暴雨强度公式参数的遗传优化

遗传算法是模型参数优化估计的一种通用方法。提出将遗传算法应用于不同重现期的暴雨强度与降雨历时关系式中参数的优化，并进行了实例分析计算。结果表明：遗传算法用于暴雨强度公式参数优化的原理直观、方法简便，具有通用性。     

汕头市新旧暴雨强度公式对比分析

采用汕头国家气象站1980-2014年的年最大雨量资料对汕头市暴雨强度公式进行了修编,并与旧公式对比,结果表明:(1)新公式计算的暴雨强度值总体上大于旧公式,降雨历时越长,重现期越大,则偏大越明显,2～20年重现期平均增大了 5.0％.(2)在年平均降雨量变化较平稳的气候背景下,新公式采用的资料年限的最大降水平均值大于...     

达州主城区暴雨强度总公式计算及对比分析

本文根据达县站1961~2013年共53 a降水资料,采用年多个样法和年最大值法两种取样方式,用皮尔逊-Ⅲ型分布、指数分布和耿贝尔分布等三种曲线拟合样本,得到理论上的雨强-历时-重现期表(i-t-p三联表),再用最小二乘法和高斯牛顿法求解达州主城区的暴雨强度总公式参数,并对比分析了两种取样下总公式的计算结果。结果表明,年多个样法在低重现期明显高于年最大值法,而在高重现期高历时下,年最大值法则明显偏高。     

南疆阿克苏市短历时强降水特征及暴雨强度公式推算

基于阿克苏市1956—2020年的逐分钟降雨数据,采用年最大值法样本选样,分别选取近65年中逐5、10、15、20、30、45、60、90、120、150、180 min等11个降水历时的逐年最大值作为样本数据。采用一元线性拟合方法分析各历时降水年际变化特征,并使用耿贝尔分布、皮尔逊-Ⅲ型分布、指数分布曲线对各历时降水资料进行拟合,对比三种分布曲线拟合结果的理论频率和经验频率后,采用最小二乘法和高斯牛顿法计算暴雨强度公式参数,并进行暴雨强度公式精度检验。结果表明：阿克苏市近年来短历时的城市暴雨特征愈加明显;阿克苏市降水数据使用指数分布拟合、高斯牛顿方法推算所得的暴雨强度公式精度最高。     

暴雨强度计算系统及其应用

用数值逼近和最小二乘法来推算暴雨强度公式中的参数值。在此基础上 ,设计出数学模型 ,采用结构化、模块化的编程原则 ,开发研制了暴雨强度计算系统     

特大值对暴雨强度公式计算精度的影响分析

文章探讨了特大值的判定方法及其对暴雨强度公式计算精度的影响。根据呼和浩特市1954—2013年各历时降雨实测数据,对特大值进行了检验,并采用不同方法进行处理,将所得结果进行对比分析。结果表明:如果不对特大值进行处理,将达不到规范要求的计算精度,而经过特大值处理后,计算精度明显提高,从而得到了更合理的暴雨强度公式。     

暴雨强度公式的图解法

对１９６３－１９８７年４－１０月降水量自记记录进行分析，从中每年挑选４次高强度降水，通过降水资料的频率调整用图解法编制暴雨强度公式。     

最优暴雨强度公式参数Matlab程序的设计

针对推求最优暴雨强度公式参数计算繁琐、耗时长的问题,基于数值逼近法和最小二乘法在Matlab平台上编写M文件程序,当导入重现期-降雨强度-降雨历时数据后,可自动在8万多种可能性中挑选出平均绝对均方差最小的参数,并判断该组参数下重现期2~20年暴雨强度是否满足精度检验,最终挑选出最优暴雨强度公式参数。实例计算结果检验了程序的正确性,为求算暴雨强度公式参数提供一个简便、有效的途径。     

昆山市暴雨时空分布特征及设计暴雨强度公式推求

基于江苏省昆山市2008—2015年12个自动气象站逐分钟降雨数据和常规气象站小时降雨量数据,并选取5个代表站分别代表不同的生态系统,先对昆山市降雨和暴雨的时空特征进行分析,然后采用年多个样法进行暴雨选样,利用指数分布、皮尔逊Ⅲ型分布和耿贝尔分布分析暴雨发生频率,最后使用高斯-牛顿法推求不同生态系统代表站的暴雨强度公式参数,结果表明:(1)昆山市各站点2008—2015年期间年降雨量都呈增长趋势,夏季降雨量最多、冬季最少,一天中01时(北京时间,下同)左右为降雨谷值,18时左右为降雨峰值,白天降雨多于夜晚;在空间分布上,农田和城市生态系统的年降雨量、年降雨日数最多,湿地和湖泊生态系统较少。(2)暴雨日数年际差异大,年内暴雨主要集中在夏季,暴雨发生频次日变化呈"双峰型"分布,暴雨发生频次在02时和18时最多,09时和24时最少;市区的暴雨日数空间变异系数大于郊区,且从市中心向外递减。(3)城市生态系统适宜采用皮尔逊Ⅲ型分布推求暴雨强度公式,其他类型生态系统适宜采用指数分布推求暴雨强度公式。     

