熊敏诠[1]2001年在《中国7月降水分型及其成因》文中认为本文根据1951—2000年7月全国160个观测点降水量资料，首先使用EOF和聚类分析相结合的方法，把全国7月降水量距平百分率主要分布特征划分成7个降水类型：南方类、长江类、淮河类、北方类、南强北弱类、南弱北强类、少雨类。并对每个类型所对应的年份用相关系数和相关概率进行了回代检验。文中对各雨型的同期500hPa、100hPa高度、太平洋海温距平场和前期1—6月副高与极涡的不同特征进行了对比分析，得到了若干有意义的结论。本文还分析了7月雨型与6—8月雨型的对应关系，发现60％的年份在两者之间有着较好的一致性；同时，探讨了7月雨型对ENSO的响应关系，其中，7月长江类雨型有80％发生在暖水年次年。
于群[2]2011年在《山东降水的多尺度性与地域特征研究》文中研究表明降水是描述气候系统及其变化的关键要素之一,是气候系统各因子相互作用的综合体现。降水变化有高随机特点、多尺度特征,局地降水的气候问题通常着眼于降水量或距平的变化。降水不仅具有日、年固有的气候周期振荡,还有低频振荡,年际、年代际变化。本文主要关注山东降水气候形成的多尺度性,及其地域特征。山东雨季降水的季节内变化、年际变化都主要表现为全区一致性,夏季降水日变化、冬季降水存在显着的地域性。采用山东多年地面、高空观测资料以及NCEP/NCAR再分析资料和统计方法,根据气候变化固有和常现规律,从降水年序列中分解出年循环、季节变化、30—70d季节内振荡、10—28d月内振荡四种气候分量,并称其为气候模态。分析了不同尺度之间山东与周边地区降水的联系与差异,山东降水与东亚高空急流的关系；主雨季起讫、降水量及不同尺度分量方差贡献的异常变化,主雨季降水异常与环流低频振荡传播之间的关系。此外,还分析了降水的日变化及地域特征,冬季山东半岛和内陆降水的地域差异。深入分析一个地区降水的各气候分量,有利于把握气候变化规律,了解降水异常的气候背景,对提高降水预测和减灾防灾能力具有重要意义。1)山东降水日变化具有地域性、季节性、年际变化特征,分为内陆型、半岛南部型和半岛北部型,内陆和半岛北部为双峰型,半岛南部为单峰型,夏季尤其7、8月降水日变化最为显着,偏涝年日变化接近气候平均,偏旱年偏离气候态较大。并提出夜间边界层惯性振荡易激发对流引起降水可能是夜间—清晨降水峰值形成的重要机制之一。2)中国东部降水年循环体现了雨带自南向北的移动,季节变化清楚地反映了夏半年东部各区的主要雨季。山东与淮河流域、华北都只有一个雨季(即主雨季)。季节内振荡(CISO)尺度,4—7月山东与淮河流域步调一致,7月底—9月底二者各不相同；4—9月山东与华北北部呈反位相变化。月内尺度上,山东与华北北部8月上半月位相相反,而主雨季开始、结束时段振荡相位一致。山东降水与东亚高空急流各模态间有着密切关系,年循环和季节变化降水与东亚高空急流指数(EAWJI)呈现较为一致的反位相,夏季风活跃期间CISO尺度二者基本同步振荡。3)山东5—9月夏半年降水相对冬半年存在明显的低频振荡,而且振幅起伏大。5—9月雨季降水主要存在叁次突变,第一、叁次突变对应着山东主雨季(即汛期)的起、讫时间。在年循环和季节变化背景下,月内尺度振荡对CISO的调制过程中导致降水突变,其中月内振荡起着决定作用。4)主雨季降水量年代际变化明显,1975年之前降水偏多,21世纪开始降水持续偏多,期间约20年为偏旱期,出现中间旱、两头降水偏多的趋势。分离为年际和年代际尺度的降水量序列分别表现出显着的2—3a和11a周期振荡,年际变化两次突变发生在1976年和2005年前后,前一次突变与11a周期振荡关系密切,第二次突变由两个振荡周期共同调制所致。5)历年各模态振幅和相位变化对于气候平均的偏离各不相同,方差贡献也不同,这也是导致主雨季降水年际变化大的根本原因。主雨季起讫时间与降水量异常有明确的统计相关关系。主雨季开始偏晚,主雨季降水量可能偏少：主雨季结束和持续时间与主雨季降水量显着正相关。