一次近海快速增强型台风引发金华东部极端强降水成因分析

利用多种观测资料和ERA5逐时再分析资料,对2020年第4号台风“黑格比”(Hagupit)登陆后引发金华东部极端强降水成因进行分析。结果表明:(1)台风主体环流内部中小尺度对流系统的活动是金华东部强降水事件发生的直接原因。棠溪站位于对流活动中心区域(TBB≤-50℃),附近回波强度一直维持在35 dBZ以上,最大回波顶高≥15 km,≥45 dBZ的强回波伸展高度在5 km左右,低于0℃层高度,符合热带海洋型强降水回波特征。(2)低空急流和地形抬升作用是本次强降水过程发生的重要原因。(3)高低空散度的良好配置增强了棠溪站上空的垂直上升运动,促使雨强猛增。(4)低空尤其是925 hPa强烈的水汽输送为强降水的产生和维持提供了充沛的水汽条件。(5)充足的不稳定能量也为强降水的发生提供了有利的环境条件。棠溪站处于假相当位温高能区(>356 K),且K指数一直维持在37℃以上,有利于对流活动的发生和强降水的出现。本次极端强降水过程是在强烈上升运动、水汽的持续输送、地形抬升和不稳定能量释放的共同作用下引起的。

金华地区一次强对流天气过程的环境条件与中尺度特征

利用常规观测资料、ERA5再分析资料、FY-2G卫星TBB数据和双偏振雷达资料等,对2022年6月29日浙江省金华地区一次强对流过程的环境条件与中尺度特征进行了分析。结果表明:1)充沛的不稳定能量、较低的抬升凝结高度和中等强度的0—3 km垂直风切变为此次强对流过程的发生发展提供了良好环境条件。2)触发机制主要为边界层辐合线;低层强烈辐合、高层强烈辐散的配置,为对流提供了良好的动力条件;源源不断的水汽供应和水汽辐合,致使暴雨天气的产生和维持。3)降雹时刻风暴单体雷达回波具有高反射率因子、高垂直累积液态含水量、旁瓣回波、大于55 dBz强回波伸展高度超过-20℃层、回波悬垂结构和有界弱回波区等特征;双偏振参量对应较小的差分反射率和较大的差分相移率,湿雹特征明显。

可能最大风暴潮风险评估中各等级热带气旋设定方法

可能最大热带气旋的设定是可能最大风暴潮计算的基础，对风暴潮灾害应急疏散具有重要意义。利用1949-2011年中国气象局（CMA）西北太平洋热带气旋最佳路径数据集、美国联合台风预警中心（JTWC）以及美国国家海洋和大气管理局（NOAA）最大风速半径数据集，基于各等级热带气旋参数之间的定量关系，建立了各等级可能最大热带气旋最大风速、中心气压、最大风速半径、移动速度、移动方向等参数设定及路径合成的方法。以福建省连江县为例，按照台风、强台风及超强台风强度等级，分强度衰减和不衰减2种情况，设定3种移动方向，合成了共216场热带气旋作为可能最大风暴潮的计算输入。另外，对参数敏感性、风场参数设定、参数设定与计算量的关系、叠加天文潮以及溃堤等问题进行了讨论。

ECMWF模式台风降水预报偏差分析及订正方法研究

利用2015-2021年金华有台风影响时段的ECMWF细网格数值预报降水量数据与浙江省国家基本站和区域自动站降水量实况数据,统计了台风中心在不同区域ECMWF降水预报存在的系统性偏差,并利用平均偏差和频率匹配法对EC台风降水预报进行订正与检验。结果表明:平均偏差法对于提高各个量级降水的TS评分要优于频率匹配法,对于东南区、东北区和西南区台风,10mm、25mm、50mm以上量级降水订正后的TS评分比EC模式预报均有所提高。选取台风个例进行降水订正及检验也表明,利用平均偏差法订正,能够在一定程度上消除EC模式预报的系统性偏差,对10mm以上量级降水的TS评分均有所提高,该方法能够为预报员开展智能网格降水预报订正提供帮助,具有一定的业务应用价值。

海南橡胶树热带气旋风灾易损性评估

面向橡胶树热带气旋风险评估及保险应用，文章对橡胶树风灾易损性进行了量化评估。基于1971-2010年橡胶树种植及16场热带气旋的橡胶树农场尺度损毁统计数据，计算了每场热带气旋灾害发生时各农场开割、未开割2类橡胶树，倒伏、断主干2m以下、断主干2m以上、半倒、全部主枝折断5种类型的损毁率；使用热带气旋参数风场模型，模拟得到1km栅格分辨率的风速，优选3S极大风速（V3S）作为致灾强度指标，建立了6～14级风速区间2类橡胶树5种损毁类型的易损性曲线，并量化表达了损毁率的不确定性。结果表明，开割树（未开割树）自‰达6（7）级起开始受到损毁，各类型损毁率在V3s达到9级后上升速度较陕，在V3s达到14级时，总损毁率达到近70％（55％）；未开割树的易损性低于开割树；易损性的不确定性特征随风速区间、承灾体种类、损毁类型不同而不同。橡胶树易损性曲线的建立及其不确定性的量化为橡胶树热带气旋巨灾风险建模奠定了良好的基础。

