河南“21.7”特大暴雨的区域集合预报检验和预报偏差分析

河南“21.7”特大暴雨覆盖范围广、强度大、降水时间段集中,造成了严重损失.利用中国气象局(China Meteorological Administration,CMA)多源融合降水分析产品(CMA Multisource Precipitation Analysis System,CMPASV2.1)和欧洲中期天气预报中心ERA5再分析数据,对CMA区域集合预报系统(Regional Ensemble Prediction System,CMA-REPS)在此次暴雨事件中降水最强时间段(2021年7月20日14-20时,北京时)的预报结果进行了评估与分析.研究结果显示,预报时效越短,集合平均和概率预报的降水效果越好,但降水强度与大值落区依然存在较大的预报偏差.结合多种降水预报评分筛选出最好和最坏的集合成员,并通过对比环流形势、水汽条件等因素,探讨了降水预报偏差的成因.好成员在郑州地区预测了占总降水30%的对流性降水,而坏成员则未能预报出对流性降水,两者总降水的偏移与非对流性降水的表现一致.好成员预测的降水区域偏向东北,与预报的副高位置偏东、台风“查帕卡”路径偏北以及南风偏强有关;坏成员预测的降水区域偏西,与相对湿度的大值区偏移一致,可能是因为预报的台风“烟花”引导的低层东风更强.在925 hPa上,好成员成功预测出郑州西部山脉迎风侧的强辐合区,导致超过25 mm·(6 h)^(-1)的强降水从山前延伸至地形高度800 m以上的迎风坡.相比之下,由于预报的辐合区域小、强度弱,坏成员的强降水仅分布在600 m以下的山前区域.总体而言,CMA-REPS对此次强降水过程的预报偏差主要源自大气环流的模拟偏差以及复杂地形作用.

高中音乐民歌文化传承中项目化学习的实践与思考

随着课改的不断深化以及围绕学生素养提升的教学要求不断践行,项目化学习这种长于培养学生综合实践能力、社会与情感能力的教学模式被广泛应用。在高中音乐的教学中,有大量民歌、民乐以及戏曲等根植于民族文化的素材与作品,在学习这些内容后如何让学生在课堂外能够自主欣赏其他民族音乐并分析其风格形成的文化内因、如何推动学生实践,促进其深度学习与理解文化,达到综合素养提升等问题需要靠项目化学习来实现。本文为项目化学习中教师自我定位、怎么参与、参与多少、怎么评价等问题提供现实参考,为教师在项目化学习中有效指导和完成教学提供策略。

美洲大蠊小肽预处理对H_(2)O_(2)诱导人卵巢颗粒细胞氧化应激及凋亡的抑制作用

目的探讨不同浓度美洲大蠊小肽预处理对H_(2)O_(2)诱导人卵巢颗粒细胞(KGN细胞)氧化应激及凋亡的影响。方法取对数生长期的KGN细胞,分为空白组、H_(2)O_(2)组和美洲大蠊小肽50、100、150组。各组均常规培养24 h,空白组不予特殊处理,H_(2)O_(2)组加入250μmol/L H_(2)O_(2)作用6 h;美洲大蠊小肽50、100、150组分别加入50、100、150μg/mL美洲大蠊小肽进行预处理,然后加入250μmol/L H_(2)O_(2)作用6 h。采用CCK-8法检测空白组、H_(2)O_(2)组和美洲大蠊小肽50、100、150组分别预处理6、12、24 h的细胞存活率,并比较各组(美洲大蠊小肽50、100、150组均预处理12 h)细胞活性氧(ROS)、一氧化氮(NO)、丙二醛(MDA)表达。结果H_(2)O_(2)组细胞存活率低于空白组(P<0.05)。预处理6 h的美洲大蠊小肽50、100、150组细胞存活率与H_(2)O_(2)组比较差异均无统计学意义(P均>0.05),预处理12、24 h的美洲大蠊小肽50、100、150组细胞存活率均高于H_(2)O_(2)组(P均<0.05)。与预处理6 h比较,美洲大蠊小肽50、100、150组预处理12、24 h的细胞存活率均升高(P均<0.05);预处理12、24 h的美洲大蠊小肽50、100、150组细胞存活率比较差异均无统计学意义(P均>0.05)。与空白组比较,H_(2)O_(2)组细胞MDA、NO、ROS表达均升高(P均<0.05);与H_(2)O_(2)组比较,美洲大蠊小肽50、100、150组细胞MDA、NO、ROS表达均降低(P均<0.05),美洲大蠊小肽50、100、150组间比较差异均无统计学意义(P均>0.05)。结论美洲大蠊小肽预处理能够减轻H_(2)O_(2)诱导的KGN细胞氧化应激及凋亡,以50μg/mL作用12 h为最佳预处理条件。

