98.8松嫩流域一次东北冷涡暴雨的数值模拟初步分析

利用MM5中尺度非静力模式对1998年8月8~9日松嫩流域的东北冷涡切变型暴雨过程进行了数值模拟和对比试验。结果表明, MM5能够对此次过程进行较成功的模拟; 同时发现, 此次过程首先由高层强的正涡度平流触发, 低涡区强降水的产生是由于高低空急流的耦合。其中, 高空急流的作用强烈而短暂, 低空急流的作用较为持久, 强度稍弱。阻高前部下沉气流形成的中层偏东干冷气流是切变形成的关键, 它与偏南气流在对流层中层形成的风向切变是产生上升运动的主要强迫机制。减弱阻高使其底部偏东气流减弱及后部偏南气流在高层减弱、低层增强, 导致降水减弱, 并使系统位置偏东、偏南。西北路冷空气增强使低涡和切变北侧高层偏南气流增强、低层偏南气流减弱, 导致降水强度增强、尺度增大。     

龙门山沿线暴雨过程的诊断分析及数值试验

利用常规气象观测资料和西南区域模式WRF_RUC产品,对2012年8月17 18日四川盆地西部龙门山脉沿线出现的一次暴雨过程进行了诊断分析和数值试验。结果表明,对流层中低层明显高能、高湿,大气层结极不稳定,为中尺度对流系统的生成和发展提供了有利的热力不稳定条件;对流发展与低层偏东气流密切相关,暴雨开始前,四川盆地内低层偏东气流增强,使盆地西部沿山地区辐合和地形抬升作用增强,是造成垂直上升运动强烈发展的主要动力机制;降低高原地形高度,暴雨区明显西移;降低盆地内初始场温湿条件,降水强度明显减弱;不考虑地面热通量影响,降水强度也将有一定减弱。     

一次东北冷涡暴雨过程的数值模拟试验

利用MM5非静力模式成功地模拟了1998年8月8－9日一次东北冷涡切变型暴雨过程。发现本次过程中，低涡西北象限的强降水中心的产生是由于高层形成的强辐散，切变降水的产生由于偏南急流与偏东急流的交汇，切变带上升运动层明显低于低涡。同时，通过对比试验发现，偏南急流是本次过程主要水汽输送带。且对切变降水影响较大。偏南急流区水汽的减弱对系统（低涡、切变）的降水强弱有直接影响；西路冷空气加强主要使大气斜压作用增强导致低涡强度及降水增强；东路冷空气主要通过阻挡偏南气流形成抬升从而主要影响切变强度和降水。阻高则通过对上游低值系统的阻挡影响其位置和强度进而影响过程降水。     

河南特强暴雨β中尺度流场发展机理的数值模拟研究

采用宇如聪等研制开发的η坐标有限区域中尺度暴雨数值预报模式AREM,对2004年7月16—17日发生在河南的一次特大暴雨过程进行了数值模拟。模拟结果表明:凝结潜热促使对流层中层大气在β中尺度水平范围的气柱内得到加热,中高层大气的等压面抬高并形成β中尺度高压,中低层大气的等压面降低并形成β中尺度低压,上下层的共同作用促进了垂直运动的迅速发展。当上升运动强烈发展时,在其四周有明显的补偿下沉气流出现:在强上升运动南侧,对流层高层辐散气流向南回流导致对流层高层出现中尺度垂直环流圈,它的下沉支融入上升运动区南侧的补偿下沉气流中,并将高空的水平动量带到对流层低层形成一支新的β中尺度急流;在强上升运动北侧,对流层低层发展出了一支中尺度垂直环流圈,其下沉支向南的辐散气流与低层西南暖湿气流汇合,形成β中尺度辐合线,加强了暴雨区上空低层的辐合;在强上升运动东侧,对流层低层也有一支中尺度垂直环流发展,其下沉支中向西的辐散气流使该区域原来较为一致的西南气流出现向东的偏转,从而在西南气流中形成气旋性弯曲,更进一步加强了β中尺度辐合线上的辐合。对流层低层非地转涡度的强烈发展是β中尺度气旋形成的重要原因。最后给出了强暴雨β中尺度流场发展机理的三维空间示意图。     

