阿克苏河流域1999年夏季洪水气象条件分析和预报服务

1999年 7月中旬到 8月上旬 ,阿克苏河流域出现历史罕见洪水。高温融雪以及山区降水是这次洪水的主要气象成因。 5 0 0hPa南疆稳定的副热带高压和中亚到帕米尔高原一带的副热带低槽是造成阿克苏河流域特大洪水的主要影响系统。     

百年来天山阿克苏河流域麦茨巴赫冰湖演化与冰川洪水灾害

阿克苏河源区的冰川融水和冰湖溃决洪水, 对我国境内阿克苏河乃至整个塔里木河的径流补给及下游的防洪安全都有着举足轻重的作用. 萨雷扎兹-库玛拉克河的麦茨巴赫冰川湖(Merzbacher Lake)为众多冰川湖中最大的一个, 同时又是频繁发生突发性溃决洪水的冰湖, 在1932-2008年的67 a内发生溃决突发性洪水62次, 其频率高达92.5 %以上. 随着气温的变暖, 冰川减薄后退, 冰川融水增多、 冰湖库容增加, 洪水总量在不断增大. 冰川洪水的总量已经由1960-1970年代的1×10~8m~3左右, 增加到1990年以来的3×10~8～4×1~8m~3 , 最高达5×1~8m~3 多; 年最大流量1990年代较1950年代增多37%, 洪水频率也在不断增加. 库玛拉克河流域冰川物质平衡变化也对冰湖溃决洪水影响很大, 冰川消融的越多, 产生的冰川洪水洪峰也越大. 随着全球气候进一步变暖, 将会加大下游的防洪压力. 所以, 要加强冰川消融观测及冰湖水位的监测, 建立预警系统, 进行冰湖溃决洪水预报, 为下游的防洪安全和水电安全运行提供科技支持.     

1999年夏季中昆仑山北坡诸河冰雪大洪水及其成因分析

1999年盛夏中昆仑山北坡大多数河流出现了有正式水文记录以来的最大洪峰,各河流最大洪峰出现时间存在不一致性,洪峰变化复杂.应用主要河流出山口水文站的逐日流量和降水量,和田气象站的逐日0℃层高度,500 hPa气温以及NCEP/NCAR 500 hPa高度场资料,分析了1999年夏季中昆仑山北坡诸河出现的历史特大洪水特性及其气象成因.这次特大洪水是高空持续高温引起的冰雪融水与产流区出现的暴雨共同作用下的混合型洪水.洪水前期春季到初夏该区域山区降水偏多,高空气温和0℃层高度持续偏低,对高山区的积雪积累极为有利;7月底至8月初和田高空气温和0℃层高度迅速上升并维持数日,使冰雪快速消融,同时山区出现大降水是引发洪水的直接气象成因.在青藏高原东部柴达木盆地上空存在有500 hPa稳定高压,使中亚副热带大槽东移中昆仑山北坡是这次特大洪水发生的环流系统特点.     

隆冬异常升温北疆积雪提前融化

2007年1月下旬中期开始,新疆北部地区出现了一次异常的升温天气过程,1月27日~2月4日的9d中,北疆各地的43个气象站中,有14站的日最高气温突破同期历史极值,其中伊犁河谷的新源的日最高气温上升到13.3℃,突破同期历史极值3.0℃;有19站的9天平均气温突破同期历史极值,占总站数的44.2%。1月下旬本是新疆北部的积雪稳定积累期,但是2007年元月下旬异常升温天气的出现和持续,使北疆地区积雪提前融化,到2月初,北疆的博尔塔拉蒙古自治州、伊犁地区、乌鲁木齐市等地的积雪面积明显减少,乌鲁木齐地区的积雪覆盖度仅为25.84%,比15年同期平均值偏少5成。冬季是新疆增温幅度最大的季节,在气候变暖背景下,冬季极端天气气候事件的出现也越来越频繁,隆冬季节的异常升温造成气温偏高,使北疆地区的积雪提前融化。这些变化将对新疆水资源的时空分布产生重大影响,对当地生态环境将带来难以估测的影响。在全球气候变化背景下,更加需要加强对新疆等干旱地区极端天气气候事件的监测分析及其对生态环境、经济社会发展的影响等诸多领域的研究,使社会各界以积极的态度来科学客观地认识气候变化带来的后果,及早提出应对区域气候变化的对策,采取切实可行的措施减缓气候变化带来的负面影响。     

和田河夏季流量对区域0℃层高度变化的响应

利用和田市气象站的0℃层高度,和田河上游乌鲁瓦提和同古孜洛克水文站的实测流量资料,以及NCEP/NCAR 500 hPa月平均温度资料,分析了和田河夏季流量的变化、同期流域内0℃层高度情况以及500 hPa温度的特征。结果显示：1961-2004年,和田河夏季流量、和田站0℃层高度均呈不显著的线性下降趋势,在1979年分别出现了由丰到枯、由高到低的突变。和田河夏季流量典型偏丰、偏枯年同期500 hPa温度距平场有显著差异。在年代际和年际尺度上,和田河夏季流量对流域内0℃层高度变化都有明显的响应。     

