基于高密度自动站的深圳短时强降水特征分析

基于106个自动气象站的逐分钟雨量数据,对深圳短时强降水时空分布特征进行了分析。分析表明:①深圳的短时强降水多发生在西部沿海的宝安区、东部的大鹏新区山地,以及罗湖、福田和光明新区等地区的城市建成区;②东部短时强降水多发的原因可能与地形及季风有关,而中部和西部短时强降水多发的原因则可能与城市建成区的城市热岛效应及海陆热力差异有关;③年降水量与短时强降水频次没有一一对应的关系,有的年份即使年降水总量较小,短时强降水的频次仍然可能较多;④深圳市的短时强降水多发生在汛期(4~9月),其中以5~7月最为强盛。     

加密自动站在极端短时强降水发生前的精细化特征分析

利用地面加密自动气象站资料及常规气象观测资料,分析2006—2016年4～10月小时雨强大于50 mm/h的极端短时强降水个例的各气象要素场在短时强降水发生之前2 h的变化规律,结果表明:①产生极端短时强降水的天气类型包括冷涡型、西风槽型和西北气流型,冷涡型强降水气象要素变化最为剧烈,其他2种类型稍弱。②1 h变温、3 h变压、风场在3类个例中均有比较明显的变化规律,气温变化幅度稍弱,露点温度和相对湿度是表现最弱的2个要素,相对湿度表现更弱,是指示性不强的物理量。③在强降水发生2 h前气象要素场的变化规律一般表现为等值线密集带在上游生成并快速向下游移动,常伴有大值中心的出现。风场主要表现为风向风速的辐合或切变,天气越剧烈风场变化越明显;偏东、偏南气流的建立对于水汽输送的作用需引起注意。在风场变化不明显的少数强降水过程中,在天气发生前一般也都有偏东、偏南气流的长时间维持。     

莆田市前汛期短时强降水物理量阈值研究

利用福州、厦门两个常规探空站逐日高空探测资料导出的32个物理量,分别与2012～2016年莆田市前汛期（3～6月）区域短时强降水个例进行相关性分析及显著性检验,统计出涵盖75%以上短时强降水个例的物理量阈值,剔除阈值在非短时强降水个例出现概率大于45%的物理量,得到莆田市前汛期短时强降水的物理量阈值,以便在莆田市前汛期短时强降水预报中应用。     

闽中沿海地区短时强降水的环流特征

利用2013—2018年主汛期闽中沿海地区(福州、莆田、平潭)自动站逐时雨量资料,选取西风带系统较强的短时强降水日,分类型分析这些短时强降水日的主要天气系统特征。结果表明,汛期影响闽中沿海地区短时强降水的西风带天气系统主要有冷式切变型、静止锋切变型、西南气流型。三个类型强降雨的水汽均来自南海和北部湾,前期低层回暖是强降雨发生的重要条件。闽中沿海地区系统性的短时强降水多发于中东部地区;冷式切变型强降水分布相对较广,静止锋切变型强降水主要发生在闽侯中部、永泰东北部、莆田市区东北部和罗源东部,而西南气流型强降水集中于仙游西部和南部。三个类型强降水都集中于午后到上半夜,峰值都在18—19时之间,冷式切变型和静止锋切变型两种有冷空气活动的强降雨类型表现更为明显,这与两类强降雨日上午水汽通量散度为正值、午后转为负值有关;西南气流型8时和14时水汽通量散度均为负值,故此型上午就有一定比例的强降雨发生,午后发生率的增长也比较平缓。     

前汛期惠州市强降水气候突变及其环流特征分析

 惠州市地处气候年际变化显著的东亚季风区,近几十年来前汛期强降水事件频繁,尤其自20世纪90年代以来有很多暴雨灾害发生。为了客观地分析惠州前汛期强降水事件的异常情况,利用1967-2009年惠州市降水资料和NCEP/NCAR再分析资料,研究了前汛期惠州强降水的气候变化及其环流特征。结果表明：前汛期惠州市总降水量和暴雨量大,暴雨日数多;它们的年际变化一致,无明显趋势变化。但自1990年代中期至今,强降水异常有增多且强化的趋势。进一步对比惠州前汛期强降水异常事件突变前后的环流特征,强降水偏多（少）年,突变前后低纬地区均呈现偏南（东北）气流异常,而引起强降水偏多（少）年突变的环流形势差异,主要表现为突变后冷空气作用明显,低层北风分量增强;突变前后物理量的差异则主要表现为,突变后强降水偏多年高、低层散度梯度加大,垂直上升运动偏强,对流性不稳定加大,强降水偏少年上述物理量的变化相反;以上差异特征均导致突变后强降水偏多年更易引发或加剧强降水异常,强降水偏少年更不易于强降水的发生。     

