地形因子对海南岛台风降水分布影响的估算

台风登陆过程中,地形对台风降水有明显的作用,及时了解台风过程中降水的空间分布信息对灾害预测预警有着重要的意义。基于最小二乘的多元线性回归方法,利用1953-2005年间登陆海南岛的台风(不包括其他热带气旋)的降水资料,建立了台风过程中年平均降水量与地形因子(地形高程、坡度、坡向)的关系模型,估算了海南岛台风过程中降水量的分布,分析了地形对其的影响,为后期台风灾害过程中降水的地形影响分析提供参考。     

台风降水对江西水资源与水稻生产的影响

为了掌握江西省台风降水的分布情况及其降水资源的贡献程度,定量评估其对水资源的影响及时空分布规律,采用1951-2005年影响江西的台风的资料,利用空间插值、趋势分析、个例分析等方法,揭示了江西台风降水的时空分布特点。结果表明:(1)江西台风降水量基本上遵循从南到北递减分布,但赣北的庐山附近有一高值区;(2)台风降水量占年总降水量比例仅为1.9%~9.0%,但对局部地区的降水资源的贡献较大,弥补了部分地区降水量的不足;(3)台风强降水对局地河段、水库有很大影响,局地河段水位一般都有一个快速、大幅度的涨落过程,但水库经调控,水位涨落幅度可调;(4)7-8月份台风降水最为丰富,此时全省易受副高控制,高温少雨,晚稻、中稻需水量仍较大,台风降水适时补充了水资源的不足。     

强台风“纳沙”暴雨中尺度特征分析

利用海口多普勒天气雷达、闪电定位和日本静止卫星0.05°×0.05°TBB资料,对1117号强台风"纳沙"造成的海南岛暴雨的中尺度特征进行了分析。结果表明:台风暴雨分布特征与TC环流和地形增幅密切相关;明显的辐合性暖平流和"列车效应"有利于暴雨的持续;最大回波强度和小时雨量间有很好的对应关系,建议了海口多普勒雷达TC估测降水产品使用公式Z=230R1.25;海南岛强降水时段TBB值普遍小于-70℃,但仍属于降水效率高的弱对流;西半部地区强降水出现时间与中尺度对流云团对应较好,而东半部地区中尺度对流云团的发展则超前于强降水出现时间。     

“7·20”郑州极端特大暴雨降水细节特征和成灾过程研究

基于常规探测资料、区域气象站资料、郑州双偏振多普勒雷达产品和ERA-5逐小时再分析数据等对“7·20”郑州特大暴雨降水细节演变、成灾过程和中尺度特征进行探究。结果表明：特大暴雨环流背景罕见，海上远距离台风起到了“水汽转运站”的作用；降水时空分布的复杂性致使西部山区和郑州主城区成灾原因不同；关键环境参数对比分析表明，极端强降水对CAPE值要求不高，高的暖云层厚度和近地面大的露点等指标利于高降水效率的产生，中等强度以上的深层垂直风切变有利于中尺度对流系统的高度组织化；西部山区强降水主要由中尺度孤立对流单体频繁影响所致，列车效应显著；郑州主城区强降水是由高降水效率的对流系统长时间维持造成的，降水粒子尺度大，数密度高，KDP值增大与雨强的突增对应关系较好。     

庐山台风暴雨环境背景与云型特征分析

使用近10年来登陆台风对庐山降水影响的历史资料进行了分析,结果表明:(1)影响庐山降水的台风移动路径主要为中路;其它登陆台风,中心位置低于北纬25°N或高于北纬30°N,对庐山的影响都很小。(2)500 hPa平均场以上和500 hPa平均场以下,天气系统的特定配置易引发庐山台风暴雨。(3)庐山地形对台风降水的增幅作用十分明显。(4)台风影响庐山主要有3种云型:分别表明台风3个不同阶段的云型特征。     