塔里木河流域干湿变化与大气环流关系

基于塔里木河流域39个气象站1961—2010年逐日观测数据和NCEP/NCAR再分析数据,采用标准化降水蒸散指数(Standardized Precipitation Evapotranspiration Index,SPEI),分析了该流域近50年来干湿时空变化特征及典型干湿月份和突变前后的大气环流特征。对SPEI序列进行的趋势检验和突变分析表明,近50年来,塔里木河流域显著变湿并在1986年发生显著突变,SPEI上升趋势显著的站点较多的月份主要集中在暖季(5~10月)。对突变前后不同等级干湿事件频率变化的统计结果表明,突变后,极端干旱事件发生频率略有增加,但轻度和中度干旱事件发生频率有所减少,而不同等级的湿事件发生频率则一致地表现为增加。对典型干湿月份和突变前后对应的北半球500 hPa位势高度场和风场变化的合成分析表明,暖季典型干湿月份环流系统配置存在明显差异,增加的水汽和弱不稳定大气层结构是该区域1986年后暖季变湿的原因之一。     

因子的持续和转折对我国盛夏降水预测效果的影响

由于影响我国盛夏（7—8月）降水异常的主要因子前期（或从冬季到夏季）不同的月际演变特征对其后降水异常的影响不同,所以针对影响因子的月际“持续异常”和“转折变化”对盛夏降水异常的预测方法也应该是不同的。本文以国家气候中心整理的78项月环流特征量指数和CPC/NOAA的30项指数为因子,设计了能够反映影响因子的月指数特征量“持续异常”和“转折变化”的两套影响因子库,用“滑动相关—逐步回归—集合分析”方法分别建立预测模型,改进预测方案,这样建立的统计预测模型重点考虑了前期影响因子不同的变化特征。用距平符号一致率（PSS）与空间距平相关系数（ACC）为指标,对比分析不同因子处理方案对我国160站盛夏（7—8月）降水预测效果的影响,结果显示：两种因子选择方案均具有一定的预测能力;相比之下,“转折变化”因子选取方案的预测效果更好;用单站交叉建模序列与实测序列的相关系数为指标,挑选其中相关系数更高的因子选取方案结果作为集合方案预测结果,集合方案的预测效果有进一步提高的潜力。     

用统计集合方法制作全国汛期降水滚动预测试验

以全国160站汛期(6-8月)降水量为预测量,以最新得到的74项环流特征量指数为因子,尝试制作全国160站汛期降水滚动预测.建立模型时考虑了预测量与环流特征量因子序列的显著线性变化趋势,以及预测量与环流因子之间的相关不稳定性,用"滑动相关-逐步回归-集合分析"预测方法,分别建立了2009年全国160站汛期降水量的物理统计集合分析预测模型,并进行了近10年独立样本预测试验分析.结果显示:(1)用物理统计集合分析预测方法,以最新得到的74项环流特征量指数为因子,实现了全国160站汛期降水逐月滚动预测,2009年以在5月份制作的滚动预测效果最好.(2)近10年预测试验的空间距平相关系数Acc、业务评分PS和异常级评分TS均高于国家气候中心近年汛期预测业务平均水平.经过不断改进思路和优化具体建模方案,该方法具有较高的业务应用潜力.     

塔里木河流域2001年四源一干河川径流运行分析

2001年塔里木河流域四条源流出山口天然径流量计266.5×10⁸m³, 比多年平均值多40.70×10⁸m³, 增加1%.源流区在进入塔里木河干流前总耗水量为220.0×10⁸m³, 与多年平均值比较多43.4×10⁸m³, 增加24.6%, 而入塔里木河水量为46.4×10⁸m³, 比多年平均4.12×10⁸m³减少1.64×10⁸m³.塔里木河干流龙头站--阿拉尔站2001年年径流量为45.72×10⁸m³, 接近多年均值46.00×10⁸m³, 属平水年.干流上游区间耗水量24.77×10⁸m³, 占阿拉尔站年径流量的54.2%; 中游区间耗水量1.94×10⁸m³, 占阿拉尔站年径流量的41.4%; 下游区间耗水2.025×10⁸m³(纯塔里木河水), 仅占阿拉尔站年径流量的4.4%. 2001年从开都河-孔雀河的博斯腾湖和塔里木河向下游绿色走廊的应急输水于11月16日水流到台特玛湖, 从而结束了塔里木河下游近30 a干涸的历史, 使下游绿色走廊恶化环境开始恢复.     

新疆喀什西部新一代天气雷达产品的冰雹预警指标研究

2010年以来喀什地区冰雹频繁,严重危害当地农业生产. 通过整理分析2009-2012年喀什新一代天气雷达监测资料,结合我国中东部地区基于雷达监测的冰雹预警指标,经过对喀什西部的18次冰雹天气过程中新一代天气雷达监测预警指标的分析,归纳出了喀什西部新一代雷达产品的冰雹预警指标：（1）组合反射率≥50 dBz;（2）回波顶高≥9 km;（3）云体垂直液态水含量≥20 kg·m^-2. 根据该预警指标对喀什西部2011-2012年冰雹过程进行回报预警,准确率达到84.6%. 以有详细降雹时间记录的14次冰雹过程为例,分析喀什西部基于雷达监测产品的冰雹预警时效,14次个例中冰雹预警时效平均为27 min. 选取2012年5月13日、5月23日和2013年6月18日3次强冰雹过程个例,分析冰雹出现前后喀什新一代天气雷达的连续监测资料表明：3次过程中降雹开始时间对应雷达监测值达到最大（高）值时刻;组合反射率与回波顶高首先达到预警指标,垂直液态含水量达到预警指标的时间滞后11~19 min;3项雷达产品均达到冰雹预警指标的时间比实际发布冰雹预警时间早7~17 min,喀什西部冰雹预警时效潜力可以增加到30 min以上. 在喀什西部,应用新一代天气雷达监测产品开展冰雹实时预警业务是可行的,对提高当地冰雹灾害防御能力提供了有力的技术支持.