金沙江中下游流域面雨量特征分析

利用2000~2012年金沙江中下游流域56个国家气象观测站逐日08~08时降水资料,采用算术平均法计算得到金沙江中下游5个子流域逐日面雨量,对金沙江中下游及5个子流域面雨量的时空分布特征进行了分析,重点分析了强降水日面雨量的季节分布、频次分布、等级分布、极值分布等统计特征。结果表明:金沙江中下游降水的时空变化特征明显,年平均面雨量为812 mm,夏季降水最多,秋季次之,冬季最少,且秋雨多于春雨;5~10月为降雨集中期,降水总量占年平均降水的91%;5个子流域平均每年出现日面雨量≥20 mm的强降水29.5次,且夏季最多,秋季次之;华弹 屏山段出现强降水的频次最高,横江流域次之,雅砻江下游最少,但横江流域最易出现强降水极大值;华弹 屏山和横江流域同时发生强降水的频率最高,占流域性强降水总次数的521%,在开展金沙江中下游流域面雨量预报时要特别加以关注     

1951年来洪泽湖流域面雨量变化特征与趋势分析

降雨是诱发洪涝灾害的主要因素,降雨特性的研究对流域洪涝风险防范具有重要意义。采用距平分析、Mann Kendall检验和重标极差R/S分形分析等方法,对1951年来洪泽湖流域年面雨量的变化特性和趋势进行分析。结果表明:在气候变暖的影响下,近58 a来流域年雨量波动幅度较大,面雨量总体呈现增加的趋势,但增加趋势不显著,面雨量异常时往往导致洪涝发生。在变化阶段上,年面雨量经历了1950s到1970s的年代际减小和1980s以来持续增加的两个阶段,且年雨量在1965年和2003年左右出现降雨突变异常并导致严重洪涝灾害。Hurst分形指数为0.538,表明未来流域年面雨量具有持续性和长程记忆效应,雨量仍然呈增加趋势,并具较大随机性,说明未来降雨变化具有较大的不确定性特征。洪泽湖流域降水变化特性和未来变化趋势的规律认识对流域风险防范具有重要意义。     

汉江流域降水持续天数分布

以汉江流域13个站点1960~2003年的逐日降水资料为基础,分析了该流域年及各季雨日数和雨日平均雨量分布的时空特征,研究表明汉江流域春季平均雨日数占全年的25%~31%,雨量占全年雨量的21%~31%。夏季平均雨日数占全年雨日数的13%~18%,雨量占全年雨量的50%。秋季平均雨日数占全年雨日数的22%~31%,雨量占全年雨量的21%~29%。冬季平均雨日数占全年雨日数13%~22%,雨量占全年雨量的6%,雨日平均雨量仅为28 mm。建立了流域内不同站点、不同季节的持续性雨日概率分布模式,用Polya概率分布对汉江流域各种持续性雨日发生概率进行拟合,结果表明夏季、冬季、秋季拟合效果较好,卡方检验通过率达到95%,而春季有4个站点无法通过检验。利用Polya概率分布模式可以科学地估算流域各地、各季不同持续时段雨日出现的气候概率,为防洪减灾提供依据,也为南水北调中线工程的顺利实施提供科学依据     

GIS环境下基于DEM的中国流域自动提取方法

应用地理信息系统平台,建立基于水文站网和水资源信息的空间化水循环数据库是研制开发全国水循环信息管理系统的关键和基础,为了与全国水文站网的观测资料相匹配,水循环数据库的结构将按流域组织,因此快速、有效地自动提取全国流域是所有工作进展的前提。为了从数字高程数据中自动提取全国流域,以提高基于GIS的全国水资源信息获取的效率,从DEM的特性出发,提出了一种从DEM中自动提取全国流域的实用方法。该方法利用1：25万DEM数据,首先将全国流域划分为14大流域片,并在每一流域片内分别提取流域。提取过程如下：首先对DEM数据进行填洼和削峰,然后确定每个栅格单元的水流方向,再根据各栅格单元的水流方向,计算出每个栅格单元的汇流能力,根据汇流能力采用阈值法确定河流网络,最后通过河流网络和流域出水口,快速识别出所有子流域。另外,还给出了利用GIS软件ARC/INFO GRID提取全国流域的AML程序代码,并以海河流域作为实验区将抽样测量结果和自动提取结果进行了实验对比分析,其结果表明利用该方法提取的流域数据与利用手工方法绘制的流域基本一致,证明该方法是有效的。     

