等熵位涡在一次淮河流域大暴雨分析中的应用

利用NCEP/NCAR 1°×1°逐日再分析资料、常规气象观测资料,通过等熵位涡理论对淮河流域2009年9月24—25日的大暴雨过程进行分析。结果表明:淮河流域对流层低层的中尺度低涡的发生发展与此次暴雨密切相关;315 K等熵位涡高值中心的移动和强度变化很好地反映出中尺度低涡系统的发展变化情况,其移动方向与雨带走向一致,降水落区主要位于等熵位涡高值中心轴线移动方向右侧的强西南气流处,对应于345 K等熵面上干冷空气移动方向前部的暖湿区内;在暴雨发展强盛时期,淮河流域暴雨区上空从对流层高层至低层均存在明显的正等熵位涡平流,干冷空气的侵入使得低涡加强发展,辐合上升运动增强,有利于暴雨的增幅,这是引发此次暴雨过程重要的触发机制。     

10层陆面过程模式及其Offline独立试验

利用西伯利亚地区的一个试验点资料和1998年中国淮河流域试验（HUBEX）的加密观测资料，对一个新发展的陆面过程模式进行了模拟检验。西伯利亚地区的单点试验表明，不同时间间隔的边界强迫对地表吸收的净短波辐射和释放的潜热影响较大。淮河流域的模拟结果表明，模式能够较好地模拟出我国夏季半湿润地区陆面特征量的变化趋势。由于模式模拟的地温偏低、净短波辐射偏小。所以模拟的感热和潜热值偏小。对该模式在淮河流域的植被、土壤等参数的合理选取可能会提高模式的模拟效果。     

SRES情景下多模式集合对淮河流域未来气候变化的预估

采用偏差修正/空间降尺度方法处理后的IPCC AR4中8个全球海气耦合模式的集合平均结果,分析了SRESA2、A1B和B1情景下淮河流域未来30 a(2011 2040年)相对于现状(1961 1990年)地面温度和降水的可能变化.结果表明:(1)多模式集合能较好地反映流域现状年、季温度和降水的大尺度空间分布特征;对温度和降水的年内分配过程模拟较好,各月温度集合平均与观测值相差0.2℃左右(冬季各月除外),而降水集合平均与观测值相对误差在5%左右(9月除外).(2)不同情景下未来流域年、季温度一致增加,年温度增加幅度在0.85～1.12℃之间;冬、春季温度增加相对明显,而夏、秋季温度增加并不显著;年际和年代际温度增加趋势显著.(3)不同情景下未来流域年降水有增加趋势,增加幅度为0.13%～5.24%,增幅不明显;降水季节变化有增有减,季节、年际和年代际降水变化较为复杂,不同情景下降水空间变化差异显著.     

水文模型参数敏感性快速定量评估的RSMSobol方法

水文模型参数敏感性分析是模型不确定性量化研究的重要环节,其可以有效识别关键参数,减少模型率定的不确定性,提高模型优化效率。然而如何快速有效地定量评估参数敏感性已成为当前大尺度分布式水文模型优化的瓶颈。针对传统的全局定量敏感性分析方法在多参数复杂水文模型的不足,本文采用基于统计学习理论的支持向量机(SVM) 建立非参数响应曲面(称为代理模型),再结合基于方差的Sobol 方法,建立了基于响应曲面方法的Sobol 定量全局敏感性分析方法(RSMSobol 方法),实现复杂模型系统参数敏感性的快速定量化评估。本文选用淮河流域的日尺度分布式时变增益水文模型进行实例研究,采用水量平衡系数(WB),Nash-Sutcliffe 效率系数(NS) 和相关系数(RC) 三个目标函数综合评价模拟效果。研究结果显示RSMSobol方法在实现定量全局敏感性分析的同时降低了模型运行时耗,提高了模型评估效率,且与传统定量方法Sobol 方法具有同样的评估效果。该方法的有效应用为大型复杂水文动力模拟系统的参数定量化敏感性评价提供了参考,为模型参数进一步优化提供了可靠依据。     

HUBEX期间暴雨模拟研究

利用中尺度数值预报模式MM4和淮河流域能量与水循环试验(HUBEX)外场观测资料,对1998和1999两年HUBEX期间的暴雨进行数值模拟.同时,将处理后的云图资料输入到MM4中,改变水汽场条件进行数值模拟,作为敏感试验,并且与不用云图资料的控制试验作比较.两种模拟结果与地面试验区的雨量资料对比分析表明,MM4对夏季淮河流域的强降水有较好的预报能力.     