三峡谷地三类突发性中尺度暴雨概念模型研究

利用2003—2013年湖北省三峡谷地加密自动站资料、常规观测资料、NCEP/NCAR逐6 h再分析资料,对三峡谷地突发性中尺度暴雨过程进行分型,并从环流背景及天气系统、环境场、地形影响等方面分别进行分析阐述,确立有预报意义的概念模型。结果如下:2003—2013年间,三峡谷地突发性中尺度暴雨过程分为西南低涡前冷暖切变结合型、东北冷槽尾部南北气流汇合型和副高内部边界层辐合型三类。其中,西南低涡前冷暖切变结合型,以天气尺度强迫为主,低层冷暖切变结合区对中尺度暴雨预报指示意义强,地面上以北风气流为主,峡谷入口处南侧迎风坡抬升作用强,峡谷附近温度场呈Ω型,中尺度对流系统(MCS)形成后多沿峡谷向东移动;东北冷槽尾部南北气流汇合型,天气尺度系统明显,低层冷切变尾部辐合区对中尺度暴雨预报指示意义强,地面上南、北两支气流并存,在峡谷入口处交汇进入峡谷,MCS形成后多由北向南移动;副高内部边界层辐合型,以边界层辐合和地形强迫抬升为主,边界层弱切变对预报指示意义强,地面上以偏南气流为主,进入峡谷后受地形阻挡作用,形成逆时针旋转的中尺度辐合中心,配合峡谷入口北侧迎风坡地形抬升作用,动力强迫达到最强,MCS形成后多由南向北移。在上述分析基础上,建立了三峡谷地三类中尺度暴雨概念模型。     

低层偏南气流对一次暴雨过程的动力作用分析和数值模拟

利用常规观测资料和NCEP再分析资料,对2010年7月22-25日四川盆地西部出现的一次暴雨过程进行了诊断分析.结果表明:暴雨出现在对流层低层南海至四川盆地一直维持偏南气流的环流背景下,暴雨与这支偏南气流的风速演变密切相关,降雨强度随南风气流的增强而增强,南风气流增强所形成的风速辐合及正涡度平流是暴雨的主要动力触发因子,暴雨与低层辐合和正涡度平流区域有很好的对应关系.WRF数值模拟试验进一步表明:850 hPa层3h风速演变对中尺度对流系统的发展具有很好的指示意义,在3h风速增大区域的下风方,未来3h对流云团将迅速发展;盆地西部形成的气流辐合与其西侧的高原地形密切相关.     

一次东北冷涡暴雨数值模拟及动力诊断分析

利用常规观测资料、NCEP再分析资料和卫星云图产品,对2009年6月18-19日黑龙江省西南部地区的一次东北冷涡暴雨过程进行诊断分析,并利用WRF中尺度模式对暴雨过程进行数值模拟,分析产生暴雨的天气尺度和中尺度特征。结果表明：此次暴雨是由东北冷涡前部的暖湿切变造成的,鄂霍次克海阻塞高压阻挡使冷涡移动缓慢,使冷涡系统影响时间长,降水量增大。暖湿空气在切变处强烈辐合上升,为暴雨产生提供了动力条件;低空偏南急流为暴雨提供充沛的水汽条件,同时低层增温增湿使大气层结不稳定。低层强辐合区与高层强辐散区重叠,易产生强烈的上升运动,有利于深对流的发展和中尺度系统的生成及维持。暴雨是由暖锋云带中多个对流云团的发展移动造成的,地面中尺度切变线为暴雨云团的发展和维持提供了有利条件。数值模拟结果显示此次暴雨是由两次中尺度切变线先后在同一区域的发展和移动造成的;切变线上存在与暴雨关系密切的中尺度垂直环流。     

