影响2018年盛夏热带气旋群发的多尺度环流特征

以2018年盛夏一次典型的热带气旋群发(Multiple Tropical Cyclogenesis,MTC)事件为例,分析了多尺度环流(包括大尺度环流、季节内振荡及热带波动等)对MTC的影响,并探讨了MTC群发期和间歇期整层大气垂直扰动场的差异。结果表明:1)2018年盛夏西北太平洋经历了一次持续时间长达16 d有8个TC相继生成的MTC群发期和紧接着长达19 d仅1个TC生成的MTC间歇期;2)MTC群发期越赤道气流增强,季风槽加强东伸,南海和西北太平洋上空低层辐合高层辐散的环流配置有利于TC生成;3)夏季东亚-西北太平洋季节内振荡北传对MTC次季节变化具有显著的调制作用,MTC群发期(间歇期)南海和西北太平洋正好处于一次较强的季节内振荡(Intraeasonal Oscillation,ISO)北传湿(干)位相上;4)群发期内8个TC的生成皆与热带波动有关,其中5个同时受两种热带波动的影响,热带波动通过改变局地热动力状况为TC生成提供触发条件;5)多尺度环流的共同影响最终导致MTC群发期和间歇期在温压扰动场配置、垂直运动扰动和比湿扰动的垂直结构特征上表现出显著的差异,扰动分析法的应用为MTC生成的延伸期预报提供了一个新的思路。

CFD在建筑物对气象台站测风影响分析中的应用

受城市化、探测环境变化等人为因素影响,部分气象站风速序列存在不均一性,在使用这类气象站的风速资料时必须进行订正。本文以东山气象站为例,应用测站受建筑物影响前后各5 a的风速资料及探测环境历史沿革资料,利用计算流体力学方法(CFD)研究建筑物对气象站测风数据的影响。结果表明:建筑物与测风杆的相对位置不同,建筑物对测风的影响程度也不同,测站北面建筑物是影响该站偏北风风速观测的主要因素;研究不同风速下建筑的影响,可得模拟结果与输入风速间呈线性关系,由此建立风速订正关系式,订正后基本消除了建筑物对N方位风速的影响;订正受建筑物影响较小的NNE方位风速需考虑其他障碍物的影响。通过试验验证了CFD方法可用于定量评估建筑物对测风的影响,从而可重建受建筑物影响台站的风速序列。

山洪灾害风险雨量评估方法研究

"Floodarea"为德国Geomer公司开发的水动力淹没模型,该模型以GIS栅格数据为基础并根据曼宁公式建立二维水动力动态演进。上清溪流域为福建山区无水文资料的典型小流域,选其作为研究对象,根据流域境内及周边气象站的降水记录采用泰森多边形法计算暴雨过程中流域的逐时面雨量,根据地表覆盖类型数据计算流域的地表产流系数及地表水力糙度。根据降水资料及1:10000数字高程模型,利用"Floodarea"对该流域内2010年6月18日的洪水过程进行再现淹没模拟;通过对比洪水过程中受灾点的实际淹没水位和模拟水位的差异,修改地表产流系数和地表水力糙度2个参数,从而对模拟过程中水流速度及淹没水深进行调整。结果表明,模拟洪水过程中受灾隐患点处最高淹没水深及时间与实际过程基本一致,达到了较好的模拟效果。通过分析流域洪水过程模拟结果中受灾点的逐时淹没水深与流域逐时面雨量的相关关系,可进一步推算流域受灾隐患点处不同等级淹没水深的临界雨量。

基于EOF和小波分析的福建近40年旱涝时空变化特征研究

采用经验正交函数分解(EOF)、快速富里叶变换(FFT)、连续(CWT)和正交小波变换(OWT),对近41 a来福建省25个代表站不同雨季旱涝指数(Z指数)序列进行了分析。结果表明：(1)福建旱涝在1965-1975年及1990年代具有显著的2-3a周期；(2)在1980年代中期以后南北反向变化具有显著的1a和3-4a周期；(3)中西部与其它区域的反向变化,在1985-1998年间有显著的1-2a周期,在1980年代以后9-13a周期较强；(4)近40年来有干旱趋势,南部(东部)比北部(西部)明显,其中1990年代这种趋势显著。(5)1960年代和1980年代相对湿润,而1970年代和1990年代则相对干旱。