主雨季开始、结束偏早／晚年主要发生在山东降水年代际偏旱时期,即偏早期主雨季起讫时间偏离气候平均幅度较大。6)主雨季偏涝年北太平洋自春季出现较为明显的“南冷北暖”SSTA分布,并持续到秋季,可引起哈得莱环流显着减弱,其后夏季500hPa副高脊线位置偏北,导致降水明显偏多；反之亦然。主雨季偏涝年同期500hPa位势高度山东半岛至日本岛南部异常偏高,贝加尔湖和巴尔喀什湖南部区域位势高度异常偏低,表明副高易偏北,西风带多有低槽发展；200hPa位势高度沿40N有类似正CGT的波列存在,同时40°N以南／北西风急流分别表现为显着减弱／增强,即副热带急流偏北、加强。7)主雨季降水量异常与年循环、季节变化方差贡献显着相关(超过99.9%),但主雨季降水的起伏、突变主要是由低频振荡决定的。典型偏涝年(1998)大气环流季节内振荡传播信号显着,季节内振荡降水峰值与经向风、纬向风经向在35°N附近、120°E附近峰值出现时间同步,经向风、纬向风传播位相一致。月内振荡这种同步存在阶段性。典型偏旱年(1999)则不然。旱、涝年大气环流低频振荡在纬向传播上差异显着,偏涝年不仅季节内振荡西传较强,月内振荡也同样比偏旱年明显。8)山东内陆及周边包括华北地区冬季降水有很高的一致性,但半岛东北部有很强的地域特点。产生这一局地气候现象的原因并非单一的“半岛效应”,也不是主要由半岛地形所致。冬季风背景下大气环流的高低指数循环导致冷、暖位相交替,大地形和海陆分布在环渤黄海的低层大气形成区域性次天气尺度的定常扰动;中高层大气层结稳定,低层不稳定,海洋向大气输送热量和水汽,以浅对流形式在半岛东北部产生降水。
熊敏诠, 陈菊英[3]2001年在《中国7月降水分型及其成因》文中进行了进一步梳理根据 1 95 1～ 2 0 0 0年全国 1 6 0个观测站 7月份降水量资料 ,使用 EOF和聚类分析相结合的方法 ,把全国降水分成 7个类型 ;分析了各类型所对应的 5 0 0 h Pa环流背景和太平洋海温场分布特点 ,进而探讨了导致各类雨带分布可能的物理机制。
吕军[4]2012年在《淮北雨季的确定及其气候特征研究》文中研究说明本论文利用华东地区278站1961-2009年夏季逐日降水资料,同期美国NCEP/NCAR的逐日大气环流再分析资料和海温场资料以及国家气候中心提供的74项大气环流指数。采用环流合成分析、线性趋势分析、突变检验、小波分析、EOF和REOF等多种统计方法以及拉格朗日轨迹模式(HYSPLIT)等方法。揭示了淮北雨季相对于江淮梅雨和华北雨季独立存在的事实,制定了新的淮北雨季指标,综合分析了淮北雨季的时空演变特征以及影响淮北雨季的海洋大气环流特征以及水汽输送特征。主要结论如下：(1)通过对华东地区夏季各纬度降水的时空分布特征分析,揭示了淮北雨季是相对于江淮梅雨和华北雨季独立存在的雨季,在每年的6月后期,即江淮梅雨开始之后至华北雨季开始之前的这段时间里,在我国华东淮河以北的地区会有一个显着的连续降水时段发生,可以称之为淮北雨季,其范围大致为33°N-37°N,发生时段在6月后半段至7月大部分时期内。(2)利用500hPa副高脊线位置及逐日降水量对淮北雨季进行了划定,该定义使用要素相对较少,在实际分析过程中有利于起止日期的判断,并且适用区域更加广泛合理,能够区分出二段雨季,更加适用于天气和气候业务应用。(3)系统地分析了淮北雨季的气候特征,淮北雨季平均开始日为6月25日,平均结束日为7月16日,发生时期主要在6月后期和7月,平均降水量为182mm,具有比较明显的年代际变化特征,年际变化波动比较大。淮北雨季与江淮梅雨之间有一定的关系,江淮梅雨的开始对淮北雨季的监测和预报有一定的指示意义。(4)研究了淮北雨季平均及异常降水年水汽输送特征,发现影响淮北雨季降水的不同水汽通道的强度和变率各不相同,其中孟加拉湾、南海和东亚槽通道的影响相对显着。利用HYSPLIT4.9水汽轨迹模式,通过空气块追踪法对轨迹路径模拟分析可定量得出淮北雨季不同水汽源地区域的水汽贡献率,其中源自于印度洋的水汽输送对淮北雨季的贡献最大,其次是欧亚大陆和孟湾南海。(5)影响淮北雨季开始日早晚、降水量多少以及降水落区的因子主要有：南亚高压、副高、东亚槽、乌拉尔山阻高和鄂霍次克海阻高的位置和强度以及东亚夏季风的强弱等,通过研究这些因子的前期特征,确定淮北雨季主要的短期气候预测因子。此外,淮北雨季与太平洋海温以及ENSO事件等也有密切关系。