滨海新区不同强度短时强降水特征分析

滨海新区≥50mm/h的致灾性强降水在2014年以后发生频次逐渐增多;逐月分布呈单峰状,7月最为频繁,≥20mm/h和≥30mm/h的强降水均是7月出现最多,≥40mm/h的强降水6月和8月出现较多,≥50mm/h的致灾性强降水8月出现更多;强降水多发生在后半夜至清晨和午后至傍晚,其中1~2时是高发时段,上午10~13时是最不活跃时段,≥20mm/h的强降水在20~21时和7~8时出现次数最多,≥30mm/h强降水在1~2时出现较多,≥50mm/h的强降水主要发生在1~6时和13~15时;发生频次从南向北逐步递增,日数和强度先增强再减弱,6月中部易发生≥20mm/h、≥30mm/h及≥40mm/h的强降水,7月北部易出现≥50mm/h的强降水,8月强降水较为分散,≥50mm/h的强降水在中部和南部出现次数较多,9月北部易发生≥50mm/h的强降水。     

云南切变线类短时强降水MCS特征分析

利用云南省 125 个国家级自动气象站及 3 042 个区域站降水数据、FY-2E/G 云图数据以及探空观测数据,统计 2015—2019 年由切变线系统影响的云南短时强降水过程,对短时强降水时空分布、中尺度对流系统(Mesoscale Convective System, MCS)系统特征、MCS 系统发生发展的环境特征以及对流云系演变特征进行分析. 结果表明,云南切变线类短时强降水频次有 4 个大值中心,分别是云南南部边缘地区、曲靖南部至文山北部、华坪、德宏西部,傍晚至凌晨是强降水发生的主要时段;云南切变线类短时强降水对流云系分成新生对流云团、M_αCS 和 M_βCS 和带状 MCS 共 4 类,75% 的切变线类短时强降水是由 M_αCS 和 M_βCS 系统造成,M_αCS 和 M_βCS 系统中低于–32 ℃ 冷云区呈椭圆形,平均面积分别为 1.8 万 km~2、10.4 万 km~2,存在 1 个或 2 个中心,中心云顶亮温低于–52 ℃. M_...     

昆明市雨季短时强降水特征分析及预报研究

利用1981—2015年昆明市逐时降水观测及短时强降水个例期间的探空、雷达、地面观测等资料,分析了昆明市雨季短时强降水时间分布、关键影响系统、物理量及雷达观测特征,尝试寻找该类天气的预报着眼点.结果表明:①昆明短时强降水天气具有明显的日内变化特征.短时强降水主要出现在19:00—次日05:00,并在次日02:00达到峰值.②地面辐合线和700 hPa切变线是昆明出现短时强降水的关键影响系统,当500 hPa有低压槽或高压间辐合区配合时则更有利于昆明出现短时强降水.③从物理量指标看, 700 hPa比湿大于10.0 g·kg~(-1)、温度露点差≤3℃、假相当温度≥75℃和沙氏指数0.1是昆明站出现短时强降水天气的有利条件.④当雷达观测图上出现积云、块状回波,回波反射率因子强度最大值达40～45 dBz且大值区质心较低,回波顶高小于8 km,对应的径向速度图出现中尺度辐合或低空急流特征时,应该考虑发布短时强降水预警.     

2013-2018年南平市夏季短时强降水特征分析

利用南平市275个自动站2013—2018年夏季(7—9月)逐小时降水资料、同期邵武探空资料及ECMWF 1° ×1°再分析资料,统计分析夏季短时强降水的时空分布特征,同时对影响天气系统进行分类,并分析不同天气型的物理量特征.结果表明,南平市夏季短时强降水的频数年际变化大,其日变化呈单峰型,午后到上半夜最易发生短时强降...     

