南岳高山站风对湖南2011年6月两例暴雨过程的指示作用

使用1954—2011年南岳高山站风观测资料、 2005—2011年4—9月湖南省气象要素观测资料、 1954—2011年NCEP/NCAR全球再分析资料(2.5°×2.5°)以及2011年6月NCEP分析资料(1.0°×1.0°), 从季节变化和年际变化等方面, 论证南岳高山站资料对对流层低层环流场的代表性, 进而分析其风场演变特征对湖南两例不同类型暴雨过程的指示作用。结果表明: 湖南处在南岳高山站风资料与全球再分析资料的年际相关、 季节内相关大值区中心附近, 高相关区始终位于各季节盛行风的下风方, 夏半年资料的相关性好于冬半年, 其中以夏季(6—8月)最好; 南岳高山站各气象要素与湖南各探空站850 hPa的温度、 温度露点差、 风向、 风速均有正相关关系, 其中以温度的相关性最好, 风向、 风速及温度露点差的相关性相当, 相关系数在0.49～0.74之间。     

南岳高山站1953—2010年风的气候特征分析

利用1953--2010年南岳高山站风观测资料,采用趋势分析、矢量分解、小波分析及M-K突变分析等方法,分析了南岳站风的气候变化特征。结果表明：（1）南岳山盛行风具有明显的季节变化,春夏盛行西南风,秋冬盛行北风。（2）年平均风速呈显著减弱趋势,减小速率为-0．25m·^-1／10年,四季中夏季变率最大,冬季变率最小,夏、冬季分别从20世纪70年代后期和80年代后期开始风速发生了明显减弱。风矢量分解后显示,经、纬向风速均呈减弱趋势,经向风速的减小速率远大于纬向,南、北风分量风速都在减弱,北风分量风速减小速率明显大于南风分量,西、南风分量仅在夏季显著减弱,而北风分量在春、秋、冬季都呈显著减弱趋势。分析还发现,南岳山风场年代际变化特征显著,年以及冬季平均风速16年周期振荡在20世纪90年代后发生了明显转折,与同时期的大气环流变化趋势基本一致。     

近58a南岳高山站气候变化特征分析

采用1953—2010年南岳高山站逐日气象资料,运用线性回归、突变分析和小波分析方法,对该站平均风速、气温和降水的气候变化特征进行了分析,并对与平均风速变化密切相关的气温和降水进行了年际变化特征比较.结果表明:1)年和四季平均风速均呈明显减小趋势,在20世纪90年代前后风速有由大到小的突变,年平均风速存在显著的准2 a和准4 a周期;2)年平均气温、最低气温、最高气温均呈明显升高趋势,气温存在显著的准2 a和准4 a周期,且于20世纪90年代中期前后气温有由偏低向偏高的突变;3)年降水量呈下降趋势,存在显著的准2 a和准3 a周期;4)风速与平均气温、最高气温和最低气温呈负相关关系,均通过0.01显著性检验,风速与降水的相关性没有通过显著性检验,但风速与降水的变化趋势在20世纪60年代中后期、70年代中期到21世纪初有较好的反相位变化.     

5类南岳高山气象站风场对湖南不同天气型强降水的指示作用

利用2006—2014年4—9月常规高空、地面观测资料以及同期南岳高山气象站(简称南岳站)逐时风场资料和湖南省96个常规观测站逐时雨量资料,对同期117例强降水天气过程进行天气影响系统分型,并分析5类南岳站风场型对湖南不同天气型强降水预报的指示作用。结果表明:南岳站风场在6种天气型强降水天气过程中主要有5种不同表现型,其中4类逐时风场演变特征对湖南强降水带移动和强度变化有较好的指示作用。该站南风超过10 m·s-1的时刻较湘北和湘西北地区开始出现强降水通常有2~6 h的预报提前量,达到急流标准(12 m·s-1)的时刻较湘中以北地区降水达到最强提前2~5 h,南风剧减至8 m·s-1以下或转为北风的时刻较湘南地区降水加强有2~4 h的预报提前量。当南岳站主导风为南风且风速在12~14 m·s-1之间时,湘西北和湘北降水强度最大,但当该站南风超过14 m·s-1时,雨区将北抬至长江以北。当该站主导风为北风且风速在1~3 m·s-1之间时,湘中和湘西南降水较强;当其在3~5 m·s-1之间时,湘中、湘西南、湘东南地区均有降水;当其超过5 m·s-1时,湘中和湘西南降水减弱或停止,湘东南降水则加强。台风暴雨期间,该站出现明显的南北风交替且风速基本在5 m·s-1以下时,强降水区一般位于湘东南。     