华南暖区一次暴雨中尺度系统的数值模拟

为深入了解华南暖区暴雨产生的机制, 首先利用观测资料和卫星云图对2005年5月9日华南暖区一次暴雨过程进行天气分析, 然后利用MM5V3.6数值模式对该次暴雨过程进行了模拟, 利用模拟的输出结果分析了中尺度系统的结构特征和成因。结果表明, 这次华南南部暖区的暴雨区出现在低空急流出口区左侧的辐合区与高空急流入口区右侧的辐散区相迭置的区域; 中尺度对流云团是暴雨的直接影响系统, 系统中心上空偏南气流强烈垂直上升与在系统以南对流层高层下沉的气流构成垂直闭合反环流, 低层气流风速辐合对暖区暴雨系统的形成和发展起决定性的作用。较大的螺旋度可能是暖区暴雨及其中尺度系统发生、 发展的一种重要机制, 可用来判断降水系统的形成和移动。     

"99.8"山东特大暴雨形成机制的数值模拟分析

利用双重嵌套的非静力数值模式MM5V3,成功地模拟了1999年8月11~12日山东诸城发生的特大暴雨。利用模式输出的高时空分辨率资料,对这次暴雨天气及中尺度低涡的形成机制进行了诊断分析。结果表明,这次特大暴雨是在弱冷空气侵入台风低压环流,热带辐合带北伸的形势下形成的;倾斜涡度发展是特大暴雨及中尺度低涡产生、发展的重要机制,鲁东南有利的地形对中尺度低涡的形成具有重要作用;台风低压倒槽顶部的强辐合作用首先触发上升运动,产生强降水,强降水位于低层气旋性暖式切变最明显的地方;强降水释放的凝结潜热使高层气层增暖,高层辐散加强,引起低层中尺度低涡强烈发展,导致降水增幅。可见,CISK机制是特大暴雨和中尺度低涡加强的另一种机制。     

台风“海燕”过境海南岛数值模拟及暴雨成因诊断

利用NCEP/NCAR 1°×1°再分析资料、地面观测降水资料、FY-2E卫星相当黑体温度资料,采用WRF中尺度数值模式对2013年11月9—11日台风"海燕"过程进行数值模拟,并对期间海南暴雨天气诊断分析。结果表明:台风"海燕"携带的大量水汽,为海南暴雨提供了丰富的水汽来源;TBB梯度高值区与暴雨强度及落区有很好的对应关系。地形在暴雨过程中起到重要作用,初期台风外围偏东气流遇海南中部高山产生地形重力波,促使局地辐合上升,产生降水;随着台风靠近,风向转为偏南且风速增大,地形作用促使气流强烈抬升,在低层产生强对流中尺度系统,并与高层辐散系统配合,产生强降水。     

Wavelet analysis on the runoffs of the Changjiang River and the Huanghe River

Summary The Runoff of the Changjiang River and the Huanghe River were investigated with the method of wavelet transform. Several significant periods were found. Comparison between wavelet analysis and Fourier analysis was made, which shows the advantages of the former. Finally, the application of the wavelet analysis to operational prediction is discussed.This study is supported by the State Key Laboratory of Numerical Modeling for Atmospheric Sciences and Geophysical Fluid Dynamics (LASG), Chinese Academy of Sciences.With 6 Figures     

嫩江、松花江流域降水与暴雨分析

利用1951－2000年夏季（6－8）月嫩江、松花江流域39个基本地面气象观测站的降水资料分析了夏季降水和暴雨的天气气候特征，利用NCAR／NCEP的再分析资料讨论了形成这些特征的原因，并分析了降水量出现异常时的环流状况。结论指出：嫩江、松花江流域夏季多年平均降水量基本上是呈南北的带状分布，历年的分布中以嫩江和第二松花江流域的差别较大，逐年变化的起伏比较大，但有较明显的阶段性；暴雨日的空间分布与季降水量分布基本一致，集中出现在7、8月，以7月下旬最多，其次是7月中旬和8月上旬；第二松花江流域暴雨日出现的机会要比嫩江和干流流域都多，7月中间以前基本上是嫩江流域大于干流流域，7月下旬开始干流流域明显大于嫩江流域；850hPa高度候平均图表明，影响嫩江、松花江流域夏季降水的环流系统为西风带阻塞形势下的低值系统和东亚夏季风，包括西南季风和东南季风两支；当这两个系统发展强盛时，该流域暴雨日出现较多，降水量偏多。     