基于Copula函数的海南热带气旋风雨联合概率特征分析

热带气旋灾害的主要致灾因子为大风和降水,易引发风暴潮、海浪、洪涝等次生灾害,具有典型的多灾种灾害链特征。大风和降水是热带气旋灾害的两个具有代表性的致灾因子,如何表达多个致灾因子的综合强度是一个关键性问题。本研究以海南岛为研究区域,以1951-2014年共298场历史热带气旋过程最大3s极值风速风场以及总降水量时间序列数据为基础,首先利用极值理论分别拟合了海南风雨两个单致灾因子的强度概率边缘分布,其次采用Clayton、Frank、Gumbel Copula函数计算了风雨二维联合概率。并通过K-S检验及AIC、BIC检验等方法优选了拟合函数,然后分别计算了风雨单个致灾因子超过阈值(RPor)和两个致灾因子同时超过阈值(RPand)两种联合重现期,最后基于影响海南的9场历史典型热带气旋损失归一化数据检验重现期计算结果的可靠性。结果表明:对于年极值分布拟合最大3s极值风速用Weibull分布、总降水量用Gumbel分布效果较好;对于边缘概率分布的连接函数,Clayton Copula函数的效果较好;联合重现期RPand相比于联合重现期RPor与历史热带气旋归一化损失率具有更好的相关性。

边界层风廓线雷达资料在浙中强对流天气中的应用

利用义乌CFL-03边界层风廓线雷达资料,对浙中地区15次强对流天气过程进行了分析。结果表明:(1)水平风不仅能提前于天气图数小时获知冷空气入侵,预判强对流的发生,而且通过对低空西南急流尤其是超低空西南急流或偏南急流的研究发现,其对短时暴雨或降雹能提供非常有利的信息,同时任何风向的超低空急流都可以作为判断雷雨大风的依据;(2)垂直速度和大气折射率结构常数(CN^(2))的大小能较好地反映降水开始和结束,而降水发生时,功率谱密度表现为正径向速度,谱宽变宽,且各信号形状较为相似;(3)当径向速度图出现速度模糊现象,尤其是在低层时,地面对应有大风。风廓线雷达资料对强对流天气的发生发展有较可靠的指示意义。结合多普勒雷达资料,可有效加强本地短临预报能力。

浙中一次多风暴类型强对流天气成因及多普勒雷达特征

利用常规资料、区域自动站加密资料、探空资料、GFS 0.25°×0.25°逐6h的分析场数据和SB多普勒天气雷达资料对2018年5月18日发生在浙中地区的一次强对流天气过程进行分析。结果表明:此次过程产生了脉冲风暴、中等到强多单体风暴和飑线这3种风暴类型,分别出现冰雹、大范围强降水和雷雨大风等强天气。3种风暴的雷达回波在回波形态、强度、垂直结构、平均径向速度、垂直累积液态水含量VIL等特征如下:①脉冲风暴呈块状,初始回波高度在6~9km,强回波所在高度在-10℃等温线附近,强回波值达60dBz以上,VIL值出现跃升且最大值在50kg·m^-2以上,冰雹出现在反射率因子核和VIL值迅速下降之后;②中等到强多单体风暴呈带状,大降水效率和“列车效应”是发生大范围强降水的主要原因,雷雨大风天气则与反射率因子核迅速下降、MARC、低层强辐散区有关;③飑线呈弓形回波形态,移速快,引起了大范围的雷雨大风天气。此次过程影响系统多,天气复杂,存在较大预报难点,在短时临近预报技术研究上有重要借鉴意义。

1814号台风“摩羯”造成浙江内陆强降水的动力特征分析

采用NCEP/NCAR 0.25°×0.25°再分析资料及预报场、FY-2E云顶亮温、雷达、自动气象观测站等资料,运用风场分解、中尺度平滑滤波等方法对台风“摩羯”造成的浙江内陆局地强降水相关动力特征进行分析。结果表明:(1)台风中心环流由低层到高层呈现向西南方向倾斜的非对称结构,台风前侧(浙闽赣交界处)的低涡对中高层整体环流分布造成了一定影响。(2)在台风移动方向(低层垂直风切变顺切变方向)前侧,925 hPa相对入流辐合与700 hPa相对出流辐散形成耦合。(3)边界层辐合及地面辐合线较长时间维持在台风移动方向前侧,正涡度柱随台风移动西传,在浙中形成低层辐合和涡度叠加效应,有利于浙中内陆局地强降水。(4)偏东气流的风速辐合、边界层相对入流以及之后西南气流的增强对浙中内陆边界层辐合的长时间维持起到一定作用。此外,地形对浙江内陆局地强降水也起了增幅作用。