南岳电线积冰标准冰厚气候特征

利用1957~2012年南岳高山观测站逐日覆冰资料,对南岳覆冰标准厚度和覆冰日数的时间演变、突变和周期变化进行分析,并推算出南岳各重现期的标准冰厚,结果表明:1)南岳南北向和东西向标准冰厚年代际变化非常相似,呈现偏大—偏小—偏大—偏小—偏大的年代际变化;冰冻日数在20世纪60年代中后期之前,90年代中后期之后冰冻日数偏少,60年代中后期到90年代中后期冰冻日数偏多。2)冰冻在1~4月、10~12月均有发生,其中1月出现天数最多,占全年的31.8%。3)滑动t检验分析发现,南岳东西向和南北向标准冰厚在20世纪60年代末有减小的突变,冰冻日数在近56年没有出现明显突变。4)Morlet小波和小波功率谱分析发现,南北向和东西向标准冰厚存在显著的2~3年、4~6年振荡周期;冰冻日数存在显著的2~4年、5~7年振荡周期。5)基于Pearson III型概率分布统计发现,各重现期东西向标准冰厚均较南北向标准冰厚要大,其中20年一遇南北向和东西向标准冰厚分别为76.33、85.22 mm,10年一遇南北向和东西向标准冰厚分别为60.86、69.57 mm。6)分析气象要素对覆冰的影响发现,覆冰期气温较无覆冰期要低,相对湿地要大,能见度要小,覆冰期风向以偏北风为准,无覆冰期风向以偏南风为主,覆冰期平均风速较无覆冰期风速要小。     

暴雨站数预报在暴雨落点预报中的应用

采用暴雨站数预报与站点降水量预报相结合的方法预报暴雨落点,在１９９８年７～８月的暴雨落点预报中,ＴＳ评分达到２２．４％,超过了ＨＬＡＦＳ和主观预报。进一步的研究分析表明：这种方法可充分利用降水量预报的空间分布信息,预报准确率还存在较大的可提高空间,是一种较为有效的暴雨落点客观预报方法     

暴雨站数预报在暴雨落点预报中的应用

采用暴雨站数预报与站点降水量预报相结合的方法预报暴雨落点,在１９９８年７月￣８月的暴雨落点预报中,ＴＳ评分达到２２．４％,超过了ＨＬＡＦＳ和主观预报。进一步的研究的分析表明：这种方法可充分利用降水量预报的空间分布信息,预报准确率还在较大的可提高空间,是一种较为有效的暴雨落点客观预报方法。     

仁怀县大—暴雨单站预报模式

大～暴雨对我县工农业生产、国民经济的影响较大．由于我县地处黔北高原北缘的娄山山脉延伸地带，其地形东高西低，切割强烈，且森林过俄，蓄水保水能力差，故水土流失严重．据县区划办统计，全县由于大～暴雨所引起的每平方公里年流失土壤514吨，全县每年总流失量可达91．7万吨．1大～暴南的气候分析普查我县1970～1685年的资料，以日降雨量≥25．0毫米为一次大～暴雨天气过程．变得大～暴雨在4～11月份内，最早出现在N74年毛月7日，降雨量为32．9毫米；最晚出现在1970年11月14日，降雨量为39．5毫米，［6年中共出现大～暴雨136次，其中年…     