气候变化对石羊河流域生态环境的影响分析

为探讨气候变化对石羊河流域生态环境的影响，利用流域多年（1959-2018年）气象、水文和卫星遥感资料，采用线性倾向率、滑动t检验等方法,分析流域气温、降水、河流流量、植被覆盖、沙尘暴的变化事实及趋势，并使用相关系数（pearson）法研究气温和降水分别与环境要素的关系，得到气候变化对流域生态环境的影响程度。结果表明:气温呈显著上升趋势，增温速度为下游0.42℃．（10a）-1＞中游0.36℃．（10a）-1＞上游0.35℃．（10a）-1, 近10年增温最显著，较60年代升高了1.67℃。四季气温均呈显著上升趋势，增温速度为冬季＞秋季＞春季＞夏季。降水呈波浪略增加趋势，增幅为上游8.3mm．（10a）-1＞中游7.0mm．（10a）-1＞下游4.1mm．（10a）-1，近10年增加最显著，较60年代增加了17%。四季降水呈弱增加趋势，增加幅度为夏季＞春季＞秋季＞冬季。河流流量以波浪式持平变化；植被覆盖面积和归一化差异植被指数（NDVI）显著增大；沙尘暴频次显著减少，近10年较60年代减少了13.05d。流域气候暖湿化近20年较显著，气候变化有利于增加本地水资源总量、提高地表植被覆盖率、抑制沙尘暴的发生，对生态环境和大气环境质量改善有积极作用。     

松花江干流洪水发生规律与1998年松嫩流域洪水成因

松花江干流洪水发生有２４年和３￣４年的变化周期,洪水出现的阶段性明显,其可分为４段：即１９１１￣１９１４,１９３０￣１９４０,１９５４￣１９５８,１９８４￣１９９８年。洪水随时间推移,发生频次明显增加。嫩江流域及第二松花江和拉林河流域７、８月过量降水是造成洪水发生的直接原因。分析了造成洪水的５００ｈＰａ环流背景：７、８月西藏高原至阿拉斯加距平场分布为“＋－＋－”流型,鄂霍茨克海为阻塞高压,东北区为     

嫩江、松花江流域洪涝与降水的关系

利用嫩江、松花江流域的气象和水文资料,采用相关分析、经验正交分析等方法,讨论了该流域洪涝发生的规律及其与流域内降水分布的关系。结论指出,嫩江、松花江流域的水位变化有明显的阶段性,目前正处在80年代以来洪涝较严重的阶段;嫩江、松花江流域汛期水位变化与全流域降水的相关远远通过0.001的信度检验;嫩江流域降水异常偏多对松花江流域洪涝的影响比第二松花江的作用要大得多,更应引起警惕;1998年夏季,嫩江、松花江流域出现超历史纪录的特大洪水的关键原因是,嫩江流域6～8月降水距平百分率为63.2%,远超过历史出现的最大值。     

松花江、嫩江洪水等级划分标准及规律分析

松花江（哈尔滨江段）、嫩洒（江桥站）洪水可划分成５个等级。第Ⅰ级为无洪水,又可分为２个副级,即１ａ级为中水,１ｂ级为枯水;第２组为警戒洪水;第３级为一般洪水;第４级为大洪水;第５级为特大洪水。各级划分是采用流体力学能量方程,位能与动力之各用Ｅ指数表示,再将Ｅ值按Ｐ－Ⅲ型分布将其密度函数转换成Ｚ指数,按Ｚ值正态分布特点划分洪水等级。松花江在９８年中共发生过１９次洪水,嫩江在４７年中共发生过１０次洪水     