长江三峡区间数字流域水系的构建

基于全球陆地一公里基础高程GLOBE数据 ,采用Martz和Garbrecht研制的数字高程流域水系模型自动提取长江三峡万县～宜昌区间的河网水系、各子流域分水线、河网与子流域编码及河网结构拓扑关系 ,从而构成该区域的数字流域和数字水系。结果表明该模型生成的水系是可以接受的 ,与 1:10万地形图上长江三峡万县～宜昌区间的水系一致 ,这为空间分布式模型的建立提供了必备的空间信息数据。最后 ,探讨了数字流域水系在流域生态学中的应用前景 ,构建的数字水系可为中尺度以上流域水体和水生生物的资源保护与合理利用提供决策平台 ,服务于社会经济的可持续发展。     

长江三峡区间数字流域水系的构建

基于全球陆地一公里基础高程GLOBE数据,采用Martz和Garbrecht研制的数字高程流域水系模型自动提取长江三峡万县－宜昌区间的河网水系、各子流域分水线、河网与子流域编码及河网结构拓扑关系,从而构成该区域的数字流域和数字水系。结果表明该模型生成的水系是可以接受的,与1：10万地形图上长江三峡万县－宜昌区间的水系一致,这为空间分布式模型的建立提供了必备的空间信息数据。最后,探讨了数字流域水系在流域生态学中的应用前景,构建的数字水系可为中惊讶以上流域水体和水生生物的资源保护与合理利用提供决策平台,服务于社会经济的可持续发展。     

济南市区暴雨特征分析

本文利用济南市区地面气象观测站和区域自动站逐日降水资料,分析了市区暴雨的年际变化、月际变化、日际变化以及区域分布特征。结果表明:1951-1990年济南市区平均暴雨日数随年代变化呈先升后降的趋势,1981-2014年济南市区平均暴雨日数随年代变化同样呈先升后降的趋势,波动周期均为30年;最大日降雨量随年代呈"增-减-增-减"的波动变化;市区暴雨主要出现在盛夏7~8月,最大日雨量出现在7月,其次是8月;春季、夏初和8月的暴雨大多出现在夜间,7月暴雨最多出现在白天,秋季暴雨大多出现在08时前后;市区自动站暴雨随年份呈"先升后降"的变化趋势;市区自动站最大日雨量出现在7月,其次是8月或5月;市区自动站暴雨分布不均,最多出现在交通学院,其次是市政府,最少出现在热电公司。     

9月至翌年4月宜昌、大通来流趋势及两站流量关系初探

利用长江上、下游代表水文站宜昌、大通站1951~2008年逐月月均流量资料,采用线性倾向估计、非参数Mann Kendall检验、滑动t 检验等方法,对两站9月至翌年4月（三峡蓄水期及枯季）各月多年来的流量变化趋势进行探讨,分析了流量发生突变的时间,并对各月两站流量间关系进行初步的研究。研究表明：宜昌、大通各月流量多年变化趋势基本一致,多年来,两站9~10月流量减少,1~3月流量显著增加,流量突变大多发生在20世纪80年代,流量的变化主要与水利工程的建设及流域降雨量的变化有关;宜昌、大通站两站流量存在一定的内在关系,9~10月份两站流量间关系较好,其余月份宜昌、大通两站流量的比值与大通流量间关系较好,所得关系式可初步用于流量预测     