统计方法与淹没模型结合的山洪灾害风险评估方法及其应用

本文针对对有水位资料,但没有流量观测的流域,同时又有历史罕见洪水记载、流域断面洪水警戒水位和自动站记载的近年几次小洪水过程,采用统计分析方法确定雨-洪关系,得到致灾临界雨量;再应用淹没模型拟洪水淹没情况,得到洪水的懈险等级评估。通过对历史特大山洪个例的淹没反演,可以看到数理统计与淹没模型相结合的方法确定的山洪风险等级,与实际情况基本相符。由于洪水记载和考察资料,往往对洪水淹没的高度记录准确,而对发生的具体时间通常是模糊的,本文得到的临界雨量指标是否能够预见洪水需要实例检验。通过2012年前汛期强降水过程的检验,虽然预警了低风险洪水事件,但是风险发生时间有差异,经过合理调整低风险临界雨量,满足了能够预见洪水的目的。对于其他等级的临界雨量的检验,有特于日后更多的实例,进行合理的调整,逐步完善翠江流域的山洪临界雨量指标。

福建热带气旋风雨空间分布特征及风险评估

根据1961—2010年热带气旋资料,按登陆地段或移动路径将登陆影响福建的热带气旋分为11种路径,分析各种路径的致灾因子空间分布特征,结果表明:热带气旋雨灾最严重的区域位于北部和中部沿海,风灾最严重的是南部沿海;从路径来看,降水强度最强是登台入闽北路径,强风区域最大的是直接登陆闽南路径和登台入闽中部路径,风力最强的是登台入闽南路径。采用相关系数客观赋权法建立了致灾因子风险评估模型,分析不同热带气旋路径致灾因子风险等级,登台入闽中和登台入闽北路径风险最大,其次是直接登陆闽南和登陆珠江口及以东路径;高风险区域(包括次高危险和高危险区)集中在沿海地区、闽西和闽北的局部。

西北太平洋季风槽异常与热带气旋活动

在普查1979—2005年热带气旋(TC)个例的基础上,建立了生成于西北太平洋季风槽的热带气旋(简称MTTC)序列,统计发现1979—2005年的5—10月南海和西太平洋TC总频数为672个,其中MTTC频数为491个,占总频数的73.1%,占登陆我国TC频数的79.2%,可见,MTTC的活动规律反映了西太平洋TC以及影响我国TC的主要活动规律。分析了逐日环流场,将季风槽分为5种主要形态:南海季风槽型、南海-西太平洋季风槽型、反向季风槽型、三气流型和西太平洋季风槽型。根据每年5—10月的季风槽、副高以及越赤道气流等系统的强弱和位置,将1979—2005年分为4种年型:季风槽西南型、西北型、偏东型和正常年型,针对前3种季风槽异常年型,诊断分析了有利于TC形成的海温场、大尺度环流场、水汽输送、大气视热源和视水汽汇以及纬向风垂直切变的特征,发现不同季风槽年型,由于太平洋海温场的差异,引起哈得来环流和Walker环流的差异以及西太平洋副高、南亚高压等大尺度系统位置以及越赤道气流强度的差异,导致有利于TC生成的热力条件、动力条件和环境条件的不同,致使MTTC生成位置、频数、路径以及在我国的登陆点有着显著差异。

