新疆暖季短时强降水特征

基于新疆105个地面气象观测站2005—2015年5—9月逐时降水观测资料,分析短时强降水的时空分布特征和降水贡献率。结果表明:新疆暖季短时强降水频次分布,具有北疆多于南疆,山脉坡面多于谷地和沙漠的特点,但短时强降水的降水贡献率南疆反而高于北疆。短时强降水高频区位置由春到秋的季节性南北推移与太阳辐射和副热带锋区的南北推移密切相关;北疆和南疆短时强降水频次的月、旬分布均呈单峰形,但两者变化形态却有所不同,前者迅速增强、迅速减弱,后者迅速增强、缓慢减弱。全疆平均短时强降水频次的日内变化有3个峰值,主峰在午后(18:00—19:00),次峰在前半夜(22:00)和清晨(08:00),北疆与之相同,南疆3个峰值时间和强度均与之存在显著差异。     

乌鲁木齐市近40多年降水演变特征

通过分析1960-2004年乌鲁木齐市各年代际的年平均降水、各季降水、大降水(中量以上)日数以及5～9月短时强降水的演变特点和变化趋势.结果表明:乌鲁木齐市平均年降水量20世纪60年代最少,70年代开始递增,80年代以后增幅明显且呈偏多趋势,90年代平均降水量各年份差异较大,气候异常加重;冬季增减幅度最大, 80年代以后平均冬季增幅最大;近几年大雨(雪)日及暴雨日呈迅速增多趋势;各年代5～9月短时强降水变化,60年代天气最少,以后逐渐增多,80-90年代迅速增多,近几年来短时强降水呈频发趋势.揭示和认识气候变化趋势,对提高预防城市内涝、局地洪水能力和应急建设具有一定的指导意义.     

陇东南地区中尺度物理量分布特征及其短历时强降水的关系

探空资料在强降水天气分析中占有重要地位,强天气的出现必然对应某些中尺度物理量的异常。文中通过使用站点降水和探空资料,研究了在强降水和无降水时中尺度物理量分布规律,并且通过确定物理量阈值,计算了在不同不稳定和稳定物理量个数时的命中率、降水概率等。研究发现:相对而言热力稳定度类物理量相关系数最高,表明陇东南地区短时强降水主要是由热力不稳定所引起,发现对流抑制能量(CIN)大于500J/Kg时基本不会发生强降水,大多集中在300J/Kg以下;尝试使用多物理量组合综合预报,随着不稳定物理量个数的增加,降水几率稳步增加,虚假警报率逐渐减小,说明组合多个物理量是提高短时强降水预报准确率的一个有效途径,并且发现随着不稳定物理量个数的增加,将会有更大的产生更强降水的几率。     

1961-2009年陕西省极端强降水事件的时空演变

利用陕西省1961-2009年78个气象观测站的逐日降水资料,分析该地区极端强降水事件的时空演变特征.结果表明:陕西省极端强降水阈值在18.7～39.5 mm/d,由南向北呈阶梯状递减.极端强降水事件出现在5～9月,7～9月最集中.陕西省极端强降水事件以持续1 d为主.持续2 d的极端降水主要分布在陕南中南部,3 d及...     

柴达木盆地夏季暴雨灾害风险区划及其影响

基于1961—2018年柴达木盆地10个气象台站观测资料,分析了柴达木盆地极端强降水量、强降水日数的时空演变特征,定量化分析了柴达木盆地不同量级暴雨灾害的影响程度,结果表明:(1)1961—2018年柴达木盆地夏季(6—8月)降水呈增多趋势,增幅为7.5 mm·(10a)-1,极端强降水次数亦呈增多趋势,增幅为2次·(...     

河西走廊东部的降水特征

利用河西走廊东部武威市5个气象站近48年逐日降水资料,运用统计学的方法对降水量和降水日数的地理分布、出现频率、持续性和强度进行分析。结果表明:河西走廊东部年降水量和年降水日数由北向南逐渐增加,南部降水量是北部的3倍多,南部降水日数是北部的2倍多。年代降水量总体呈增加趋势,年代降水量日数总体呈减少趋势。年降水量(除古浪外)总体呈增加趋势,年降水量日数(除古浪外)总体呈减少趋势。降水主要以小雨为主,出现的几率92.6%～96.9%。各量级降水日数的变率较大,随着降水量级的增加降水日数迅速减少。持续1h的降水过程平均降水强度相对较小,随着持续时间增加降水强度呈增强趋势,最大降水强度的分布没有明显的地域性,且与降水过程持续时间关系不大。降水持续时间一般很短,持续1～3h的降水过程占绝大部分,且随着持续时间的增加,出现的频次迅速下降。年降水量的多少与发生强降水的场次关系很大,强降水场次20世纪90年代最多,80年代最少,强降水只出现在5～9月,8月最多,5月最少,共出现局地暴雨3次。本研究将为逐步建立该地区精细化的气象预报体系奠定基础。     