高原娟姗牛β-酪蛋白A2纯合基因型的筛选鉴定

为了筛选出A2A2基因型娟姗牛,组建A2型奶牛育种核心群,为A2牛奶的开发应用奠定基础。从云南欧亚乳业公司鹤庆有机牧场核心群选取385头娟姗牛进行尾静脉采血,提取血液中基因组DNA,检测浓度和纯度后,将提取的DNA进行PCR扩增并送公司测序,同时对血清中β-酪蛋白的含量进行检测。经不同公司各自使用不同引物进行检测,结果一致。在所有娟姗牛中,检测到3种基因型:A2A2基因型198头、A1A1基因型29头、A1A2基因型158头;3种基因型奶牛分别占51.43%、7.53%和41.04%,A2基因频率达71.95%。娟姗牛β-酪蛋白的平均含量为5.58μg/mL,A2A2型和A1A2型奶牛的β-酪蛋白含量均显著低于A1A1型奶牛(P<0.05),但是A2A2型和A1A2型奶牛之间则无统计学差异(P>0.05)。结果表明,通过DNA测序检测突变位点核苷酸能够鉴定出A2A2基因型娟姗牛,β-酪蛋白含量测定不能分辨出A2A2型和A1A2型娟姗牛。与ELISA蛋白检测方法相比,DNA测序法具有快速准确、成本较低等优点,可作为牛群分型的理想方法。

2012年7月21日北京特大暴雨过程的水汽输送特征

利用NCEP再分析资料,根据水汽收支方程计算2012年7月21日北京特大暴雨时期华北东北部暴雨区域的水汽收支情况并分析水汽输送特征。得到以下结论:经向水汽输送在此次暴雨过程中起主要作用,暴雨区内水汽主要来源于中、低层(500 hPa以下)的南边界。暴雨区内水汽的辐合与暴雨发生的时间和空间具有较好一致性,在低层水汽的辐合起主要作用,中高层水汽垂直输送作用更为显著。HYSPLIT后向轨迹模拟得到的结果显示根据水汽源地划分影响此次暴雨过程水汽输送路径主要有:从孟加拉湾、南海地区处于中低层直接北上的西南路径,以及中层以下从我国东部海域(黄海、东海为主)进入内陆之后北折向东北偏北方向运动的L形高湿路径;同时高层沿着西风带西北路径的干空气输送也对此次强降水有重要影响。三者中从东部海域到达暴雨区的水汽贡献率最大,而孟加拉湾、南海的水汽输送对于此次强降水起到了明显的增强作用。