华南前汛期持续性暴雨年代际变化特征及成因

应用福建、广东、广西243个气象站1961—2012年逐日降水资料,构建华南前汛期暴雨强度指数,揭示了前汛期持续性暴雨年代际变化特征及其可能机理。研究表明:前汛期持续性暴雨经历了多发(1961—1972年)—少发(1973—1991年)—多发(1992—2012年)3个阶段,目前仍处于多发期,具有持续时间较长且强度增强的特点;由于前汛期降水的低频振荡受热带低频信号北传的调制,因此,导致这种显著年代际变化的可能成因是热带低频信号北传的周期和强度的年代际差异,当热带低频信号北传至华南时低频周期长(短)且强度强(弱),则前汛期易出现持续时间长(短)且强度强(弱)的持续性暴雨。

利用GIS对福建热带气旋灾情评估模型的设计研究

1前言 热带气旋（以下简称TC）是影响我省的主要灾害性天气之一。随着经济发展，TC灾害造成的经济损失呈明显上升趋势，及时、定量地评估TC灾情对于满足气候影响评估业务和社会需要都具有积极的意义。TC引起狂风、暴雨、风暴潮和次生灾害等，其活动频繁、影响范围广、成灾种类多，对于TC灾害，很多人已经进行了多方面的研究，陈香等认为TC在福建造成的灾害链是由大风、暴雨、风暴潮以及它们引发的一系列次生灾害共同构成的，钱燕珍等建立了影响浙江TC的灾害指数。并利用指数对TC灾害进行了预测和评估，刘玉函等利用统计分析软件包建立了模型，并用其评估影响广东的TC灾情。目前的TC灾害模型多是利用致灾气象要素来建立，考虑致灾因子空间分布特征的方法并不多见，本文在前人研究的基础上，利用GIS平台在空间分析上的优势，得出细化的因子，进而得出福建TC灾情评估模型，为我省的TC灾害评估业务提供了一个有益参考。

地面报文传输程序简介

1引言 1998年后，全省地面测站陆续开始使用微机编报，同时随着“二级基地”二期工程的建设，全省范围的分组交换网也已建成。然而，县站仍是以电报电话的老方式向省台发报，一方面容易出现传输错误且费用也较大，另一方面分组交换网的硬件资源又没有充分的利用。本程序主要原理功能（作用）就是试图实现地面报文的微机自动转发，以达到减少值班员的劳动强度，提高现有硬件设备的利用率，降低运行成本的目的。该程序已于2000年9月正式在全省20个基本基准站投入业务运行，到目前为止，运行稳定。

百余年来影响福建热带气旋的变化特征

应用1884—2003年影响福建的热带气旋资料,采用突变分析、最大熵谱分析、连续小波变换以及正交小波变换等方法研究百余年来影响福建热带气旋频数变化的多时间尺度特征及其异常年份的海气背景场特征。结果表明:百余年来福建经历了3次少台期和2次多台期,影响福建热带气旋频数具有准13年、准4年和准2.5年的振荡周期,1971年为年频数变化的突变点;影响福建热带气旋频数近百年呈弱的上升趋势,但近十几年略微下降,未来有偏多的趋势;影响福建热带气旋异常偏多(少)的年份,夏季500 hPa高度场上,鄂霍次克海地区位势高度偏低(高),从高纬到低纬呈“-+-”(“+-+”)的距平型,纬(经)向环流占优势,西风带低槽偏北(南),副热带高压北界偏北(南),副热带高压脊线偏北(南);赤道中、东太平洋为明显的带状负(正)SSTA距平区,同时西太平洋热带气旋主要源区和西北太平洋上皆为正(负)SSTA距平。由此可见,影响福建热带气旋频数多寡与西太平洋热带气旋生成区的海温有关,同时大气环流系统的位置和强弱对热带气旋路径的变化起着关键性作用,从而使影响福建热带气旋频数的变化。