大—暴雨单站配套模式

通过大～暴雨单站配套模式的研制与使用，认为利用天气学模式型和本站模式方法来预报大～暴雨，反映了大尺度与中小尺度的有机结合，是提高灾害天气预报准确率的有利途径。     

地面报中高山站资料的应用分析

无线电探空仪观测和地面观测资料作为天气分析和数值预报最常用、最重要的两种资料数据源,两者时空分辨率有着明显的差异。如何利用地面观测资料的高时空分辨率特点来补充探空观测资料在一些地区的欠缺和不足,特别是地面高山站资料的使用对对流层底层环流场的影响及对精细化数值天气预报风场分析指示意义等都需要进一步的探究。文章通过对地面高山站资料在资料同化中不同的使用方式的分析,探索其作为探空资料的补充在资料同化中的贡献。个例试验选取2013年6月29日00时地面资料和探空观测资料进行资料同化,试验方法:分别将地面高山站资料作为探空资料和地面资料应用于同化分析中,结果表明:地面高山站资料当探空资料使用时对850和925 hPa风场同化分析有正效果。在地面高山站资料当探空资料使用和当地面资料使用的对比中,其24 h 850和700 hPa高度和风场预报试验差异不显著;但24 h降水预报结果显示:地面高山站资料当探空资料使用对降水强度和位置的预报都有弱的正贡献。连续试验的降水预报检验证明:在地面高山站较多的西南区,高山站资料当探空资料使用在小雨、中雨、暴雨等量级的预报评分要优于高山站资料当地面报使用,且其预报偏差也较小;在中国区降水预报检验高山站资料当探空资料和地面报使用差异不大。     

基于梯度观测小时数据的南岳山降水日变化特征

利用南岳山南坡不同海拔高度上的3个气象观测站2015年9月1日-2018年8月31日逐时降水资料,分析了南岳山降水日演变特征。结果表明:从山底到山顶总降水量逐渐增加,存在3个降水峰值时段,分别在清晨、午后和傍晚,清晨雨量峰值主要由该时段降水频次较高所致,午后与傍晚雨量峰值主要与该时段降水强度较大有关,山顶高山站与山底站降水量差异主要体现在午后与傍晚时段;小时最大降水量主要出现在午后至傍晚,山底站短时强降水出现时段较分散,山腰和山顶高山站短时强降水主要集中在午后至傍晚时段;持续时间小于等于6 h的短持续降水频次多于持续时间大于6 h长持续降水频次,其主要出现在午后至傍晚,长持续降水过程多出现在凌晨至中午,其对总降水量的贡献大于短持续降水。     

江西持续性暴雨的典型大尺度环流模型

利用1961—2010年共50 a的500 hPa欧亚地区历史天气图资料对江西省74次持续性暴雨天气过程的大尺度环流形势进行分析,并建立了江西省持续性暴雨天气的大尺度环流模型。结果表明,该模型中,欧亚中高纬的长波槽脊呈双阻塞高压型,两个阻塞高压分别位于乌拉尔山西侧和鄂霍茨克海西侧;我国东北地区有一低涡,且从该低涡中心至江西附近地区有一深厚低压槽(华北槽);西太平洋副热带高压位于低纬西太平洋地区,其脊线位于20 N附近,西脊点位于110 E附近,副热带高压北侧的584 dagpm线位置(115 E的纬度)位于27 N附近;华北槽后的干冷空气与副热带高压西北侧的暖湿气流持续交汇于江西地区,为持续性暴雨提供了有利于水汽输送和辐合抬升条件。500 hPa的历史天气图和NCEP资料均显示,该大尺度环流模型具有较好的普适性。     

近54a湖南区域暴雨的时空分布特征

基于1960—2013年湖南88个台站逐日降水数据,采取线性趋势分析等方法分析了近54 a湖南区域暴雨的时空分布特征。从时间变化上看,近54 a湖南区域暴雨日以6月208 d为最多,1月0 d为最少;夏季、春季、秋季及冬季区域暴雨日数占总日数的百分比依次为60%、29%、10%及1%。暴雨日数、暴雨强度均值突变点分别为1994年、1995年,暴雨初日的均值突变点为1983、1994年,暴雨终日无均值突变;暴雨日数与暴雨强度(暴雨发生终日)总体上呈上升(后延)趋势。基于突变点分段线性趋势分析表明,仅暴雨日数在1994—2013年及暴雨强度在1960—1994年期间呈显著下降趋势。从空间分布上看,区域暴雨强度及其与非区域暴雨强度的差值、区域暴雨持续2日或以上的暴雨强度及其与单日暴雨强度的差值的大值区主要位于湘西北及湘东南,小值区主要位于湘西南-湘东北的带状区域;全部站点的区域暴雨强度均大于非区域暴雨强度,89%的台站持续2日或以上的区域暴雨强度大于单日区域暴雨强度。区域暴雨、总体暴雨的台站暴雨最长持续日数分别为1~4 d、2~4 d,均集中在2~3 d且其站数占总站数的百分比分别为97.7%、96.6%。     