基于自动站数据的三明市山谷风特征分析

选取三明市区9个自动气象站2021年逐日逐时风向、风速资料,依据站点地形分为3类,分类对比分析实测风代替山谷风方法、实测风分离本站系统风计算山谷风方法,得到最适合三明市山谷风计算方案。结果表明,斜坡与过渡型站点与峡谷型站点实测风的风频日变化接近山谷风环流特征;受地形放大因子作用影响,峡谷型站点的山谷风特征最为显著。9个站点中,实测风分离本站系统风计算山谷风方法总体优于实测风代替山谷风方法,峡谷型站点两种方法差异最小,斜坡与过渡型次之,城市内部型差异最大。实测风分离本站系统风计算山谷风方法可分离低频的系统风向,调整站点风向区间,使白天与夜间时段的主要盛行风位相相反,减小二者风频概率差值,接近理论上的山谷风。     

抚顺市区域自动站温度资料质量控制方法研究

通过对区域气象自动站温度历史资料的统计分析,发现抚顺市区域站实时资料存在时钟突跳、部分站点要素及全要素报文缺测、部分站温度长时间异常等问题。应用气候学界限值检查、气候极值检查、时间一致性检查、空间一致性检查及格式检查等多种质量控制方法,实现了对区域站温度整点实时观测资料的自动化质量控制。保证了资料的可靠性,提升区域自动气象站实时资料的数据的可用性。     

一次地面辐合线突发局地短时强降水特征分析

为了研究局地短时强降水天气的特征,使用MICAPS天气资料、南昌探空资料、宜春SA天气雷达等资料,对2020年6月8日新余局地暴雨天气过程进行分析,结果表明:暴雨天气过程是由突发性局地短时强降水造成,降水系统移速较慢、长时间维持、降水效率高,出现20 mm/h以上的短时强降水.地面辐合线是形成局地短时强降水的触发机制,降水系统随着地面辐合线的移动;辐合线移动过程中存在气旋性环流,导致系统移速缓慢,形成局地暴雨.新生云系如果出现合并现象,往往会快速地发展加强形成强天气.回波基本上沿地面辐合线排列和移动,在移动过程中还伴随回波单体的新生、发展、合并、减弱等过程,短时强降水发生在回波发展合并过程中.雷达剖面分析得出回波强度在垂直上发展的比较均匀,强回波中心分布在6 km以下高度上;水汽大部分集中在地面与5 km融化层之间,这种回波特征适合产生高效的降水.这些特征为新余短时强降水造成的暴雨天气提供了理论依据.     

基于深度学习的短时强降水天气识别

气象预报人员面临的问题之一是如何准确有效地识别短时强降水天气.短时强降水是一种主要由强对流天气形成的气象灾害,产生原因与空气湿度、大气中的水分以及温湿等物理量参数有关,由此提出基于物理量参数和深度学习模型DBNs的短时强降水天气识别模型.首先,利用SMOTE算法人工合成短时强降水少数类(相对于非短时强降水天气类)样本,调整原始数据集不均衡分布问题;然后通过含有高斯玻耳兹曼机的深度学习模型对地面大气监测站逐小时加密的观测量,以及常用于天气预报分析的物理量等低层特征构造出抽象的高层特征,发现数据特征内在关系;最后实现了DBNs短时强降水的自动识别模型.结果表明,该方法能够较为准确地识别短时强降水,对于短时强降水的命中率、误警率和临界成功指数,都有着较好的表现.     

基于数据库的区域自动站月报制作软件

月报文件是地面气象观测领域的一种重要数据格式,对于有人值守的国家级自动站,每月由值班人员操作观测软件生成;但对于无人值守的区域自动站,本地人工制作的方式不太适用。介绍了一种基于数据库数据批量、远程制作区域自动站月报文件的软件。该软件使用简单,无需安装,可运行在任何可访问区域自动站数据库的机器上,为用户制作区域站月报文件提供了一种更为灵活的方式。     

玛沁地区40年汛期气候特征分析

利用近40年（1966—2005）玛沁地区汛期（6—9月）的地面观测资料，分析了玛沁地区汛期气候特征和规律。结果表明玛沁地区温度呈上升趋势，降水量呈下降趋势，同时也表明了玛沁地区降水量与雨日呈正相关关系。     