影响闽南核电厂热带气旋特征及其最低气压的计算

根据1949—2008年台风资料,采用耿贝尔-Ⅰ型极值法和皮尔逊-Ⅲ频率分布以及确定论法,统计计算了影响闽南热带气旋的可能最低中心气压。结果表明:耿贝尔-Ⅰ型和皮尔逊-Ⅲ型对热带气旋中心最低气压值的实况拟合较好,且两者差异不大,千年一遇值分别为867.4 hPa和868.1 hPa;确定论法是根据大气动力学原理,估算值为867.28 hPa,接近概率论千年一遇值。鉴于皮尔逊-Ⅲ型对参数调整带有一定的随机性,而确定论计算方法具有充分的理论依据,且其估算值又是所选计算法中最小的,因此从安全保守角度考虑,闽南地区可能最低热带气旋中心气压采用确定论法的结果是合理的。

福建沿海大风状态下不同历时风速的关系

为全面了解福建沿海地区不同地形条件、大风状态下不同历时风速的关系,为结构工程设计风速提供依据,以福建沿海地区107个区域自动气象站2008-2011年4 a的逐日逐时2 min平均风速、10 min平均风速、最大风速、极大风速为样本,分析了大风状态下(风速≥17.2 m/s),不同地形条件下(海上、海岛、近海、偏内陆)4种时距风速的关系,并研究了其在热带气旋影响期的关系,最终给出了3种时距风速比值订正系数的建议值,即阵风系数从海上-海岛-近海-偏内陆依次建议取值1.2,1.4,1.5,1.7;极大风速与2 min平均风速比值,由海上至内陆依次为1.4,1.5,1.7,2.0;2 min平均风速与同步的10分钟平均风速比值,从海上至内陆相差不大,比值均在1.0左右。

2010年福建前汛期典型持续性暴雨过程的低频特征分析

利用NCEP再分析资料和NOAA的逐日向外长波辐射(OLR)资料以及福建2010年逐日降水资料,通过对2010年福建省前汛期6月13—27日典型持续性暴雨过程的分析,揭示了持续性暴雨过程的大气低频特征以及持续性暴雨过程发生前的大气低频前兆信号。研究表明:(1)2010年福建前汛期降水具有显著的30～45d左右的变化周期,呈现明显的少雨期和多雨期交替出现的干湿窗口,长达15d的持续性暴雨就是发生在最后一个湿窗口内。(2)持续性暴雨期间中高纬度和低纬的低频系统的配置和变化十分有利于暴雨的长时间维持。南亚高压、副热带高压、乌拉尔山高压、东亚大槽以及来自孟加拉湾和南海的水汽输送的低频变化造就了这次持续时间之长、强度之强皆为历史罕见的强降雨过程。(3)持续性暴雨过程伴随着一次明显的东亚夏季风涌,降水强度与大气低频振荡的强度密切相关,强降水往往出现在对流活动30～60d季节内振荡(ISO)和10～20d准双周振荡(BWO)湿位相叠加的时期。(4)低频系统具有明显的持续性和周期性,及时监测并掌握大气低频前兆信号的变化规律,无疑对后期持续性暴雨过程的延伸期预报具有十分重要的意义。

一种气温降尺度的半循环对抗生成网络

提出了一种半循环对抗生成降尺度模型,应用于ERA5再分析全球气候地表温度数据在中国及其周边地区的降尺度,该模型引入了重建生成器网络和退化生成器网络,采用对抗损失和半循环损失来优化降尺度结果。通过消融实验验证了该模型的有效性。结果表明,与传统的插值方法以及其他深度学习模型相比,该模型在客观评价指标上有所提高,所生成的地表温度数据细节更加丰富。

基于GIS的福州市暴雨洪涝灾害风险区划

利用1960～2010年福州市各县（区）的暴雨日数和雨强数据，结合福州市社会经济数据和自然地理要素，构建一个集致灾因子、孕灾环境和承灾体易损性为一体的区域暴雨洪涝灾害综合指数评价模型。选取暴雨日数、雨强、地形、水系、人口、地均GDP、土地利用类型等因子，采用加权综合分析法对因子进行处理，基于GIS空间分析技术，实现对评价因子的栅格化，制作评价单元为100m＊100m的福州市暴雨洪涝灾害综合风险区划图。结果表明：福州市可分为高、次高、中、次低和低5级风险区；暴雨洪涝灾害风险从西至东呈递增趋势，闽江河谷地区高于高海拔地区；福州主城区、福清、长乐、罗源等沿海平原区风险等级相对较高，闽清、永泰、闽侯等西部山区风险等级较低。