台风“威马逊”造成云南强降水灾害天气分析

利用云南7部新一代天气雷达观测数据和Micaps常规资料,对台风"威马逊"登陆后减弱生成的热带低压引发强降水进行分析,揭示了台风"威马逊"造成的强降水成因及对云南的影响情况。结果表明:"威马逊"的外围云系于2014年7月19日下午开始影响云南,19日17时滇东南地区出现降雨,其中20-22日,云南省连续3d出现暴雨天气过程,滇中以西以南大部地区出现大暴雨、暴雨天气(其中屏边站和宁洱站日降水突破了历史极值),23日降雨过程结束。这次台风低压天气过程是近5年来影响云南造成降水最强的一次,热带低压西移与西南气流汇合,低压倒槽造成的强降水对云南西部造成持续影响。热带低压带来了强降水,造成了37人死亡、9人失踪的重大灾害。以文山新一代天气雷达观测资料分析,发现使用雷达对远距离低层云系的探测,能较好地判断"威马逊"台风外围云系的结构及演变情况,对改进强降水的短时临近预警有较好的价值;在现行体扫模式下增加超低仰角探测,应有助于更好预测风暴影响的强度和发展趋势,进一步改进预警能力,从而对短时临近预报有一定的帮助。就台风"威马逊"而言,发现较好的应用雷达资料,在一定的条件下对改进短时临近预警业务有一些帮助,因此提出重视雷达探测可能对提高强天气监测预警水平和防灾减灾应具有一定的价值。     

华北地区汛期降水特征及对铁路水害的影响

收集整理了近几十年华北地区逐日降水(1961-2012年)和铁路水害资料(1973-2012年),采用了趋势分析、相关分析等多种统计方法分析了华北地区汛期降水特性及其与铁路水害的关系,并提出了应对这一铁路水害的防御措施。结果表明,华北地区夏季各等级降水量和降水日数均呈现出显著下降趋势,其中暴雨量和小雨日数的下降趋势最为显著。各等级降水强度变化趋势不同,小雨和大雨强度呈上升趋势。华北夏季持续性强降水过程的发生次数、持续天数及过程降水量均有减少趋势,并呈现一致的年代际特征。7月持续性强降水过程出现次数最多,其次为8月。2000年以来,6月发生持续性强降水过程的次数明显增多。华北铁路水害断道时间和次数均呈下降趋势。     

香港地区滑坡体积与前期降水关系分析

滑坡灾害发生的因子可以分为两种类型 ,即滑坡体所处的环境静态因子 ,如地形、地质等 ,和滑坡的诱发因子 ,如强降水、地震等。香港地处夏季多雨的热带地区 ,每年均有大量因暴雨导致的滑坡灾害出现。为分析滑坡大小与前期降水的关系 ,文中选择了 2 6 2个滑坡样例 ,对它们进行了多种周期前期降水的定量化研究 ,发现不同类型的滑坡出现与前期降水有不同的关联关系 :每种类型的滑坡中体积较大的滑坡与前期降水均有明显的关系 ;对多数体积较小的滑坡 ,滑坡体积与前期降水量并没有明显的正相关关系。     

香港地区坡体积与前期降水关系分析

滑坡灾害发生的因子可以分为两种类型，即滑坡体所处的环境静态因子，如地形、地质等，和滑坡的诱发因子，如强降水、地震等。香港地处夏季多雨的热带地区，每年均有大量因暴雨导致的滑坡灾害出现。为分析滑坡大小与前期降水的关系，文中选择了262个滑坡样例，对它们进行了多种周期前期降水的定量化研究，发现不同类型的滑坡出现与前期降水有不同的关联关系：每种类型的滑坡中体积较大的滑坡与前期降水均有明显的关系；对多数体积较小的滑坡，滑坡体积与前期降水量并没有明显的正相关关系。     