甘肃酒泉一次罕见大暴雨过程的天气学诊断分析

利用常规高空、地面资料、区域加密雨量站、卫星云图以及每6h一次的1°*1°NCEP再分析资料,使用天气学诊断方法,初步剖析了2012年6月5日引发酒泉大暴雨天气过程的降水特征、环流背景及影响系统、物理量特征和卫星云图。结果表明:这次大暴雨发生在非常有利的大尺度天气背景下,高、低层均为"东高西低"的流场配置,"歪脖子脊"的阻挡作用使上游低值系统在河西西部滞留时间较长,柴达木低涡移动缓慢,形成了类似于"北槽南涡"的流场形势;暴雨发生时高层辐散、低层辐合,形成了强烈的抽吸作用;对流层内出现强烈的上升运动,中低层流场的配置有利于水汽的输送和汇聚;500 hPa垂直螺旋度的分布与天气系统和强降水有很好的对应关系,强降水中心发生在对流不稳定、斜压不稳定相结合的区域和CAPE强中心的下游。此次暴雨发生期间有多个中尺度对流云团在酒泉市上空活动,表明暴雨过程中存在明显的中小尺度系统。     

宁夏局部突发性特大暴雨中小尺度分析

2006年7月2日下午,宁夏陶乐县突遭短时特大暴雨袭击。此次暴雨降水强度大,1h和10m in降水量为宁夏44年之最。本文利用常规气象资料、宁夏本地化中尺度数值预报MM5模式产品、多普勒雷达探测资料、卫星云图,对本次突发性短时暴雨发生前后的天气环流背景、影响系统及中小尺度系统发生发展等进行分析。结果表明:这次突发性暴雨具有明显的中小尺度系统特征,主要影响系统有地面河套热倒槽,500hPa和700hPa兰州与银川的暖性低涡及地面中β尺度低涡,为暖湿不稳定能量的贮存和短时强降水的产生与维持提供了有利的动力条件。     

甘肃一次区域性大暴雨分析

利用甘肃省甘谷县气象观测站资料、NCEP/NCAR 1°×1°再分析资料、FY-2C卫星云图及天水多普勒C波段雷达资料,对2006年8月27日甘肃区域性大暴雨过程进行了分析。结果表明:①此次暴雨主要是西太平洋副热带高压西伸北抬配合西北弱冷空气的扰动造成的,是西北地区一次典型的暴雨形势;②暴雨大值区垂直环流发展明显,辐合上升运动发生在地形迎风坡的半山腰,地形的抬升作用在此次强降水过程中起重要作用;③多普勒雷达导出产品垂直液态水含量在此次暴雨过程中有很好的对应关系。在对流降水过程中,当不稳定能量达到最强的时候降水开始,而垂直速度达到最大、水汽通量发展到最强的时候,降水量最大,地面水平风速为零,也是降水量达到最大的表现。     

贺兰山区两次极端暴雨动力作用数值模拟分析

利用WRF模式地形敏感性试验,结合气流过山理论,研究了贺兰山地形对2016年8月21日、2018年7月22日贺兰山区两次极端暴雨的动力作用机制,结果显示:贺兰山地形对其迎风坡降水的正贡献可达57%,对腾格里沙漠降水的负贡献可达63. 6%,对银川平原降水的影响取决于回涌作用;贺兰山强降水主要发生在湿Froude数在0. 48～1的情况下;贺兰山通过地形阻挡使气流绕行,影响中小尺度系统的发生发展,从而影响强降水的落区与强度;贺兰山地形可在迎风坡产生-14×10~(-7)g·cm~(-2)·h Pa~(-1)·s~(-1)的水汽辐合中心,地形的辐合抬升加强了迎风坡暖湿气流的抬升,增强了高能高湿层的厚度,从而对迎风坡降水有增强作用;狭管效应和喇叭口地形收缩作用使贺兰山主峰东南侧成为强降水易发区。     

近51年河西走廊西部极端强降水事件变化研究

利用河西走廊西部8个气象站1960～2010年的逐日有效降水(日降水量≥0.1mm)资料,研究了河西走廊西部近51a极端降水事件变化的时空分布特征及变化趋势。结果表明:在河西走廊西部只要出现中～大雨或以上降水就算极端强降水;在空间分布上,河西走廊西部极端强降水阈值自西南向东北逐渐减小,极端降水总量分布与该区域年降水量的空间分布相似,极端降水指数倾向率空间分布很不均匀;在时间分布上近51年来河西走廊西部年极端降水总量和年极端降水强度均呈显著增加的趋势,极端降水频数增加趋势不明显,极端降水指数在3～5a和10～13a周期上反映明显,在60年代极端降水指数均发生了突变。     