江西省山地风场风速订正方法研究

利用气象站、探空及NASA再分析资料,对江西省4县山地风场的12座测风塔风速进行订正研究。研究结果表明:测风塔与气象站风速数据相关性较低,相关系数一般远小于0.45;测风塔与探空资料的风速相关系数可达到0.6以上,最高可达到0.8;NASA再分析资料可以作为江西山地风场风速订正参证数据,其与测风塔风速数据相关性较高,相关系数可达到0.54～0.77,大多数测风塔相关系数可达0.7左右。海拔高度小于1000 m的测风塔与NASA 50 m风速的相关系数明显高于其与NASA 850 hPa风速的相关系数,高度为1000—1200 m的测风塔与NASA 50 m风速和与NASA 850 hPa风速的相关系数相差不明显,高度大于1200 m的测风塔与NASA 850 hPa风速的相关系数明显大于其与NASA 50 m风速的相关系数。比值法订正效果略好于线性回归法的,订正后的风功率密度总体偏大。     

中国暖季短时强降水分布和日变化特征及其与中尺度对流系统日变化关系分析

短时强降水是强对流天气的一类.基于中国国家气象信息中心质量控制后的1991-2009年876个基本基准气象站整点逐时降水资料,通过不同时段的发生时次频率分析,给出了中国暖季(4-9月)不小于10、20、30、40、50 mm/h短时强降水的时空分布特征,并重点同利用静止气象卫星红外相当黑体亮度温度(T_BB)资料获得的中尺度对流系统(MCS)日变化特征进行了对比分析.结果表明,中国短时强降水时次频率地理分布同暴雨(≥50mm/d)分布都非常相似,但50mm/h以上的短时强降水时次频率非常低,地理分布差异显着.短时强降水发生频率最高的区域为华南,其次为云南南部、四川盆地、贵州南部、江西和长江下游等地.最大降水强度可超过180mm/h(海南);在短时强降水发生频率很低的区域,也有超过50mm/h的强降水.从月际变化来看,7月最为活跃,其次为8月.逐候变化显示,短时强降水具有显着的间歇性发展特征(跳跃性分布的特征),但总体上呈现缓慢增强、迅速减弱的特点;以7月第4候最为活跃.中国总体平均的短时强降水的频率和最大强度的日变化有3个峰值,主峰在午后(16-17时,北京时),次峰在午夜后(01-02时)和早晨(07-08时);中午前后(10-13时)最不活跃.中国短时强降水和中尺度对流系统的日变化特征基本一致,但午夜后时段二者存在较大差异.不同区域的短时强降水和中尺度对流系统日变化具有不同的活跃时段和传播特征,具有单峰型、双峰型、多峰型和持续活跃型等日变化类型,这不仅与较大尺度的天气系统环流相关,且与地势、海陆等地理分布密切相关.     

2014年7月13～17日贵州持续性暴雨的分析

利用常规观测资料、FY-2E TBB资料、自动站降水资料及1°×1°NCEP再分析资料,对发生在贵州2014年7月13～17日的持续性暴雨过程进行了分析,结果表明：本次持续性暴雨过程主要影响系统是高空槽、低涡、切变线及西太平洋副高。13～14日受切变线影响,贵州北部出现了区域性暴雨、局部大暴雨天气过程,15～17日受副高和低涡切变的共同影响,贵州中部及西南部出现了暴雨天气。暴雨发生时整个贵州中西部低层有强烈的辐合上升运动,水汽辐合强度大,且随着时间的推移,辐合中心西南压,暴雨站发生强降水的时候,低层的正涡度均增大,中低层为垂直速度的负值区,高层为散度正值区,暴雨中心位于暖湿不稳定层结中,低层有冷空气向南侵入,促使其南侧的暖湿气流被迫抬升,这些条件都为对流系统的发生发展提供了有利的动力条件。FY-2E TBB资料显示,降水主要出现在中部冷云区及梯度大值区,TBB的大小与雨强并没有非常好的负相关关系,TBB的变化梯度与雨强有更好的对应关系,梯度越大则对应的雨强就越大。