湖南短时强降水时空分布及相关环境参数统计分析

为探讨湖南不同区域短时强降水气候规律及相关环境参数特征,利用2002-2018年1 h雨量资料,对湖南5个区域短时强降水时空分布特征进行了统计分析。同时,利用NCEP1°×1°再分析资料,对5个相关环境参数进行了计算分析。研究结果表明:短时强降水主要出现在4-9月,以夏季最多,呈单峰型分布;不同月份也有一定差异,4-5月夜雨出现较多,而6-7月对流降水频繁,8-9月则各时段都可能出现短时强降水;湖南5个区域短时强降水日变化也有较大差异,洞庭湖地区日变化较小,湘西北和湘中地区在夜间和傍晚有两次峰值,湘西南有夜雨特征,湘东南在午后达峰值;地形对短时降水有一定影响,武陵山脉、雪峰山、南岭与罗霄山附近是短时强降水高发区。各月短时强降水发生时环境条件存在差异,热力不稳定参数百分位变化存在南高于北,且暖季高于冷季特征,水汽参数亦南高于北,动力不稳定参数冷季高于暖季,尤其在湘东南无论在水汽、动力、热力及不稳定参数都高于其他区域。     

1961-2000年干旱对我国冬小麦产量的影响

假定在目前条件下的冬小麦作物品种、耕种措施和土壤特性不变,利用WOFOST作物模型,模拟了1961-2000年干旱对我国冬小麦产量的影响。模拟结果显示:1961-1980年干旱对我国冬小麦产量影响较为严重,干旱使整个麦区冬小麦平均减产4．6%,使北方麦区冬小麦平均减产12%。1981 -2000年,干旱对冬小麦产量的影响明显减轻。总体上,1961-2000年虽然冬小麦生育期内降水量持续减少,但干旱对冬小麦产量的影响没有加重的趋势。通过分析发现,我国北方地区冬小麦生育期内的降水和干旱与产量并没有显著相关关系,但春季降水和干旱则与产量显著相关,揭示了我国北方春季降水量对冬小麦产量影响的重要性。     

海洋暖涡对“威马逊”(2014)影响的观测和模拟研究

本文利用多元卫星遥感资料和上海台风所的最佳路径资料,分析了南海暖涡对超强台风"威马逊"的影响,观测表明:"威马逊"在快速加强期间,先后从两个暖涡(WOE1和WOE2)的边缘穿过,中心最低气压在30 h内下降了60 hPa,对应暖涡的区域,海平面温度(SST)高于30℃,海表高度异常(SSHA)大于30 cm,热带气旋潜热(TCHP)大于100 kJ/cm~2,并具有70 m以上的深厚暖层。进一步采用中尺度大气模式WRF与区域海洋模式POM构造的中尺度海气耦合模式,模拟研究了海洋暖涡对"威马逊"的影响。与观测结果对比,尽管模拟台风最大强度与观测比较仍有一定差距,但模拟结果能较合理地模拟出台风中心气压和最大风速的变化特征。对比敏感性试验结果表明,虽然暖涡的存在并不是台风快速加强的充分条件,但暖涡使得海洋向大气输送的表面热通量增加,特别是对应近岸的WOE1海域,具有更高的SSHA和热带气旋潜热,台风中心区域的平均潜热通量也增加了40%以上,是使台风快速加强能达到更大强度的重要影响因子。     

台风暴雨成因的螺旋度和Q矢量研究——影响浙闽两省的台风"风棠"案例

0505号台风“海棠”是一个路径怪异、变化复杂的台风，它在浙闽地区产生了强降水，并造成了重大的经济损失和人员伤亡。应用螺旋度和Q矢量的理论与方法，着重研究了台风登陆前后螺旋度和Q矢量散度场的演变特征，探讨了台风在浙闽地区造成的强降雨的基本成因。研究表明，低层相对螺旋度的分布与高低层不同符号的螺旋度的配置可能是暴雨发生和维持的机制之一；低层Q矢量辐合区与地面强降水有较好的对应关系；Q矢量辐合随高度发生倾斜时对未来强降水的发生有预示作用。     