Tide,Wind, and River Forcing of the Surface Currents in the Fraser River Plume

A long-term record of surface currents from a high-frequency radar system, along with near-surface hydrographic transects, moored current meter records, and satellite imagery, are analyzed to determine the relative importance of river discharge, wind, and tides in driving the surface flow in the Fraser River plume. The observations show a great deal of oceanographic and instrumental variability. However, averaged quantities yielded robust results. The effect of river flow, which determines buoyancy and inertia near the river mouth, was found by taking a long-term average. The resulting flow field was dominated by a jet with two asymmetric gyres; the anticyclonic gyre to the north had flow speeds consistent with geostrophy. The mean flow speed near the river mouth was 14.3?cm?s^–1, while the flow further afield was 5?cm?s^–1 or less. Wind stress and surface currents were highly coherent in the subtidal frequency band. Northwesterly winds drive a surface flow to the southeast at speeds of nearly 30?cm?s^–1. Southeasterly winds drive a surface flow to the northwest at speeds reaching 20?cm?s^–1; however, there is more spatial variability in speed and direction relative to the northwesterly wind case. A harmonic analysis was used to extract the tidally driven flows. Ellipse parameters for the major tidal constituents varied considerably in both alignment and aspect ratio over the radar domain, in direct contrast to a barotropic model which predicted rectilinear flow along the Strait of Georgia. This is a result of water filling and draining the shallow mud flats north of the Fraser's main channel. The M₂ velocities at the surface were also weaker than their barotropic counterparts. However, the shallow water constituent MK₃ was enhanced at the surface and nearly as strong as the mean flow, implying that non-linear interactions are important to surface dynamics.     

2003年淮河流域大洪水的雨情、水情特征分析

利用地面加密资料，分析了2003年淮河流域6~7月降水的时空分布和气候统计特征以及降水雨情、水情特征，并与历史同期进行了比较。结果表明:2003年淮河流域梅雨期经历了7次强降水过程，降水总量和洪水流量都超过1991年同期，但低于1954年梅雨期；2003年淮河流域降水的突出特点是:雨带稳定、暴雨集中和突发性强；水情特点是:洪峰逐次递减；造成淮河流域全线超警戒水位的重要原因是:2003年春季降水偏多、7月份副热带高压位置偏南以及淮河中游下段河床剖面倒比降。     

Potential Vorticity Structure and Inversion of the Cyclogenesis Over the Yangtze River and Huaihe River Valleys

In this paper, the potential vorticity structure and inversion of the cyclogenesis over the Yangtze River and Huaihe River valleys during 21 23 June 2003 are investigated with a potential vorticity （PV） framework. The cyclogenesis is manifested by a lower-tropospheric PV anomaly over the Yangtze River and Huaihe River valleys at early stages mainly due to latent heat release, which greatly affects the evolution of the associated lower-tropospheric geopotential height and wind fields as demonstrated by piecewise PV inversion. At later stages, an upper-tropospheric PV anomaly develops, resulting in the growth of ridges over the cyclone in both the upstream and downstream, which provide a favorable background field for the low-level cyclone development. But the effect of a surface thermal anomaly always impedes the development of the cyclone to different extents during this cyclogenesis. It is further demonstrated that the position and the strength of the PV anomaly are closely related to the low-level cyclone development, and the lower-tropospheric PV anomaly seems to constitute the most significant feature, for instance, contributing about 60% to the low-level jet （LLJ）.     

从1999年叶尔羌河和克孜河洪水看新疆河流水情变化趋势

1999年南疆西部的叶尔羌河发生了冰川湖大洪水，克孜河暴发了暴雨泥石流堵塞的特大溃坝洪水，给喀什地区造成很大灾害；同时随着全球气候变暖，新疆的暴雨洪水和冰川湖洪水以及融水与暴雨混合洪水发生频次明显增加，但总的干旱背景不会改变。