨研究的有效手段。     

一次强烈发展西南低涡的中尺度结构分析

2021年8月7—8日,四川盆地中东部出现大暴雨、局地特大暴雨,是重庆2021年度社会影响最大的一次暴雨过程。采用多源观测及ERA5再分析资料,对此次大暴雨过程进行诊断分析。结果表明：大暴雨发生在低槽移入四川盆地诱发暖性西南低涡背景下,具有显著的阶段性、跳跃性和极端性特征。大暴雨先后形成于西南低涡中心东南部、西南低涡东侧和西南低涡南侧暖湿的边界层辐合线附近。各阶段大暴雨均由移动缓慢、维持时间达3~6 h的β中尺度对流系统影响形成,暖湿不稳定和弱垂直风切变为β中尺度对流系统的形成提供了有利的环境条件。涡度分析表明,西南低涡的发展主要源于低空辐合及垂直涡度输送效应,但暴雨区的正涡度发展与西南低涡并不完全相同,水平涡度倾侧效应较为显著。第一阶段暴雨区正涡度主要源于对流层中低层西南低涡中心附近显著的低空辐合、涡度垂直输送及水平涡度倾侧效应;第二阶段和第三阶段暴雨区正涡度主要源于边界层辐合及边界层以上的水平涡度倾侧效应,边界层辐合触发暖湿大气中的中尺度对流活动促进了第二阶段和第三阶段大暴雨的形成。

     

气候变化背景下湖北省高温干旱复合灾害变化特征

利用湖北省76个国家气象站1961—2022年地面气象观测资料,基于气象干旱综合监测指数(Meteorological Drought Composite Index,MCI)和有效降水指数(Effective Precipitation,EP)识别湖北省历年干旱和洪涝过程,分析近62 a旱涝过程频次时空变化和旱涝年、旱涝转换特征以及2010年以来旱涝特点。结果表明：湖北省旱涝频发区总体呈东涝西旱、南涝北旱的片状分布。干旱和暴雨洪涝发生频次分别呈现波动式下降、上升趋势。干旱主要发生在春季和伏秋季,发生频次总体呈减少趋势,但夏秋干旱以及极端干旱有趋多增强的态势;暴雨洪涝主要集中在夏季,发生频次呈增多趋势。旱涝年年际间呈现连旱2~4 a、连涝2~3 a或旱涝交替的特征,部分年份年内旱涝并存、旱涝急转,2010年以来无旱涝并存年。旱涝转换站数年际间波动较大,呈现5个阶段性上升特征,各递增阶段最大站数呈递减趋势。2010年以来旱涝呈现极端性增强、骤发性增多及连旱连涝的特点。

     

初值及物理过程对\

利用国防科技大学全球中期数值天气预报模式（YinHe Global Spetral model,YHGS）产品驱动WRF对2018年7月4日华中地区暴雨过程进行模拟,并与ERA-interim资料作初始场模拟结果对比,评估YHGS模式产品在此次暴雨过程预报中的应用能力。结果表明：（1）WRF-YHGS对2018年7月4日华中地区暴雨过程有一定的预报能力,其模拟的大尺度环流形势、水汽收支量变化趋势与WRF-ERA有着很好的一致性,YHGS模式产品驱动中尺度数值预报是可行的。（2）WRF-YHGS模拟效果较WRF-ERA差,但大雨量级WRF-ERA湿偏差较大,两组试验各物理量模拟结果存在一定差距,且随着积分时间的增加差异逐渐增大。（3）WRF-YHGS、WRF-ERA模拟结果的差异主要来自YHGS与ERA初始场中差异较大的次天气尺度运动和YHGS全球模式预报场误差两个方面。

     

An analysis of the causes of decadal variations of rainfall in Shandong in summer

The precipitation in Shandong in July, August as well as the whole summer (JJA) and the corresponding 500hPa geopotential height fields are analyzed by means of the SVD (singular value decomposition) methodology. It is found that the general circulations in East Asia and the Western Pacific underwent decadal changes around 1979. The geopotential height, in particular over key areas like the South China Sea and the Philippines, increased after 1979. Corresponding to the changes in the geopotential height, the rainfall in Shandong started to decrease around 1979. The synthesized analysis shows that when the geopotential height at 500hPa level decreases in the key areas, the Western Pacific subtropical high shifts northward and an anticyclonic anomalous cell enforces the southerly flow over Shandong-Korea-Japan, Shandong could experience a wet period. A dry period is likely to occur when the geopotential height increases in these key areas, the subtropical high moves southward or expands westward to a great distance, and a cyclonic anomalous cell controls Shandong. Respective conceptual models for the causative mechanism are obtained for the cases of July, August and the whole summer (JJA).