辽宁省泥石流与不同时间尺度下降水因子的关系研究

辽宁省地处中国北方降水性泥石流多发地带,收集了辽宁省1980—2019年由强降水引发的386起泥石流统计资料,采用GIS空间分析、统计分析等方法,探究该省泥石流与不同时间尺度降水因子的关系,同时研究短期内不同有效降水阈值对泥石流发生概率的影响。结果表明:长时间尺度上,泥石流频次与雨季降水量、年暴雨雨量、年大暴雨日数的线性关系最强,与其他降水因子线性关系不明显。泥石流频次与短期有效降水量的相关程度由高到低依次为当日有效降水量、前3 d累计有效降水量、前7 d累计有效降水量。不同前期有效降水阈值下,泥石流发生概率不同,当日有效降水量达50 mm、前3 d累计有效降水量达到77mm或前7 d累计有效降水量达142 mm,有50%的概率会发生泥石流。泥石流风险预测要综合考虑地形地貌与下垫面物质等地理环境特征。     

三个登陆台风造成云南灾害的天气成因研究

利用FNL1°×1°再分析资料，云南站点降水实况资料，中国台风天气网资料，气象灾情直报系统数据和中国气象灾害年鉴等资料，分析“威马逊”、“海鸥”和“天鸽”系统对云南造成的强降水及灾害成因，结果表明:“威马逊”灾情最严重，受灾和伤亡人数最多，“天鸽”直接经济损失低于“威马逊”；“海鸥”灾情和直接经济损失均相对最轻。三个台风低压进入云南的位置和强度不同，其西移过程中造成云南大到暴雨的范围、落区分布明显不同，“天鸽”从文山州的广南进入云南，位置较偏东偏北，向西南-西移动；“海鸥”位置则偏西偏南，从红河州的金平入境云南，向西北-西-西南移动；“威马逊”从文山州的麻栗坡附近进入云南，逐渐加强西北移。“威马逊”西行影响云南持续时间最长达78 h、影响范围最大，对云南9个州市造成影响，其次是“天鸽”持续影响时间达66 h、对云南7个州市造成影响，“海鸥”持续时间为54 h，影响范围相对要小。从水汽输送的情况来看，“海鸥”的净水汽量最大为20.53×107 kg/s，“天鸽”次之为15.07×107 kg/s，“威马逊”最小为14.03×107 kg/s，并且东向输送到云南的水汽量最大。西太平洋副高的位置和强度对西行台风进入云南有重要影响。“威马逊”影响云南以台风低压降水为主，“天鸽”和“海鸥”影响造成云南东部出现强降水与冷空气活动有关。     

江苏省里下河地区一次暴雨过程的模拟研究

采用WRFV3.4模式中9种微物理过程方案对1991年7月6日02时-7日08时(北京时)里下河地区的一次暴雨天气过程进行了模拟试验,着重分析了不同微物理过程方案模拟的降水的数量特征、时空分布及雨区范围等方面,并将模拟结果与降水显著的6个测站的实测值进行了相关的对比分析。结果表明,不同微物理过程方案模拟的24 h累积降水量的降水带均呈西南—东北走向,强降水中心主要位于里下河地区,各方案基本模拟出了雨带的走向、降水落区,但降水强度以及降水中心均有不同程度的偏差。模拟结果的对比分析表明:Kessler方案对建湖和宝应地区降水的模拟效果较好,WSM5方案对高邮和扬州地区降水的模拟效果较好,WSM3方案对兴化地区降水的模拟效果较好,WDM6方案对泰州地区的降水模拟较好。     