淮河流域水资源承载能力的评价分析

流域水资源承载能力的有限性决定其开发极限存在的客观性，提出了流域水资源承载能力综合评价方法，利用模糊综合评判模型对淮河流域水资源承载能力进行了评价研究，从而为该流域资源合理利用提供了决策依据。     

中国异常增暖来年江淮流域易发生大洪水

在1987年以来全球气温明显增高的同时,中国气温也显著增高,1997年达到了峰值,2006年又出现了次峰值.为搞清异常增暖对中国旱涝等灾害的发生可能带来的影响,本文重点统计分析了中国年平均气温对全球年平均气温的响应关系,并分析研究了1951～2006年期间中国月年平均气温的年际变化特征和汛期主要多雨带类型及发生严重洪涝区域之间的对应关系.结果发现：（1）3个中国年平均气温异常偏高但8月气温不高的来年汛期主要多雨带和严重洪涝区域都发生在淮河流域（3/3）;（2）5个年平均气温偏高且8月气温也明显偏高的来年汛期长江流域发生了大洪水和严重洪涝（5/5）,特别是其中2个8月气温特高的来年（1954、1998年）汛期长江流域发生了特大洪水和严重洪涝（2/2）.对这个前兆强信号的发现和揭示,不但证明了全球和中国异常增暖对来年中国汛期水旱灾害的重大影响,也对准确预测中国汛期主要多雨带分布类型和江淮流域的大洪水和特大洪水有特别重要的应用价值.     

GRAPES气象-水文模式在一次洪水预报中的应用

尝试将GRAPES (Global-Regional Assimilation and PrEdiction System) 模式与水文模型结合,构建GRAPES气象-水文单向耦合模式,进行洪水预报。气象模式选取GRAPES_Meso模式,分别采用15 km×15 km和5 km×5 km水平分辨率,15 km×15 km的GRAPES模式由NCEP全球预报场提供初始场和侧边界条件;5 km×5 km的GRAPES模式由15 km×15 km GRAPES模式提供初始场和侧边界条件,将GRAPES_Meso模式的定量降水预报分辨率统一降尺度到5 km×5 km分辨率,用于驱动水文模式。水文模型选取新安江模型与分布式新安江模型。以淮河王家坝站以上流域和息县流域为试验流域,将GRAPES降水预报场驱动水文模型进行单向耦合,构建GRAPES气象-水文单向耦合模式,选择2009年8月28日08:00(北京时,下同)—9月9日14:00汛期一次洪水过程,进行实际预报试验。结果表明:15 km×15 km和5 km×5 km的GRAPES模式预报降水与实况降水分布相一致;与水文站观测降水驱动水文模型洪水模拟结果相比,GRAPES气象-水文模式对洪水预报的预见期延长效果明显,对洪水模拟精度也较高,与水文模型输入场分辨率要求相匹配的降水产品对洪水模拟的精度更高。     

淮河流域暴雨成灾 台风海棠风大雨强

7月份，全国平均月降水量为112．5mm，比常年同期偏少4．4mm。淮河流域及四川等地的部分地区降水明显偏多，遭受暴雨洪涝或泥石流、滑坡等地质灾害；西北东北部及内蒙古中西部、湖南等地旱情持续。全国月平均气温为22．2℃，较常年同期偏高0．8℃，为1951年以来历史同期第三高。月内，台风“海棠”和强热带风暴“天鹰”在我国登陆，其中台风“海棠”造成浙、闽损失严重；江南、华南等地多高温酷热天气；局地强对流天气发生频繁，内蒙古、山东等地受灾较重；甘肃中西部、内蒙古西部的部分地区出现强沙尘暴天气。