基于土壤侵蚀模型的滑波临界雨量估算探讨

针对滑坡临界雨量确定目前存在的问题,提出一种基于土壤侵蚀模型的滑坡临界雨量估算的新方法。该方法基本思路是：降雨引起土壤侵蚀,当土壤侵蚀达到一定强度时可诱发滑坡,因此利用土壤侵蚀模型可以推算滑坡临界雨量。以湖北省秭归县为例进行试验,从降雨-土壤侵蚀-滑坡的成灾机理入手,利用卫星资料、地理信息资料及降雨资料,计算降雨侵蚀力、土壤可蚀性、地形（坡长、坡度）、植被覆盖和土地利用类型等因子,基于USLE土壤侵蚀模型,计算滑坡发生时土壤侵蚀强度,通过分析多个滑坡个例,确定滑坡临界土壤侵蚀强度,再根据降雨侵蚀力与降雨量之间的关系,推算不同预警点滑坡临界雨量。相比以往仅仅分析灾情与降雨之间关系的传统方法,该方法有较为清晰的物理意义,实际业务中也易于实现,在滑坡预警预报中有较高实用价值     

台风“梅花”影响山东的降水落区及路径特征分析

本文利用高空观测资料、地面观测资料、NCEP/NCAR全球再分析资料、加密自动站资料、FY-2E卫星云图资料、雷达等资料对2011年第9号台风"梅花"影响山东的降水落区和路径特征进行了分析。结果表明:台风引起的降水分布与水汽通量辐合区、相对湿度大值区、上升运动对应较好。在台风北上过程的中后期,暴雨落区与台风当时的位置和干冷空气的强度有关。台风的对称性对降水的影响较大。此次台风"梅花"生命史长,路径不确定性大。高空引导气流和副高位置和强度的变化对台风路径的预报是一个重要的参考指标。与某些台风影响山东形成远距离暴雨的预报相比,台风"梅花"降水的预报难度更大,要更多的依赖卫星云图、雷达、加密自动站等资料的综合运用,发挥短时临近预报的作用。     

湖北侧长江三峡河谷地形对风速的影响

选取地处长江三峡河谷(湖北侧)的香溪长江公路大桥桥位区(郭家坝站)附近沿江3个气象站、6个自动站多年的风速、风向资料进行对比分析,讨论了峡谷对河谷内不同区域风速的不同影响。结果表明:在水平方向上,烟墩堡、郭家坝、庙堡等临江3站平均风速偏大、最大风速及极大风速出现大值频次偏高,狭管效应明显,其余非临江站则受局地地形遮蔽影响平均风速偏小、最大风速及极大风速出现大值频率偏低;在垂直方向上,150 m以下风速几乎没有明显的高度变化,实测风廓线指数几乎为0;桥位处阵风性强,阵风系数为1.56。     

三峡上游地区一次西南涡暴雨过程中尺度特征诊断和数值模拟

结合高空、地面实况观测数据以及1°×1°NCEP客观再分析资料,对2009年6月28日20时至29日20时(北京时)发生在三峡上游地区的一次区域暴雨过程进行了中尺度特征诊断,结果表明本次过程是东北低涡和副高稳定少动的大尺度环流背景形势下,由于高原低值系统在东移过程中与西南涡结合而产生的强降水天气过程。高原上不稳定能量的扰动和下传为西南涡的产生提供了必要能量条件,高低层的水汽平流和水汽辐合的交汇地带与最强降水带存在较好的一致性。另外,利用WRF中尺度数值模式对该次过程进行了数值模拟,结果显示在同化了地面和高空常规观测资料后,模式模拟效果得到明显改善,模拟降水能够大致体现该次过程的总的降水演变和分布情况,但后期模拟降水偏大。数值诊断结果发现,盆地西部与上升气流相伴的正涡度柱的演变过程与强降水的发生过程密切相关,该因子对于正确预报降水发生时间具有指示意义。     