“21·7”河南特大暴雨降水特征及极端性分析

利用国家气象信息中心提供的2373个国家气象观测站(以下简称国家站)和区域气象观测站(以下简称区域站)小时降水量资料,从累计降水量、降水强度和时间演变等角度,分析了“21·7”(2021年7月17—22日)河南特大暴雨的极端性特征。结果表明:此次暴雨过程具有持续时间长、累计降水量大、突发性强、暴雨落区集中等特点。6天累计降水量平均达到219.05 mm·站^(-1),有155个站超过600 mm。全省5.43万km^(2)累计过程降水量大于250 mm,超过“75·8”过程(1975年8月)的3.45万km^(2)。强降水主要出现在3个时段(18日15时至19日04时、19日09时至21日08时、21日09时至22日14时),最大降水时段发生在19—21日,落区集中在太行山东南侧、伏牛山东北侧的豫中北地区。有1514个站出现至少1个时次的短时强降水(≥20 mm·h^(-1)),大值中心分别位于郑州、新乡和鹤壁等地,部分区域短时强降水贡献率超过70%。强降水中心在20日中午至21日夜间由河南中部向河南北部移动,强度由强变弱再加强。此次持续性暴雨过程的极端性表现出明显的局地性特征,郑州国家站7月20日17时1 h降水量达201.9 mm,超过“75·8”过程的小时降水强度,并打破全国国家站历史纪录。3 h和6 h最大降水量均发生在郑州尖岗水库附近。郑州站7月总降水量高达902.0 mm,约是近70年历史平均值的6倍。

“21·7”河南特大暴雨水汽和急流特征诊断分析

2021年7月中下旬在河南省发生了一场极端强降水过程,暴雨持续时间长,累计降水量大,落区集中,造成了严重的人员伤亡。基于自动站雨量数据和ERA5再分析数据探讨了多尺度系统、急流和地形对水汽的输送和辐合及降水形成的重要作用和影响机制。结果发现:暴雨发生在远距离台风影响的有利环流背景之下,大量来自西太平洋的水汽从边界层和对流层低层进入河南东侧,来自南海的水汽从南侧对流层中低层进入降水区,在低涡、切变线和辐合线的共同作用下,引发强降水。低空急流与边界层急流的耦合形成低层水汽辐合上升中心,地形起到了动力阻挡抬升和热力抬升作用,并与急流综合作用,使强降水呈带状出现在山前,且20日位于豫中,21日在豫北。

青藏高原云团东传过程及其中中尺度对流系统的统计特征

利用逐小时风云卫星TBB资料、逐小时中国自动站与CMORPH降水产品融合数据以及国家级地面观测站24小时累积降水量,统计分析2010~2016年夏季,伴随下游地区(104°E以东)降水的青藏高原云团东传过程以及东传过程中镶嵌于云团中的中尺度对流系统(Mesoscale Convective System,简称MCS)特征。结果表明,共出现120次伴随下游降水的高原云团东传过程,6月出现最频繁,但持续时间较长的过程多出现在7月。云团向东传播的主要三条路径是平直东传、沿长江折向东传和复合东传。其中路径二——沿长江折向东传中的过程是高影响过程,因为过程次数较多(46次),过程平均持续时间较长(62小时),在下游地区引发的降水日数和暴雨日数最多。属于东传过程的MCS在7月形成最多,集中分布在青藏高原东坡、云贵高原东部、长江沿岸及其以南地区。高原MCS影响长江中下游地区降水主要是通过向东传播的形式实现,因为即使生命史更长的中α尺度对流系统(Meso-α Convective System,简称MαCS)也鲜少直接移动至110°E以东地区。不同区域的中α尺度持续性拉长形对流系统(Permanent Elongated Convective System,简称PECS)的日变化特征显示,东传过程MCS更容易在夜间从高原东坡向东传播至下游地区。在三条路径中,路径二中的东传过程MCS数量最多、在下游地区发展最旺盛并与降水日数和覆盖范围存在更好的对应关系。