刘新伟[5]2013年在《甘肃暴雨天气气候特征及其成因研究》文中认为甘肃是全国气候变化的敏感区和生态脆弱区,气象灾害的种类繁多。主要气象灾害有干旱、暴雨、冰雹、大风、沙尘暴、霜冻等。甘肃气象灾害占自然灾害的88.5%,高出全国平均状况的18.5%。因此,提高暴雨的监测预报预警能力,是做好防灾减灾的关键,对促进经济社会发展、保障人民群众生命财产安全,具有重大而深远的意义。本文首先利用甘肃省80个气象观测站自1980-2009a近30a历史资料,对甘肃省暴雨的时空分布、极值分布、频次分布等进行综合分析研究,总结出甘肃暴雨的天气气候特征；在此基础上,分析了2000-201Oa以来甘肃省17次区域性暴雨天气过程,并按照区域性暴雨天气环流形势演变特征,进行科学分类,得到甘肃区域性暴雨天气环流叁类分型：①副高西北侧西南气流型；②西低东高型；③低涡型。并分别选取近年来叁种类型暴雨过程进行分析,研究了在全球变暖背景下,甘肃暴雨的主要环流形势演变特征,可为甘肃暴雨天气预报提供了有力的技术支撑。针对西北区暴雨发生时,往往伴有台风的西移北上,台风低压环流北侧的东风气流(急流)沿西太平洋副热带高压脊边缘直接将西太平洋的水汽输送到暴雨区,加大了西北区区域性暴雨发生的概率,也有利于暴雨极值的出现,本文还选取了近10年内四次暴雨天气过程(2003a8月28日、2007a8月8日、2009a7月16日、2010a7月23日),利用后向轨迹分析方法分析台风与暴雨天气的关系,研究了台风影响响下西北区暴雨的水汽来源。地形对暴雨具有非常重要的影响,因此,本文针对2006年8月27-28日甘肃省东南部暴雨过程的喇叭口地形特征,对地形做抬升和降低的敏感性数值试验,以此来考察喇叭口地形对暴雨系统的动力、热力因子的影响以及对整个暴雨过程的作用。根据涡旋自组织动力学思路,整理分析了甘肃省2006a-2008a的6个暴雨个例(2006a8月27-28日、2007a7月27-28日、2007a8月8-9日、2007a8月25-26日、2008a7月13～14日、2008a8月19～20日)。通过普查这些暴雨个例中TBB发展演变过程,得到西北地区暴雨云团自组织的判据和指标,为进一步提高暴雨成因机理的认识、做好暴雨天气的预警预报提供重要的理论依据。通过上述的分析研究,本文主要得出以下结论：(1)甘肃暴雨最早出现在4月1日,最晚日期为10月18日；日降水量最大的站出现在平凉市；甘肃省自西向东降水次数逐渐增多,暴雨以上降水主要集中出现在陇南、天水、平凉、庆阳一带,而且暴雨次数最多的地方仍然出现在陇南东南部。甘肃省暴雨天气主要出现在6-9月,又以7月最多(占全部暴雨次数的82.6%),8月次之。近30a来,甘肃省暴雨呈增多趋势,特别是河西地区暴雨增多更加明显。(2)甘肃区域性暴雨主要为叁种类型,分别为副高西北侧西南气流型、低涡型和西低东高型。近10a来,副高西北侧西南气流型为甘肃最常见的暴雨天气形势。(3)通过水汽来源的分析表明：甘肃区域性暴雨天气过程中,南海台风和东海台风型占全部类型的41%,可见台风与西北区区域性暴雨天气遥相关性很高。南海台风的存在,加强了南海水汽的向北输送,有利于产生甘肃区域性暴雨天气。(4)造成甘肃暴雨过程的降水云团一般由2-4个范围在35×35km2左右的小云团合并而成,合并过程一般为两两合并；范围在110km×110km2左右的小云团合并时间一般为3～4h,范围在200km×200km2左右的云团合并时间一般为9～10h,而范围大于220km×220km2的云团一般不会自组织成功。(5)甘肃暴雨云团的TBB中心值基本在220K左右,强度较我国南方降水云团强度偏弱,且甘肃降水对流体移动较快。分析表明,涡旋自组织也是造成干旱半干旱地区暴雨等灾害性天气形成的重要原因,对于进一步提高暴雨成因机理的认识、做好暴雨天气的预警预报具有积极的推动作用。(6)喇叭口地形对暴雨的雨强有非常大的作用,对暴雨范围没有明显的影响。抬高(或降低)喇叭口地形的数值试验结果表明：特殊地形在降水发生前和发生时作用明显,但在降水发生后的作用不再显着；抬高地形加强了地形迎风坡处的动力抬升作用,加大了此处的垂直速度和低层辐合,加强了暴雨强度。