三峡库区复杂地形下的降雨时空分布特点分析

根据三峡水库坝区周边10个气象站1992~2002年逐日降雨资料,先用比值法将短期考察资料延长,再通过对比、回归等方法,客观分析降雨量、降雨日数、暴雨量、暴雨日数等指标随时间（年内、年际）和地形（高度、坡向）的变化,其特点如下：三峡坝区冬干、夏雨、秋雨明显,近年降雨增多;与武汉市相比,有降雨日多但降雨量、暴雨日及大暴雨日少的特点;降雨量、降雨日数、暴雨量、暴雨日数等多随高度上升而递增;由于受南北边山地阻挡和峡谷的影响,长江以南降雨大于长江以北;水体抑制库周降雨,且夜间比白天明显,强降雨过程比弱降雨过程明显。三峡地区降雨周边山地多于谷底,蓄水后差异将更明显,使地质灾害容易发生,应引起高度重视。     

多源降水数据在长江上游流域比较研究

降水是洪水预报重要的输入因子,是保证洪水预报精度的前提条件。提出一种从站点、子流域以及全流域3种空间尺度上评价水情遥测降水数据精度的方法。采用该方法,以国家气象信息中心公开发布的日降水数据为基准,针对覆盖宜昌-宜宾425 000 km2的377个遥测雨量站降雨数据进行精度评价。在日、月时间尺度上,综合评价了中国长江三峡集团所属的遥测雨量数据精度特征。结果表明,其遥测雨量数据与国家气象信息中心公开发布的日降水数据,具有较高的相关度,相关指标R2到达0.81。部分数据受到地形以及站点位置差异等因素的影响,存在一定差异。这些差异为雨量站的调整和补充提供重要依据。为验证其他遥测站网的降水数据精度提供了范例,利用该方法,可对运行多年的遥测雨量站网进行评价,也可开展多源降水融合相关工作,提高地面遥测降水数据的代表性和准确性。     

数值预报产品在长江干流段面雨量概率预报中的释用

运用2003年6～8月国家气象中心T213L31、武汉暴雨所MAPS数值预报产品,读取一定经纬度范围内的格点资料进行处理,得到最初因子。应用统计软件对最初因子与面雨量实况值进行聚类分析,并依据最优化的原则,将因子分为若干“段”,面雨量实况值（R）分为4个等级：无雨、0＜R≤5 mm、5 mm＜R＜15 mm和R≥15 mm。针对不同的等级,分别求出因子各“段”的降水频率作为X样本序列;相应地,R取“0”或“1”形成Y样本序列,用多元线性回归统计方法建立长江干流段面雨量概率预报方程。     

香格里拉区域大气本底站地面臭氧浓度的变化特征

对2009年香格里拉区域大气本底站地面臭氧观测结果进行分析,研究其浓度水平、变化特征、影响因素及其区域代表性。结果表明:香格里拉站地面O₃月均值浓度在21.8~57.7 ppb,年平均值为38.0±12.1 ppb,在春季最高,平均值为54.1 ppb,在夏季最低,平均值为28.0 ppb。O₃小时均值浓度超过60 ppb的小时数占总有效小时数的6.6%,超过40 ppb的小时数占43.0%。与相近纬度中国东部地区区域大气本底站地面臭氧观测结果相比,香格里拉站体现出不同的O₃日变化和季节变化特征,具有特殊的地域特征。影响香格里拉站的气流主要来自于其西南方向,3 d的后向轨迹可追溯到孟加拉湾东北部地区。偏南的气流主要出现在夏秋季节,O₃浓度相对低,偏北的气流以冬春为主,O₃浓度相对高。     