河南省雨季短时强降水时空分布特征

利用高密度地面自动站逐小时降水观测资料,分析了河南省2010—2015年雨季(5—9月)短时强降水(flash heavy rain, FHR)的时空分布特征。主要结果如下:河南省FHR集中发生在7、8月,其中7月最多,8月次之;河南雨季FHR量、降水贡献和发生频率的局地差异明显,主要存在4个大值区,即豫北黄河以北地区、豫东商丘地区、豫西南伏牛山以南以东地区、豫南沿淮及其以南地区;地形对降水的增幅作用显著,且主要是通过增加FHR发生频次实现的;FHR频次日变化呈明显的双峰结构,傍晚至凌晨的前半夜为FHR频发时段;4个大值区内FHR频次日变化差异明显,如黄河以北地区其日变化幅度较大、呈单峰型,而沿淮及其以南地区其日变化幅度较小、呈持续活跃型;大部分FHR前后都伴随着连续降水,降水过程的持续时间主要在1～8 h之间,持续时间大于等于3 h的过程主要位于两个与地形密切相关的高频集中区,即伏牛山以东支脉的喇叭口地形区和沿淮及其以南地区。

2021年中国降水异常气候特征及4次典型极端天气过程分析

2021年,我国天气形势复杂,气候异常性显著,极端事件频发。本文简要回顾了我国主汛期和华西秋雨的异常性特征,并对河南和湖北4次高影响天气过程展开了初步分析。结果表明:(1) 2021年4-10月全国平均降水较常年同期偏多7.8%,其中河南、河北和山西等部分地区偏多1倍以上。(2)在外强迫因子“拉尼娜”异常海温的影响下,副热带高压外围水汽和北方冷空气异常活跃,导致华西秋雨降水量打破1961年以来历史记录。(3)河南“21.7”特大暴雨发生在台风、低涡、切变线和辐合线共同作用的背景下,大量来自西北太平洋的水汽,在低空急流与边界层急流耦合、地形的动力阻挡抬升和热力抬升共同作用下,强降水雨带出现在山前。(4)在有利的多尺度环流背景下,地形与低层风场辐合带的相互作用触发了对流,并使得降水维持在狭长山谷地形区域内,引发随州“8.12”极端强降水。(5)中γ尺度的强对流单体的合并加强导致了武汉两次对流大风事件,中层突然增强的水平风引发了下沉运动,下落后造成地面局地强冷池和地面极值大风。

2015年湖北省梅雨期一次暴雨过程对流云活动分析

利用常规与加密气象观测资料、FNL再分析格点资料及FY-2G卫星云顶亮温(Temperature of Black Body,TBB)观测资料,对2015年7月14—15日湖北省梅雨期一次连续暴雨过程对流云活动的环境条件和导致短时强降雨的对流云影响方式进行了分析。结果表明:500 hPa位于西风槽前、850 hPa风场辐合、温度露点差较小及850—500 hPa暖平流为有利于湖北省对流云活动的环境条件。当天气尺度暖输送带云系在江南西部至长江中游地区建立,且低层暖切变线同时出现在湖北地区上空时,降雨明显增幅;当暖输送带云系明显东移后,湖北地区暴雨过程结束。当暖输送带位于湖北地区上空时,850 hPa相当位温平流项和对流项均为较大正值,且对流项大值区出现在平流项大值区的南侧。短时强降雨主要发生在降雨盛期,是构成湖北地区暴雨的重要组成部分。湖北省短时强降雨的4种对流云影响方式分别为对流云团西边界、深对流云团中心区、对流云串"列车效应"及对流云合并加强;其中,受对流云西边界、深对流云中心区或云团串影响的短时强降雨发生次数较多,受深对流云中心区和对流云合并加强影响的短时强降雨平均降雨量较大。

2015年6月1—2日长江流域灾害性天气灾情、汛情和雨情特征

2015年6月1—2日灾害性天气使长江流域沿江省份出现严重灾情,众多水库超限,甚至开闸泄洪,长江支流水位上升。6月1—2日长江流域出现了多个强降水雨团,雨团大多数自西向东移动,有少数雨团停滞在局地发展加强;影响湖北南部地区强降水的致灾雨团为一个,强降水集中,降水强度大,突发性明显。仅有一个中尺度对流系统(MCS)造成湖北南部地区强降水天气的发生,该对流系统生命史10.5 h,对流系统中对流发展极其强盛,回波顶高超过18 km,大于40 d Bz的强回波达到10 km高度,这在长江流域强降水事件中较少见到。