胡娅敏[6]2007年在《江淮梅雨异常的数值模拟及土壤湿度资料同化对其模拟的改进》文中指出采用定义的“广义梅雨评定标准”研究了江淮地区(28～34°N，110～122°E)梅雨期降水的气候特征。并利用区域气候模式(BCC_RegCM 1.0，以下简称RegCM)模拟了1991～2005年中国夏季气候的异常变化，分析了区域模式对江淮梅雨的模拟能力。同时，研究了春季土壤湿度初值异常对夏季气候的影响，最后采用Nudging张弛法对土壤湿度初始场进行了同化及模拟影响的试验。本文的主要结论概括如下：(1)采用Cressman客观分析方法得到我国1954～2005年0.5°×0.5°的逐日降水格点资料，定义了一个江淮地区的“广义梅雨评定标准”，该标准可以基本反映出包括长江中下游和淮河流域的江淮地区的梅雨特征。REOF分析得出，江淮梅雨具有江淮型、江南型、淮河型和两湖型4种主要模态，近十几年江南梅雨型呈减少、而淮河梅雨型呈增加趋势。(2)周期分析得到江淮梅雨主要存在2～3、6～8、12～15和18～20年的周期变化，其中的准两年周期主要是受TBO的影响。对江淮梅雨进行突变分析，发现其在1965年前后、70年代末～80年代初和90年代初发生了叁次显着的气候跃变。(3) RegCM对中国夏季气候态模拟能力的研究表明，该模式能较好地模拟夏季平均环流场；RegCM对地表温度的量级和空间分布形式的模拟较好，且东部地区的模拟较西部好；RegCM基本上能模拟出降水的空间分布，不考虑西南和青藏高原地区的虚假降水，其它地区的模拟偏差在2.6％～73％范围内变化，对夏季风雨带推进的模拟存在一定缺陷，但对6月以后降水的北进模拟较好，尤其是对江淮梅雨的模拟；此外，RegCM能够较好地模拟出陆面过程变量的空间分布。(4)区域气候模式具有模拟江淮梅雨年际变化的能力，对大部分正常梅雨年模拟较好，尤其是能模拟出1996、1998、1999年的强梅雨。就15年平均状态而言，模式模拟的入梅日和出梅日分别较观测提前，梅雨长度缩短3天，梅雨强度模拟偏弱。(5)通过对观测资料进行分析，得出春季江淮地区的表层(根区)土壤湿度与夏季地表温度呈反(正)相关，而江淮地区的表层和根区土壤湿度和夏季降水呈现正相关。用RegCM对不同层次的土壤湿度初值进行了敏感性试验，结果指出不同深度的土壤湿度初值加倍(减半)都能使夏季平均地表温度降低(升高)；弱季风年整层和表层的土壤湿度对降水影响较大，而强季风年根区和表层对降水的影响较大；土壤湿度初值无论加倍还是减半，均使强、弱季风年中国东部大部分季风区的降水增加，且土壤湿度减半造成的夏季降水反而在区域范围和量值上均比土壤湿度加倍试验要大，弱季风年的这种影响更明显。(6)采用GSWP2土壤湿度进行初值场资料同化，发现能显着的改善强季风年夏季中国地区地表温度和江淮地区降水量的模拟。
李德帅[7]2016年在《基于逐小时资料的华南地区汛期降水时空变化特征及其成因研究》文中研究指明降水的时空变化特征及其形成机理是天气气候研究中的一个热点问题,也是深入理解洪涝灾害成因的基础。本论文针对以往日降水资料时间分辨率的局限性,利用1982-2012年高分辨率的逐小时降水资料,分区域研究了降水量、降水频数及强度、降水过程及其持续时间的时空分布特征,对比了强度与频数因子在降水量变化中的贡献;然后重点分析了华南地区(该地区降水增加最明显)降水异常变化的可能原因;进而对比了华南前汛期与后汛期的降水特征,尤其是日变化特征的差异,并进一步利用再分析数据及日循环降水模拟试验的结果,探究了华南地区降水日变化差异的可能机制。