一次低纬高原暖区暴雨对流系统演变及边界层触发

利用高空和地面区域站、FY2G卫星TBB、昆明C波段多普勒雷达、闪电观测资料和NCEP/NCAR1°×1°再分析资料,分析了2017年7月12-13日云南副高外围暖区暴雨对流系统演变特征及边界层触发成因。结果表明,滇东中部和滇中中部暴雨,12日08:00以锋面降水为主,14:00后以暖区降水为主;环境场具有弱垂直风切变,湿层深厚,暖云厚度大,抬升凝结高度低等特征,利于降水持续及强降水触发,但昆明对流有效位能111.6~217.3 J/kg,暴雨对流性较弱;降水具有低质心对流结构,属于暖云性质,降水粒子以液态为主,伴有稀疏负闪;暴雨中心降水有3次波动,其中白邑初始对流的产生,是由于其西北侧山脉附近对流降水形成冷池,山脚地形性辐合线加强南移,此后在深厚偏南气流引导下,不断有25~30 dbz回波以1~5.1 m/s的速度经过白邑,形成列车效应,加之冷池作用下,地面辐合线再次加强影响白邑,形成午后降水峰值,夜间降水峰值的形成仅与偏南气流脉动有关,而格里三次降水波动,均是偏南气流脉动下形成列车效应,加之地面伴有中尺度气旋活动。     

基于下垫面条件扰动的中尺度集合预报在一次暴雨中的应用

考虑到中尺度预报中地形高度和地表温湿物理特征的不确定性,针对2007年7月8日至9日发生在淮河流域的一次暴雨,利用WRF模式对地形高度和初始土壤温湿等下垫面要素进行扰动并设计了3组集合预报试验。结果表明:(1)综合考虑下垫面条件的不确定性可以使降水中心位置和量级的预报更为准确,并且预报准确率可以达到60%以上;(2)集合平均能有效地降低10 m风场和2 m温度场的均方根误差(RMSE);(3)集合平均的结果使得中雨、大雨、暴雨级别的降水干湿偏差程度接近于实况,且预报技巧也较高,但对大暴雨级别降水改进不大,3组集合预报试验相比,地形高度加扰对4个级别降水的预报相对都不占优势,陆面要素扰动对大雨和暴雨有较高的相对预报技巧,同时加扰的集合预报比只对单一要素加扰的试验有明显的优势。     

广西台风灾害性大风的气候特征

通过对40年广西台风大风实测资料的研究,分析了台风灾害性大风的时空分布特征,探讨其成因机制,进一步分析了各种灾害强度大风和各灾害地区大风的月分布特征及台风路径的差异性。分析表明:广西台风灾害性大风的气候分布特征为东南多,西北少,是特定的台风流场结构与广西地理地形条件相互作用的结果,并与台风活动路径和中心风力有关。大中范围风灾的高峰值出现在7月,小范围风灾的高峰值出现在8月。桂西南、桂南沿海和桂中地区台风大风主要由1类路径的台风引起,桂东南和桂东地区则受1、2类路径的台风影响。40年内共有238个台风影响广西,其中148个造成大风,造成大风的台风中约10.8%造成15站以上大范围风灾。值得注意的是,造成大范围风灾的均为进入北部湾北部海面的强台风。     

9 km水平分辨率下KF积云对流参数化方案对台风模拟的影响

积云对流参数化方案对台风模拟的准确性有着重要影响,而在分辨率1～10 km内使用积云对流参数是否能够改善台风模拟仍然存在争议,因此,本研究基于COAWST(coupled ocean atmosphere wave sediment transport, COAWST)耦合模式,针对登陆广东地区的11个西行台风,在9 km分辨率下是否使用KF积云对流参数,设计了2组模拟方案,并将结果与中国气象局热带气旋资料中心发布的最佳路径数据进行对比。从台风路径上看,在9 km分辨率上使用KF方案模拟得到的误差在统计结果中最小,从模拟台风强度的误差来看,2种方案的差距不大,综合考量台风路径和强度可以认为使用KF积云对流参数化方案模拟的效果更佳。KF积云对流参数方案模拟的副热带高压更强,造成模拟的台风路径相对南偏。2种方案的台风内核区对流不稳定的高度接近,是否使用KF积云对流参数化方案与台风强弱没有一定的关系,而台风强度与对流底层的台风眼壁垂直速度有关。