2016年4—10月我国主要暴雨天气过程简述

利用中国大陆2 400多站日降水资料和常规探空资料,统计2016年4—10月我国主要暴雨天气过程,概述各主要暴雨过程的降水分布和天气形势特征。结果表明:2016年4—10月我国共出现204个暴雨日、41次主要暴雨过程,暴雨日数为近9年同期最多;除8月外,其余各月长江中下游地区月累计降水较常年同期偏多5成,其中7月偏多2倍以上,月累计降水中心出现在湖北江夏,较常年同期偏多近6倍;6月30日—7月6日,长江中下游地区出现大范围强降水,局地过程累计降水量超过700 mm;2016年共有8个台风登陆我国,其中1608号超强台风"电母"造成海南临高日降水量达538.3 mm、过程降水量达857.8 mm,均为当年全国极大值。

西南山区5-8月产生突发性暴雨事件的中尺度对流系统的时空分布特征

利用逐时的风云静止卫星黑体亮温(TBB)资料和国家级地面站降水观测资料,根据中尺度对流系统(MCS)的逐时云顶覆盖范围是否包含突发性暴雨事件,识别出2010-2018年5-8月与中国西南山区突发性暴雨事件相关的中尺度对流系统(AHR-MCS),并得到其统计特征。结果表明,该地区AHR-MCS在7月出现最频繁,存在四川盆地(SR-A)、湖南西部(SR-B)、广西北部(SR-C)和贵州西南部(SR-D)4个不连续的频发区。经向扰动环流、整层水汽通量的异常辐合、低层更强的暖湿气流及其引起的偏强对流层低层风垂直切变(6-8月)是AHR-MCS出现和维持的有利条件。AHR-MCS是西南山区内生命期更长的那部分中尺度对流系统,主要移动方向偏东,但位置偏西(东)的SR-A、SR-D(SR-B、SR-C)频发区域内向东偏南(东偏北)方向移动得更多。成熟时,SR-A的发展高度更低,面积更小,SR-B和SR-C的云顶面积更大而SR-D则云顶高度更高。AHR-MCS的日变化呈现明显的单峰结构,20-23时(北京时)达到峰值,其中生命期越长的生成(成熟)峰值出现时间越晚。对于不同频发区,SRA和SR-D也是单峰结构,但由于受大地形的热力影响前者生成(成熟)峰值明显晚于后者6(8) h;其余两个区域则呈现多峰结构。AHR-MCS对应的最大小时降水更易出现在发展阶段,与最低TBB出现的时间对应关系更好,早于成熟时;位置则多分布在相对于对流云团形心的第Ⅰ、Ⅲ象限;不仅容易出现在TBB低值区(低于-51℃)还常出现在TBB的梯度大值区(超过0.4℃/km),且两者占比相当。

基于SR-VMD的微弱故障行波检测方法

为解决配电网行波波头检测困难的问题,提出一种基于随机共振-变分模态分解(SR-VMD)的行波信号检测方法。利用粒子群优化的变尺度SR对行波信号进行预处理,有效提高输出信号的信噪比。利用VMD算法将输出信号进行自适应分解,应用到故障定位中。用Teager能量算子(TEO)对行波波头进行标定,代入测距公式得到故障距离。仿真结果表明,该方法能在噪声背景下实现故障信息的提取,有效提高了故障测距的精度,尤其是高阻接地和电压过零附近接地的精度。

青藏高原东移云团研究进展

青藏高原对流云团东移常造成长江流域暴雨等灾害性天气发生,当前这类暴雨是业务预报上难点之一。开展高原云团东移特征及其演变机理研究具有重要意义,结合已有研究成果,针对高原东移云团的相关研究进行回顾和总结,包括高原东移云团引发长江流域暴雨的观测事实、东移云团的活动特征及其环流条件,凝练了高原云团东移的物理模型,最后针对地形影响对流降水发展的经典研究成果进行了简要的概述。