最后基于对降水发生发展机制的理解,探索构造了一个具有预报意义的综合物理指数。论文的主要研究内容及结论如下:(1)我国逐小时降水资料较完整的站点主要位于东部地区,通过对东部地区汛期(5-9月)降水时空变化特征的研究发现,大部分地区呈现出强降水增多、弱降水减少的趋势,但降水量在各强度等级的变化存在明显的区域差异,其中降水量增加最显着的区域是华南地区(因此本文选择该地区进行重点研究)。通过对比影响降水量变化的强度及频数因子发现,降水频数的变化对降水量变化起主导作用,其贡献率超过了95%,在频数变化中,又以强降水频数变化的贡献最大,这将增大洪涝灾害发生的概率。(2)为了探讨华南地区降水增加的可能原因,统计对比了20个常用物理因子与逐小时降水量的相关系数,发现逐小时降水与850 hPa涡度的相关性最强,而在影响涡度变化的各因子中,辐合辐散项的贡献最大。然后通过对气候背景场的分析,探明了华南地区降水增加的一种可能原因:即近年来西太平洋副热带高压的西伸脊点偏西,使得华南地区高层辐散加强,低层辐合及水汽输送也加强,导致对流层低层涡度增加,有利于触发更多、更强的对流,从而导致华南地区降水增加。(3)华南地区降水的集中期可分为前汛期与后汛期,研究结果表明,前、后汛期的逐小时降水特征存在较大差异,尤其是降水的日变化及持续时间:前汛期降水量的日变化呈双峰型,峰值分别出现在凌晨与午后,其中凌晨峰值的区域主要位于华南西部,这也是华南前汛期降水的一个独特之处,降水强度较小,持续时间较长,且降水的峰值时刻存在自西向东的位相延迟特征(主要位于112°E以西);而具有午后峰值的区域主要位于华南东部,降水强度较大,持续时间短;后汛期降水在华南西部与东部地区均出现午后峰值,虽然在110°E以西依然具有峰值时刻的位相延迟特征,但比前汛期明显偏弱。(4)为了研究华南地区降水日变化的原因,利用再分析数据和中尺度模式WRF日循环试验模拟实验的结果进行了诊断分析,其中日循环试验选取2006-2010年4-6月0000UTC的平均值作为初始条件,以平均的0000、0600、1200及1800UTC作为循环的边界条件。结果表明,日循环试验成功地模拟了华南地区降水日变化的主要特征;在华南地区的西部及东部,降水日变化的形成原因有所不同,其中华南西部降水峰值位相自西向东的延迟,与从云贵高原至广西盆地对流发展的日变化以及低空急流发展的日变化密切相关,该区域的低空急流主要是位于900-850 hPa的西南风急流,发生时间主要在夜间至清晨(1500-2300UTC);相比而言,华南东部的午后热对流发展显着,与午后降水峰值(0600-1200UTC)的出现相对应。(5)强降水是在多种因素的综合作用下产生的,本文基于对强降水发生发展机制的理解,尝试性地构造了一个新的综合物理指数THP。THP指数将热力、动力和水汽条件进行了集成,使有利于强降水出现的前期强信号得到迭加与放大,其稳定性明显优于同类单一物理量指数。实践检验表明,THP指数不仅在华南地区,而且在我国东部地区盛夏期间均具有良好的适用性;THP指数的大值区与未来6h的降水中心基本对应,其变化可以有效表征强降水过程的发展和移动;对于降水发生时刻的预报,THP指数的位相变化超前于地面降水的变化,具有较好的预报指示性。
金大超[8]2014年在《中国东部夏季降水变化的区域性特征及重大异常事件形成机理》文中指出本文主要使用中国气象局提供的中国596个站点及MICAPS2.0的逐日降水资料及NCEP/NCAR再分析资料和Hadley中心气象局的逐月海温资料,系统研究了我国尤其是1050E以东地区夏季降水的区域性特征,并对中国夏季降水进行了区域划分。在此基础上,分析了各区夏季降水异常及极端事件的影响因子及机理。得到以下主要结论：(1)中国的夏季降水及其年(代)际变率的空间分布很不均匀,降水量及其变率均由东南向西北减少。依据夏季降水变化特征,中国大陆可以被划分出21个在统计学意义上降水变化相互独立的区域,这21个区域覆盖了中国除西部以及西南部分地区以外的大部分地区。