基于常规及区域站的金华市暴雨气候特征分析

利用金华8个国家气象站自建站至2020年降水资料及2011一2020年金华市区域自动气象站降水资料,对金华暴雨的气候特征进行分析。结果表明:金华暴雨频次年际变化较大,有阶段暴雨多发期,主要存在11a和20a的周期变化,以区域性和局地性暴雨为主。暴雨主要集中在5一9月,峰值出现在6月,呈单峰型分布。暴雨多为单日暴雨,在连续性暴雨中以持续2d的居多,少数达3~4d。金华市暴雨由西北部向东南部逐渐递减,暴雨出现在兰溪最多,出现在永康最少。山区平均暴雨日频次明显多于平原,尤其是高海拔山区更容易出现暴雨。特大暴雨主要出现在磐安、永康东部、武义东南部和东阳东北部,绝大多数由台风影响造成。近几年频现极值降水,说明气候的极端性越来越强。短时强降水以20~30mm/h居多,50mm/h的短时强降水不足总次数的4%。≥100mm/h的短时强降水共出现3次,主要由强对流造成。短时强降水频发时段基本在14一21时,01时前后及06—07时也相对多发。金华市春季夜雨较多,夏季午后到夜里雷阵雨多发,傍晚前后是短时强降水最易发生的时段。

浙中一次短时大暴雨的双偏振雷达特征分析

利用常规气象资料、区域自动气象站资料、0..25°×0.25°EC再分析资料、衢州双偏振雷达资料等,对2020年5月9-10日发生在浙中南--次短时大暴雨过程进行分析,该过程分成9日上午和后半夜2个阶段,分析表明:(1)该过程为斜压锋生类强对流天气过程,发生在副热带高压北缘、0700 hPa急流轴出口左侧、850 hPa湿舌中,冷锋、干线和超低空辐合线共同触发了强对流;阶段2高空槽更靠近预报区,斜压性更强,对流更强烈;(2)高温高湿的空气,尤其是低层水汽饱和对短时大暴雨的发生有很重要的指示作用;阶段1湿层厚度和空气的饱和程度、低层水汽通量散度均较大,降水量也更大;(3)双偏振雷达特征为:阶段1、2分别爆发了强多单体风暴、飑线,造成短时强降水的主要是强多单体风暴和飑线北段回波,其回波强度为55 dBZ以下,且回波质心较低;飑线南段回波强度为55 dBZ以上,回波质心较高,移速较快,以雷雨大风为主;短时暴雨区(Z_(H)为35~55dBZ)的Z_(DR)、K_(DP)均随Z_(H)的增大而增大,Z_(DR)为1.2-4dB,K_(DP)为1~3°/km,且3者最大中心基本重叠,表明暴雨区雨滴浓度最大、直径最大、降水效率最高;在Z_(H)相同的情况下,更大的Z_(DR)、K_(DP)有更大的降水;(4)过程雨量较大点发生在迎风坡,山脉走向与引导气流一.致,地形对降水存在正贡献。

基于二维Archimedean copula函数的热带气旋风雨联合概率分析

热带气旋是典型的多致灾因子事件,探究各致灾因子间的关系可为热带气旋综合危险性评估等研究奠定基础。该研究选取1951—2015年热带气旋登陆中国时最大风速(MWS)和总降雨量(TP)两个致灾因子,构建两者的边缘概率分布,并基于二维Archimedean copula函数构建两者的联合概率分布,分析了联合概率分布特征以及在MWS已知条件下TP的条件概率特征。其中,最优的边缘概率分布和copula函数通过5%置信度的K-S检验和离差平方和最小法(OLS)确定。研究发现:MWS和TP分别符合Weibull和Gamma分布,最优连接函数为Gumbel copula,风雨致灾危险性同时强(弱)的台风发生概率要高于仅单个致灾因子强的台风;台风风速已知,则风速越大,最可能发生的TP越大。若将TP∈[1000,2000]×10^(8)m^(3)定义为台风强降雨,当MWS小于等于60 m/s时,风速越大,强降雨发生概率越大;当MWS大于60 m/s,在达到该阈值前,风速越大强降雨发生概率越大,在超过该阈值后,风速越大强降雨的发生概率越小。对于任意TP,均存在MWS阈值,且该阈值随着TP增加而增大。该研究提出的方法与得到的结果能为台风灾害应急管理和防灾减灾等提供理论和技术支持。

太空教室

在未来,由于土地资源不足,很多学校搬到了太空中。太空学校的教室在氧气舱中,只要刷一下指纹,舱门就会打开。教室里的黑板与众不同,老师嘴里念什么,黑板就会“写”什么;课桌上有个显示屏,老师说到哪一课,屏幕上就会显示这一课的内容。有了这种教室,未来的学生一定能更好地在太空中学习。