大气低频变化对福建前汛期典型持续性暴雨影响

在分析福建前汛期典型持续性暴雨过程大气低频变化特征基础上,建立了福建前汛期典型持续性暴雨大气低频扰动物理概念模型:典型持续性暴雨发生期间,对流层高层朝鲜半岛至渤海湾为低频低压,青藏高原西侧为弱高压,副热带西风急流核位于长江口至东海上空,福建上空为低频辐散区;对流层中层高度场低频分量中高纬度地区若出现贝加尔湖阻塞高压加强型、乌拉尔山及鄂霍次克海双阻塞高压加强型、鄂霍次克海阻塞高压加强型和乌拉尔山阻塞高压加强型4种低频扰动之一,福建上空为低频低值区;对流层低层低频流场福建上空为低频气旋控制,气旋中心位于江南或南海上空,如此高低空低频系统配置将引起异常的低频垂直经向环流,从而导致典型持续性暴雨的形成。

致密岩心液体渗透率测量的新方法——毛细管流黏法

致密岩心液体渗透率测量对储层准确评价起非常重要的作用。致密储层常用的稳定测量实验很难准确快速测量岩心的液体渗透率。因此提出一个简便快捷测量致密岩心液体渗透率的新方法-毛细管流黏法。该方法通过差压式传感器直接测量压力,就能得出流体流量和黏度的乘积,并找出其与岩心串联的毛细管的内径和长度的关系式。实验结果表明,毛细管流黏法不需测量流体的黏度和流量,且具有测量误差小、耗时短、重复性好、设备装置简单等优点,对致密岩心液体渗透率的测量有很好的适用性。

中短期降水预报的多分支融合卷积神经网络

降水容易受到多尺度天气系统的影响,导致模式降水预报精度较低,需要额外地对结果进行后处理等偏差修正。为了提高中短期降水预报的精度,本文提出一种深度学习订正模型,使用多分支融合卷积模块提取预报因子场以及因子间的空间特征,实现多个预报因子的空间融合。同时,针对降水样本不均衡问题提出一种损失函数,以提升模型对降水的订正能力。实验结果表明,本文提出的方法可以提升中短期降水预报的订正能力。

西北太平洋热带气旋频次的延伸期动力-统计预报方法和评估

介绍了西北太平洋热带气旋(TC)频次的延伸期预报方法,比较了新构建的动力-统计和统计预报模型的预测技巧,并探讨了预报误差来源及改进方向。动力-统计预报模型是基于动力模式预测的热带季节内振荡(ISO)信号及ISO-TC生成的同期统计关系来进行预报;统计预报模型则是基于TC生成的前兆ISO信号建模预报。预报评估结果显示,动力-统计混合预报模型的预报技巧高于统计预报模型,原因在于影响TC次季节变化的前兆信号并不稳定,且随着预报超前时间迅速消散,无法提供有效且稳定的可预报源;相反地,TC生成与同期的ISO背景场显著相关,动力模式对ISO(预报因子)有较好的预报能力,因此动力-统计相结合的预报方法为TC延伸期预报提供了有效途径。虽然目前动力-统计预报模型的预报技巧可达5~6周,但仍有进一步改进和提高的空间。通过对不同类型TC预报技巧检验和误差分析,研究认为年际和年代际背景场对ISO调控TC活动的影响不可忽略,且热带外ISO信号(如罗斯贝波破碎和西风急流强度等)对TC频次和轨迹也有显著影响,这些因子为TC延伸期预报提供了潜在可预报源。