除了长江中下游和河套地区外,其余区域两两相关并不显着,且这21个区域的夏季降水周期及变化规律各不相同,具有非常强的局地性。且与各区域夏季降水异常相联系的海温异常及大气遥相关型亦各不相同。(2)近50年来,110°E附近由南向北的四个区域(两广地区、长江中下游地区、秦岭-黄淮平原地区和黄河中下游地区)间夏季降水的时空变化规律存在很大差异。引起各区域夏季降水的水汽来源各不相同,且影响各个区域夏季降水异常的大气遥相关型亦存在很大差别,而与各区夏季降水相联系的海温场特征亦存在显着差异。(3)在年际时间尺度上,长江中下游地区夏季降水偏多、年际变率较大；河套地区夏季降水偏少、年际变率较小。然而,这两个区域的夏季降水在年际时间尺度上存在显着的反相振荡现象。与这一反相振荡现象相联系的水汽主要源自西太平洋地区。这种反相振荡现象和北大西洋涛动(NAO)存在密切联系,联系的机制可归结为通过NAO激发产生的全球型遥相关(CGT)波列。(4)2013年夏季,东北地区遭受了严重的洪涝灾害,降水的大值区分别位于东北地区的北部(NNEC)和南部(SNEC)。统计结果表明,东北这两个地区降水多寡受到不同环流型和不同的水汽输送路径影响。2013年夏季,源自热带中太平洋地区和中纬度西风带中的水汽输送使得这两个地区降水偏多,同时,东北全境洪涝灾害的发生与引起NNEC和SNEC两个区域降水异常成因共同作用有关,即EUP型遥相关及海洋性大陆区域的热力异常引起NNEC地区降水偏多；CGT型遥相关、东亚夏季风及赤道东太平洋和北大西洋地区的海温异常引起了SNEC地区降水偏多。(5)1985年夏季和2011年1至5月(JFMAM),长江中下游地区(MLRYR)发生了两次极端干旱事件。这两次极端干旱事件的影响因子既有相同点亦有不同点。EAP/PJ型遥相关对长江中下游地区的夏季干旱事件影响显着；中高纬地区源自北大西洋地区的遥相关波列对长江中下游地区JFMAM期间的干旱事件的影响更为显着。这两次极端干旱事件都和海洋性大陆区域(MC)的热力强迫存在联系。
张之贤[9]2013年在《陇东南地区短时强降水时空分布特征及短时临近预报技术研究》文中提出短时强降水的研究一直是一个热点问题,而关于它的预报则是天气预报中一个很难但又很重要的问题。首先对2010年“8.8”舟曲特大山洪泥石流灾害的特征和成因进行了分析；利用2009-2010年陇东南地区的小时降水和雷达、探空资料,分析了降水的时空分布特征,进行了陇东南地区短时强降水的雷达回波特征和定量反演降水的研究,并对面雨量进行估算,研究了在强降水和无降水时中尺度物理量分布规律,确定了物理量阈值；最后通过使用2006-2011年的降水、探空和陆面资料,分析了在对流降水时的边界层特征和陆面过程特征。主要结论如下：(1)通过利用舟曲气象和地质资料分析了“8.8”舟曲特大山洪泥石流灾害的特征和成因。这次泥石流是在舟曲特殊的地质地貌和地理环境下,由于前期干旱,突遇强降水而发生的一次特大地质灾害。崩塌、滑坡、地震和人为因素,特别是“5.12”汶川地震,较大程度上破坏了舟曲地质,为泥石流提供了丰富的物质来源；前期干旱在一定程度上加剧了这次灾害；超历史极值的强降水是触发泥石流的直接因素。通过对舟曲气候研究发现,7、8月降雨频繁,过程雨量大,尤其8月上旬大雨发生频率最高,应密切关注可能引发的地质灾害。天气学分析表明这次强降水是在高空冷平流入侵,与700hPa切变线配合,由地面冷空气扩散触发对流不稳定能量释放,造成强对流天气。由于地形等原因形成的一系列γ中尺度气旋造成了降水分配极不均匀；强降水与亮温有很好的对应关系,但亮温并非其唯一影响因素；多普勒雷达的径向速度对γ中尺度气旋具有很好的指示意义,表现在旋转速度可以指示涡旋强度；降水与γ中尺度气旋有很好的正相关关系。加强对地质地貌的保护,确定在不同地形和地质地貌背景下的泥石流降水量阈值,对泥石流的预报有很大意义。