雄安新区长历时暴雨强度公式及其设计雨型推求

设计暴雨研究是城市排水防涝工程建设的重要基础。基于1981—2020年雄安新区3个地面气象观测站的降雨资料,对其降雨量和暴雨日数的时间变化特征进行了分析;采用雄县分钟级降雨数据,通过年最大值法选样,为兼顾长、短历时降雨样本的拟合优度,选用P-III型曲线对降雨数据进行理论频率分析,通过MATLAB的高斯—牛顿法求解暴雨强度公式中的参数,最终得到长历时综合暴雨强度公式,根据同频率分析法对雄县1440 min的设计暴雨雨型进行推求。结果表明：雄安新区多年平均降雨量为490.4 mm,暴雨日数为4.4 d;2000—2020年暴雨日数呈增多趋势,尤以大暴雨增多明显,近10 a大暴雨发生日数占暴雨日数的比率最大,为20.8%,较21世纪初10 a大将近7倍。编制的长历时综合暴雨强度公式,可计算5—1440 min任意历时、2—100 a任意重现期的设计暴雨。雄县以5 min为步长的1440 min设计暴雨雨型为单峰型,雨峰系数为0.806,结合所编制的长历时综合暴雨强度公式,可推求任意指定重现期下1440 min的设计雨型。     

一次暴雨过程预报的多模式NWP产品与物理参数的综合分析应用

对照常规天气图实况资料,检验几种常用NWP产品对2008年7月5日山东一次强降水过程的形势场预报和降水预报,并对其物理量场进行诊断分析.结果表明,暴雨落区与诸多物理量场的配置紧密相关;暴雨区出现在低层水汽辐合中心移动路径上,位于与水汽通量散度强辐合中心和强上升运动中心接近处;暴雨区移动方向与水汽通量大值中心、△θse(500-850)负值中心长轴方向一致,水汽通量散度低层辐合、高层辐散两者均满足时有利于强降水发生;200 hPa高空辐散的抽吸作用远比仅有低层辐合更有利于上升运动发展;地面强降水区出现在200 hPa强辐散中心所在处.     

环境场大尺度锋面系统与变性台风结构特征及其暴雨的形成

本文将登陆台风环境大尺度锋面系统动力、热力结构作为台风变性发展的关键影响因子。本文的分析研究揭示了变性台风半冷半暖的热力非对称结构,及其演变过程气压谷型、动能峰型、降水增幅特征形成的环境场影响因子。本文的数值试验表明,台风环境场斜压结构（锋面特征）可以显著地影响台风变性过程,并可导致台风中心气压呈“谷型”、动能“锋型”以及热力非对称结构特征。引起台风变性涡旋加强及其暴雨增幅现象或台风衰减、消亡。本文的数值试验证实了登陆台风变性发展的某些成因,某种程度揭示了中低纬度系统的相互作用的机理问题。     

基于蚁群算法的暴雨强度公式的优化

为使蚁群算法能用于复杂的连续函数的参数优化问题,需对离散优化的蚁群算法思想进一步加以引申和发展,提出了一种基于蚁群算法的函数优化新模型,并将其应用于暴雨强度公式中的参数优化。新的优化算法与其它优化算法结果的比较表明:该算法应用于函数优化问题,精度较高,有较强的可行性、并行性和实用性。     

基于遗传算法的暴雨强度公式参数的优化

遗传算法是模型参数优化的一种有效方法。将遗传算法应用于北京市郊区不同重现期的暴雨强度与降雨历时关系式中参数的优化,并与传统回归法和优选回归法的优化效果进行了分析比较。实例计算结果表明：遗传算法用于暴雨强度公式中的参数估计精度高于传统回归法和优选回归法的参数估计精度。该方法具有直观、简便和实用特点。     

基于NLS-4DVar方法的雷达资料同化及其在暴雨预报中的应用

在基于本征正交分解POD（Proper Orthogonal Decomposition）的集合四维变分同化方法（POD4DEnVar）建立的雷达资料同化系统（PRAS）的基础上,本文利用非线性最小二乘法的集合四维变分同化方法（NLS-4DVar）对PRAS进行改进,解决PRAS在高度非线性情况下的适应性问题,建立了新的雷达资料同化系统（NRAS）。通过观测系统模拟试验OSSEs（Observing System Simulation Experiments）和两次实际暴雨同化试验（2010年7月8日,中国中部地区;2014年3月30日,中国华南地区）对NRAS进行检验,并与PRAS的同化结果进行了对比。结果表明:无论是OSSEs还是实际雷达资料的同化,相对于PRAS,NRAS能够进一步提高同化效果。通过增加迭代的次数,NRAS能够有效地调整初始场的风场和水汽场,进一步提高了降水强度和位置的预报精度。但随着迭代次数的增加,对初始场的调整变小,进而对降水预报效果的改进也减小。试验结果表明NRAS能够有效解决PRAS在高度非线性情况下的应用问题,通过有限次数的迭代,即可得到近似收敛的结果。因而NRAS有望在数值预报中更有效地同化雷达资料,提高中小尺度天气的预报水平。     

哈密市大降水物理参数特征的分析和应用

选取哈密站30年夏季＞10mm降水天气过程的资料，应用有限元插值法，计算分析大降水天气过程中近地层散度场的演变特征，并以此探讨大降水落区预报方法。     

多普勒雷达在南宁大雨预报中的应用

通过对1999~2003年南宁市引进多普勒天气雷达以来43个大雨过程进行分析和总结,将天气形势和多普勒天气雷达资料相结合,以天气来向的角度,对各类型多普勒雷达回波的源地、生消影响关键区、径向速度场特征进行总结,建立了3种类型的南宁大雨天气概念模型。