景德镇市短时强降水的特征与统计分析

为了研究景德镇地区的强降水天气特征,找出强降水的时空分布特征和量级规律,并对2005-2015年景德镇强降水观测资料进行了普查与特征分析。结果表明:1)景德镇市短时强降水天气一般出现在4-9月份,7月最多;大致每年有8~9场,易发生在傍晚至上半夜时段,平均降水强度33.8 mm/h,最强达105.8 mm/h;2)超7成的短时强降水中会有超短时强降水,最强可达30 mm/10 min以上;3)短时强降水大多发生在系统性的暴雨过程中,有的在强雷暴过程中,往往伴有雷雨大风、冰雹等强对流天气;4)雷暴往往超前于强降水,并以西、西南、西北等方向为主;5)强降水过程中伴有气压涌升、风力加大,相对湿度上升,气温下降等明显特征。     

三亚短时强降水的时空分布特征

为了弄清三亚短时强降水的时空分布特征,利用三亚2009—2021年1个国家级地面气象站及18个加密地面观测站的逐小时和日降水数据以及哈德莱中心月平均海表温度资料,采用空间插值、经验正交函数分解、线性统计分析及相关性分析等方法,对三亚短时强降水的时空变化特征、短时强降水与暴雨的关系进行了分析,揭示其变化规律.结果表明：三亚短时强降水呈北多南少和东多西少的空间分布特征;EOF分解得到三亚短时强降水呈现全区一致和东西差异两种典型的空间分布模态,华南沿海海温异常是影响全区一致性降水模态的重要因子;短时强降水年平均出现站次为19.1,76.33%的短时强降水集中在16.0～30.0 mm·h^-1,短时强降水月变化呈双峰结构,峰值出现在7月份和9月份,87.32%的短时强降水出现在4～10月份;日变化的双峰结构明显,多发时段为04～05时、07～08时及16～17时;月平均短时强降水为26.6 mm·h^-1,极端小时降水为107.4 mm·h^-1,极端小时降水多由强对流系统引起. 83.34%的暴雨过程伴有短时强降水,两者呈显著性正...     

卫星资料在一次极端短时强降水过程中的释用分析

利用FY2卫星云图及TBB资料、地面加密自动站资料及常规气象观测资料,详细分析了2016年7月24日天津沿岸极端短时强降水发生时的对流云团特征及TBB变化,结果表明:①500 hPa北低南高的环流形势稳定维持,垂直方向两段近乎垂直的低涡柱,副高加强西伸北抬,地面低压倒槽北顶,低空急流风速辐合,高空强烈辐散,利于上升运动的加强和维持,造成了此次极端短时强降水天气过程。②红外云图中,河北中部的对流云团A沿副高外围引导气流东移,并入天津中南部对流云团B,加强为对流云团C,700～925 hPa低空急流风速辐合,同时地面冷空气入侵,对C云团的发展起到促进作用,极端短时强降水发生在对流云团合并加强之后。水汽云图上云团边界非常明显,副高西北侧的大量水汽在低空急流及辐合气流的作用下,有一个明显变亮的过程。可见光云图上,白亮密实的中尺度对流云团不断发展、壮大。③TBB低值带与极端短时强降水发生的区域相对应,强降水落区位于TBB低值区内,即云团强烈发展的中心位置,此位置云团向上强烈发展,对流旺盛,对短时强降水的发生较为有利。强降水发生在对流发展最旺盛期后的能量释放过程中,相对TBB值最大变率在演变趋势上有一定的滞后性,强降水主要发生在TBB变率最大值之后。     

一种基于“莱因达”准则的区域自动站实时资料应用方法

针对区域自动站降水实时资料应用中出现的问题,提出一种利用改进的"莱因达"准则处理区域自动站实时降水数据的方法。首先由欧式距离聚类得到样本空间,再计算样本的均值和残差,然后给出了可疑度的定义,从而计算出各个站点的可疑度。最后通过实际数据进行参数分析,证明了算法的有效性、实用性。     

临沧市区域自动站地面和屋顶的资料差异分析及订正方法

本文通过同一地点楼顶站和地面站一整年观测资料的对比分析，得出了楼顶和地面站的温度、雨量差异及楼顶站资料的订正方法，为楼顶站资料的可靠性和准确性判断及应用提供了科学依据。