(2)通过研究陇东南地区短历时降水的特征发现4-9月是一年降水的主要时段,占到了80%以上,空间分布上从西北向东南迅速增大,离高原近的地区高低值中心较多,可能是因为高原季风和高原地形的影响更大；随持续时间的增加将使峰值呈现出了反位相分布,并且振幅逐渐减弱；短历时降水无论是频数还是对降水的贡献都占了很大比例,有40.3%的降水事件属于短历时降水,甚至有部分测站短历时降水的贡献超过了90%,表明短历时降水是研究地区的一种重要降水形式；在短历时降水量构成中有19.4%的降水由短时强降水产生,表明短时强降水是短历时降水的重要组成部分；分析了短时强降水的日变化特征,傍晚达到最大,此外还有一个次峰值是在午夜时分；此外还用新定义的概念计算了研究地区的集中期和集中度分布,发现集中度普遍较大,基本在0.6以上,主要集中在7、8月发生,进一步计算映证了“七下八上”的主汛期。(3)雷达定量测量降水在时间和空间上具有很大优势,但降水反演关系式随地形、降水特点变化很大。利用雷达资料进行降水定量估测是提高雷达应用能力的主要方向之一。利用雷达基数据资料对比了天水、庆阳和兰州叁部多普勒雷达等距离水平剖面上同步观测的回波强度差异,并且进行了陇东南地区短时强降水的雷达回波特征和反演降水的研究。研究发现,当回波强度>10dBz时这叁部雷达并不存在显着差异；从区域站和自动站的降水量对比分析上看,造成短时强降水的天气学尺度较小,对雷达回波的统计也映证了这一结论,有75%的强降水尺度在20km以下,表明原有的气象站点并不能较好的反应局地降水；运用分组估测法、整体和分型Z-I关系法定量估测降水,发现分型Z-I关系法可以较好的反映陇东南地区的降水特点,较好的解决了低量值高估和高量值低估的问题,其中雨强在15-20mm时反演效果最好,最后尝试用多因子定量估测降水,但还需要以后继续研究。(4)雷达-雨量计联合校准降水结合了雷达区域覆盖和雨量计单点精度高的优势,利用雷达进行区域降水量估计是提高雷达应用能力的重要方向之一。通过上面统计得到的雷达回波-降水反演关系式对2012年5月10日的一次区域性强降水过程进行反演比较,并利用平均校准法、最优插值法和用卡尔曼滤波确定变分系数的变分-卡尔曼滤波进行空间校准。研究发现利用最优化法得到的本地降水反演关系式效果要明显优于其它波段或地域的固有关系式,可以有效改变过低估计的状况；变分-卡尔曼滤波由于考虑了雷达区域扫描的优势,校准效果最好,可以细致反映空间降水分布,对降水预报、地质灾害预警等都有重要意义。(5)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。本文通过使用站点降水资料和探空资料,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、降水几率等。研究发现,平均而言,热力稳定度类物理量相关系数最高,也就表明陇东南地区短时强降水主要是由热力不稳定所引起,通过订正对流有效位能(CAPE)值发现订正后的CAPE值在500J/Kg以上的占到了63%,可以较好的代表强降水,并且发现对流抑制能量(CIN)大于500J/Kg时基本不会发生强降水,大多集中在300J/Kg以下。最后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。最后还研究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。本研究对青藏高原东北边缘地区短时强降水监测预警有参考意义。(6)陆面过程和大气边界层过程是地气系统间能量、动量和水汽等交换和传输的重要环节,与突发性强对流气象灾害存在着内在必然联系。通过使用2006-2011年的降水、探空和陆面资料,分析了在对流降水时的边界层特征和陆面过程特征,发现在对流降水前3日至后1日的最大混合层厚度(ML厚度)逐日连续变化中,在降水之前基本呈现出持续逐渐增厚的特征,在降水前日达到最大,而降水次日的ML厚度变化则有所差异,说明边界层热力对流环境很可能是对流性天气发展的重要能量基础；按对流降水的不同发生时段统计陆面热通量也存在明显差异,傍晚对流降水的感热通量累积值是最大的,而午后对流降水的潜热通量最小,凌晨对流降水的潜热通量与傍晚时段差不多,而感热通量与午后时段接近;按降水量分类对比,感热通量与降水量存在较明显的正相关关系,尤其是在17-25mm的降水中感热通量达2141Wm-2,而潜热通量则与降水量关系复杂,表明陆面热力作用对对流天气形成具有重要作用,而局地蒸发对局地水循环的形成还不足以对对流降水产生实质性的贡献。