南疆西部沙漠边缘汛期两次罕见暴雨过程诊断分析

应用常规观测及NCEP再分析资料(水平分辨率1°×1°,间隔为6h),着重从暴雨发生的环流配置、影响系统、水汽及动热力条件入手,对2010年6月6日和2011年5月30日发生在南疆西部沙漠边缘皮山县汛期的两次历史罕见暴雨过程进行了诊断分析。结果发现:高空200hPa上中亚及中亚南部西南急流、低空700(850)hPa上南疆盆地偏东急流并存,中空500hPa上南支槽和低空700(850)hPa上喀什至和田切变线是皮山暴雨发生的环流配置和主要影响系统;暴雨过程中存在和显著增大的比湿、中低层强烈的水汽辐合以及自皮山西部、南部持续输入的水汽为其发生提供了充沛的水汽条件;垂直螺旋度较好地反映出了暴雨在时间上的变化,且中层500hPa负值、高低层上"-+"或"+-"的配置结构揭示了暴雨过程强烈上升运动的发生;湿位涡、锋生函数在对流层低层的时空变化对暴雨预报有一定的指示性,暴雨过程中对流层低层MPV1<0,MPV2>0,锋生函数有锋消向锋生过程的转变,暴雨出现在MPV2>0的分布区内、锋生最强时刻的6小时后。     

石家庄地区极端寒热和强降水的观测事实

利用石家庄地区17个观测站1972-2009年的气温和降水资料,选取8个极端气温指数和5个极端降水指数,分析气温和降水极端事件的变化规律。结果表明：近38 ａ,炎热日数呈增加趋势,寒冷日数、霜冻日数和结冰日数呈减少趋势,其中寒冷日数和霜冻日数呈显著减少趋势。中东部县市热指数的增加趋势和冷指数的减少趋势最明显。极端最高气温和极端最低气温呈弱的升高趋势;最高气温极小值和最低气温极大值则呈显著升高趋势。4个气温极值指数趋势变化的空间分布差异较大。大雨日数和暴雨日数均呈弱的增加趋势,各站的大雨日数和暴雨日数增加或减少的趋势不明显。1日和3日最大降水量均呈弱的上升趋势,但绝大部分站上升或下降的变化趋势不明显。强降水强度呈弱的增强趋势,暴雨强度的线性趋势为0.83 mm/（d·10 a）。大部分站大雨以上强度的增强或减弱趋势与暴雨强度一致。     

基于气温、降水变化的南疆气候变化分析

近年来新疆气候尤其是南疆气候出现了一些引人注目的变化。本文采用南疆10个站点1955~2000年的气温和降水资料进行了研究,分别分析了南疆近50年来气温和降水的年际变化、季节变化,并对其进行了异常性分析。研究表明:在这45年里南疆气候已呈现出较明显的变暖变湿趋势。     

新疆北部夏季强降水分析

基于1961-2007年新疆104站的逐日降水资料,分析了新疆北部夏季强降水量、强降水日、强降水比和强降水强度等特征量的气候条件和时间变化.结果表明:新疆北部夏季的强降水各特征量分布存在明显的区域差异.各特征量随地形增高而增多或增强,可能在海拔2 000 m左右存在最大降水带.局地强降水频繁,平均3～4 d就发生一次.北疆夏季强降水事件呈增多、增强趋势,天山山区和伊犁河谷尤为显著.同时,强降水各特征量存在明显的年代际变化,强降水量、强降水日和强降水比自20世纪90年代中后期以来,处在高值期,而强降水强度自1990年后,就处在相对高值期.用Mann-Kendall法对强降水各特征量进行突变检验发现,强降水量、强降水日和强降水比在1995年左右发生了由少到多的气候突变,而强降水强度在1990年和2000年后这种变化趋势表现显著.     

基于模糊数学的甘肃河东地区短时暴雨的大气环境参数综合评价研究

为了改进短时暴雨预报方程,提高短时暴雨预报准确率,综合评价多种大气环境参数对甘肃河东短时暴雨预报的影响权重是十分必要的。本文利用甘肃河东2013—2018年汛期降水量资料,采用百分位法计算了甘肃河东6—8月短时暴雨阈值,根据阈值挑选出甘肃河东92个短时暴雨个例,使用ECMWF 0.25°×0.25°再分析资料,分析大气环境参数发现,K指数、700 hPa相对湿度、大气可降水量等参数对甘肃河东短时暴雨有较好的指示意义;基于模糊数学的方法,考虑显著性及适度性,构建了28个大气环境参数的综合评价方案,得出不同时段大气环境参数权重,综合分析表明:甘肃河东汛期发生短时暴雨时,各时段大气环境参数权重排序不同,预报短时暴雨时需考虑其所处气候时段大气环境参数的权重,并对权重排序较前的参数进行重点考虑。     