恩施地区近54年降水量变化特征分析

基于湖北省恩施州的4个气象站点（巴东、绿葱坡、恩施、来凤）以及周边的3个站点（万州、奉节、五峰）近54 a逐年的降水量数据,利用气候倾向率法、ARCGIS空间分析法、小波周期分析法（Wavelet Analysis）和Mann Kendall突变分析法分别对研究区的降水量的时空变化、周期变化、突变进行了分析。研究表明：湖北恩施地区近54 a降水量呈现出波动式的下降趋势,20世纪90年代后尤为明显。从时间变化来看,70年代和90年代的降水量的下降量要比其它年代降水增加量要大;四季变化中除了冬季降水量呈现出较为明显的上升趋势外,其它3个季节降水量呈现较为明显的下降趋势。从空间变化来看,降水量最多的区域主要集中在绿葱坡地区,最少的区域主要集中在东北部的巴东和西北部利川的部分区域,形成了“一高两低”且有东北部向西部逐渐减少的分布态势     

湖北省咸宁市光伏电站太阳能资源评价

为了对无太阳辐射观测的咸宁市进行并网光伏电站太阳能资源综合评价,拟采用水平面太阳辐射气候学推算方法和倾斜面辐射换算方法,即根据武汉站历史资料分月建立总辐射量和直接辐射量与日照百分率的推算方程推算出咸宁逐月太阳辐射各分量,分析其时间变化、资源丰度和稳定性,并基于Klein提出的散射辐射各向同性的假设,计算出该地不同倾斜面年总辐射量和最佳倾角。结果表明：咸宁地区近50 a（1961~2009年）水平面太阳总辐射年总量为4 0914 MJ/m2,该地区属于太阳能资源丰富区,该地辐射形式等级处于散射辐射较多(C)等级,且太阳能资源年变化稳定度较高。正南朝向斜面接受总辐射年总量最大的条件下其最佳倾角为18°,该倾角下斜面年总辐射量为4 2246 MJ/m2,比水平的值高出33%。设计容量为1 500 kWp的光伏阵列若按最佳倾角和方位角安装,每年可发电约132×106 kW·h。太阳辐射各分量的合理推算与多个评价指标的联合应用为光伏电站规划设计提供了科学依据,也为今后类似工作提供了样本。     

基于MODIS AOD数据的南京市大气能见度估算

以南京市为研究区,利用MODIS气溶胶产品数据(MOD04L2)获取研究区气溶胶标高数据,结合地面气象站点能见度观测数据,构建研究区不同季节能见度估算模型,估算南京市2013年能见度时空分布。研究结果表明,研究区能见度模型估算值与实测值总体趋势较为一致,分季节模型能见度估算均值相对误差为14.3%;南京市2013年能见度年均值为6.07km,大致呈现出由市区向周边郊区逐渐升高的趋势;研究区不同季节能见度差异明显,夏季能见度显著高于其他3个季节,在该季节全市能见度均值达到9.93km,约为其余3个季节均值的2倍左右,气候状况与经济社会发展布局是影响研究区能见度时空差异的主要因素。     

降雨随历时变化标度性质的探讨

降雨公式是水文计算的基本依据之一，也是工程师和水文学家十分关心的问题。长期以来水文中采用的降雨公式是基于大量降雨资料而建立起来的经验公式，多年的实践表明该公式能客观地反映降雨特性，计算结果符合实际，但是对该公式的理论基础却不太清楚。着眼于降雨在时间上的自相似性，将标度理论应用于降雨时间尺度问题，对降雨强度随历时变化的标度性质进行了研究，探讨了降雨公式的理论基础。由标度理论阐述了降雨标度性质（标度不变性）在时间尺度上的意义，并用此理论研究了成都望江楼站的降雨资料，计算了该站不同历时下降雨强度的各阶矩和变差系数，研究的结果表明，在一定的时间尺度范围内，降雨强度随历时变化确实具有多标度性质。最后由降雨强度随历时变化的标度性质推导出降雨公式，说明了降雨公式是降雨在时间尺度上标度特性的表示。