邵建[10]2013年在《宁夏暴雨特征及客观预报方法研究》文中进行了进一步梳理本文利用近53a宁夏暴雨资料和近8a自动站观测资料对宁夏暴雨的气候特征进行分析,发现宁夏降水呈“南多北少”的整体分布特征,降水易发区为中卫市以南和贺兰山东麓,大雨以上量级降水呈多极化分布。近53a宁夏暴雨有叁个集中出现期,进入21世纪后宁夏暴雨有增加的趋势,其中宁南山区和银川平原暴雨频数增率明显。宁夏暴雨主要发生在7月上旬到9月上旬,其发生概率存在明显的地域特征和月分布特征。就日变化特征而言,宁夏短时暴雨易发时段主要集中在午后到夜间(即下午16时～次日02时),这一特征与气温(热量)及对流发展的日变化比较一致。利用Mexihat小波分析,可知宁夏暴雨发生频数存在明显的年代际变化特征、年际变化特征和低频振荡特征。选取2006、2010、2012、2013年四次典型暴雨天气过程,利用NCEP再分析资料和常规观测资料对其环流形势场、影响系统等进行分析,并对物理量场进行诊断分析,得出如下结论：(1)宁夏暴雨的主要影响系统有：副热带高压、青藏高压、西风槽、低涡、切变线、高低空急流。其中副高为暴雨提供充沛的水汽与能量,青藏高压提供、维持高空辐散机制,加强次级垂直环流,低空西南急流或显着气流为暴雨天气的发生提供了水汽条件和动力条件。(2)利用SOMs场分析方法对宁夏34次暴雨个例进行分型,得到叁大类型：长波槽型、平直气流型和两高夹击型。(3)暴雨发生前,中低层建立高湿区,降水加强后出现饱和区；700hPa相对湿度≥80%为宁夏暴雨出现的必要条件,而相对湿度≥90%是大暴雨出现的必要条件。宁夏暴雨过程发生时具备明显的水汽输送通道及水汽源地。当暴雨发生时,暴雨区上空存在低空辐合高空辐散的垂直结构和次级环流,强水汽辐合中心和强上升气流区对应着暴雨中心。SI指数、抬升指数LI均对强降水的预报有较好的指示意义。在以上研究的基础上,通过环流形势场和风场预判,剔除不易发生暴雨的环流型,然后依据筛选出的16个宁夏暴雨预报主要因子,计算得出预报指标,建立暴雨客观预报模型,给出了物理量指标体系和流程图。利用建立的预报方法对2006、2010、2012、2013年四次暴雨过程进行试报,对预报结果进行准确率、空报率、漏报率的检验。检验结果显示,此预报方法对宁夏暴雨具备较好的预报能力,平均预报准确率为71.1%,能够实现大部分暴雨站点的预报,但仍存在一定的空报和漏报,还需在今后的研究中进行改进。
参考文献：
[1]. 中国7月降水分型及其成因[D]. 熊敏诠. 中国气象科学研究院. 2001
[2]. 山东降水的多尺度性与地域特征研究[D]. 于群. 中国海洋大学. 2011
[3]. 中国7月降水分型及其成因[J]. 熊敏诠, 陈菊英. 气象. 2001
[4]. 淮北雨季的确定及其气候特征研究[D]. 吕军. 南京信息工程大学. 2012
[5]. 甘肃暴雨天气气候特征及其成因研究[D]. 刘新伟. 兰州大学. 2013
[6]. 江淮梅雨异常的数值模拟及土壤湿度资料同化对其模拟的改进[D]. 胡娅敏. 南京信息工程大学. 2007
[7]. 基于逐小时资料的华南地区汛期降水时空变化特征及其成因研究[D]. 李德帅. 兰州大学. 2016
[8]. 中国东部夏季降水变化的区域性特征及重大异常事件形成机理[D]. 金大超. 南京信息工程大学. 2014
[9]. 陇东南地区短时强降水时空分布特征及短时临近预报技术研究[D]. 张之贤. 兰州大学. 2013
[10]. 宁夏暴雨特征及客观预报方法研究[D]. 邵建. 兰州大学. 2013