2013年夏季内蒙古干旱-半干旱区两次极端降水事件对比

2013年夏季,内蒙古中西部干旱-半干旱区多次出现极端降水事件,引发气象灾害.为探寻其特征及成因,选择“6·30”、“7·14”两次典型极端降水事件,从天气尺度系统、中尺度对流系统、热力动力条件、水汽来源等方面进行对比分析,得到以下结论:①“6 · 30”暴雨是华北小高压前的切变线产生;“7·14”暴雨是“北槽南涡”与台风北上共同作用的结果.②两次暴雨都是中尺度对流复合体(MCS)发展的结果.“6·30”暴雨突发性强,具有局地特点;“7·14”暴雨具有列车效应,持续时间长.③两次暴雨水汽来源不同.“6·30”暴雨水汽来源于南海;“7.14”暴雨是“北槽南涡”加上远距离台风输送的结果.④“6·30”暴雨是高压切变线西侧干、东侧湿,在锋区附近产生上升运动促发不稳定能量释放;高空“干侵入”是“7·14”暴雨的促发机制.⑤东亚夏季风偏强,西北太平洋副热带高压脊线位置偏北,是内蒙古中西部干旱-半干旱区极端降水事件的重要原因.     

WRF模式不同参数化方案组合对干旱区一次暴雨模拟的对比分析

为了研究不同参数化方案组合对干旱区暴雨模拟的影响,借助新一代中尺度数值模式WRF对2012年7月29日腾格里沙漠边缘一次暴雨过程进行数值模拟研究。选取不同的微物理、积云、陆面过程和边界层参数化方案,得到14种组合;结合同期外场试验观测资料和区域降水实况,对不同组合方案的降水模拟性能进行对比分析。结果表明:不同组合的模拟结果差异显著,选用Thompson、KF、Pleim-Xiu与MYNN 2.5 level参数化方案的组合(case 11)在24 h累计降水、单站逐时降水及降水的TS评分中均表现较好且区域平均误差最小,能够较为真实地模拟出本次暴雨过程。进一步对比不同组合方案模拟物理量变化的差异发现,降水量差异正是模拟物理量差异的客观表现,并对此次暴雨过程发生机制进行了诊断分析。     

新疆极端降水事件的时空变化及趋势预测

基于新疆1960—2011年的日降水量,选取符合条件的50个气象站点数据,采用世界气象组织(WMO)气候委员会(CCI)推荐使用的"气候变化检测和指标"体系,从中选取了8个极端降水指数,运用线性趋势法、反距离加权插值法(IDW)、Morlet小波分析法和季节性叠加趋势模型,研究各极端降水指数在时空上的变化特征以及周期和未来变化趋势。结果表明:受气候增暖的影响,新疆降水量增加,极端降水量也呈增加趋势,持续干燥指数下降。因新疆特殊的"三山夹两盆"的地形结构,小区域气候变化显著,极端降水量在不同区域分布呈明显差异,总体上除持续干燥指数外,其余指数在北疆大部分站点的变化率较南疆大,天山山区因受海拔高度的影响,降水量大,变差系数也较大。各指数的主周期都集中在22~29 a,可见,极端降水事件的变化周期长。各指数未来26 a的变化趋势与原趋势一致,新疆发生极端降水事件的可能性仍在增加,应加强对极端事件的预防能力,以减少极端气候变化带来的危害。     

甘肃河东旱作区不同强度日降水特征

利用1971~2007年甘肃河东旱作区分布较为均匀的13个气象站(兼有农业气象试验观测)共37年的逐日降水量资料,按照Bonsal边缘分布函数方法将日降水量划分为弱、较弱、中等、较强和强5个不同强度等级,从而分析了各强度等级的降水量和降水日数在旱作区的时空分布特征及变化趋势。结果表明:旱作区平均降水日数与降水量的分布不一致,平均年降水日数最多(少)的地方并不对应年降水量最大(小)的地方。各站不同强度等级的降水日数均表现为弱降水日数最多,强降水日数最少。弱降水日数的分布决定了平均总的降水日数的分布;而强降水日数的变化,对降水量的变化起到了决定性的作用。降水量的变化趋势较之降水日数的变化趋势要复杂得多,旱作区中各站降水日数变化趋势的一致性强,而降水量变化的区域性特征却比较明显。较之其它等级的降水,旱作区强降水的年际变化剧烈,各年强降水的日数和降水量都有很大的不确定性变化。