2020年7月4-8日长江中游极端暴雨特征分析

利用多普勒天气雷达、气象卫星、自动气象站等监测数据及NCEP再分析资料,对2020年7月4-8日长江中游持续大暴雨过程的降水特征、中尺度系统演变以及梅雨锋上温度、湿度、涡度、垂直速度等物理量分布特征进行了分析。结果表明:这次暴雨过程具有持续时间长、覆盖范围广、暴雨落区集中、累积雨量大等特点。500 hPa中高纬度稳定的“Ω”型环流是持续大暴雨形成的有利环流背景。对流单体回波顶高、强度大、质心低以及“列车效应”是此次过程暴雨强度大的重要原因。梅雨锋上物理量分布具有如下特征:自下而上由假相当位温(θ_(se))构成的梅雨锋接近垂直状态,锋区内对流层低层特别是850 hPa以下大气层结不稳定,且低层锋区内风速小;35°N以北自对流层顶有干冷空气向南侵入至梅雨锋附近;暴雨中心上空经历了低层辐合、高层辐散和垂直速度由弱增强到再减弱的演变过程,有正涡度向梅雨锋前输送;梅雨锋对流层低层水平温度梯度非常小,且梅雨锋区低层存在一相对低温区;梅雨锋附近存在一定的水平比湿梯度,且其北侧比湿梯度较大。

基于Unity3D的无人机蜂群作战可视化研究

对于目前虚拟现实技术在军事领域中的广泛应用,通过使用三维交互程序开发引擎Unity3D在计算机平台上开发了无人机蜂群作战场景可视化的仿真应用,实现了该作战过程中逼真的效果。结果表明该系统能增加分析人员的真实感,在一定程度上降低了实验成本。

造成贵州水城“7·23”山体滑坡的大暴雨成因分析

利用中国气象局地面站降水资料、欧洲中心ERA5再分析资料、FY-4A相当黑体亮温资料,分析了造成贵州水城2019年7月23日山体滑坡的大暴雨成因。结果表明,最强降水是由TBB低于-82℃的对流云带造成的,影响本次强降水的天气系统主要为贵州西部750~700 hPa低槽及四川盆地北部冷锋。暴雨发生之前,四川盆地北部冷锋迫使盆地内高能气团向贵州西北部移动。随着水城县鸡场镇南侧偏南气流发展,为强降水发生提供充足的水汽条件,同时因暖湿气流的增强使得鸡场镇低层对流不稳定性增强。降水初期(22日20时)上升运动主要位于700 hPa以下,这与鸡场镇地面偏东气流遇到地形阻挡、沿地形爬坡产生的上升运动影响有关。随天气尺度气旋性环流扩展到贵州境内,降水只发生在气旋性环流内较狭窄的带中。通过Barnes带通滤波分析,天气尺度的气旋性流场内存在一些小尺度的气旋、反气旋系统,鸡场镇西侧有两个小气旋环流,它们北侧的强气流汇合带正好是降水发生区,鸡场镇此时还位于一个小尺度鞍形场区域中,明显有利于中低层气流汇合,叠加地形性上升运动,导致突发性暴雨发生,造成了山体滑坡的形成。

河南强降水分布特征及其电网灾害风险区划研究

强降水导致的电线短路、内涝及次生灾害每年都造成河南省电力系统的巨大损失,基于53 a日降水、6 a的降水资料,配合供电量、全社会用电量和人均国内生产总值(GDP)以及高分辨率的地形和水系资料,进行强降水灾害风险区划研究。结果发现,河南省国家站年均暴雨日2.3 d,夏季暴雨占全年的75%,暴雨频次从南向北、从东向西递减,中心位于桐柏山-大别山;短时强降水频次7、8月最大,高频站点集中在桐柏山-大别山地区和黄淮海平原的黄河以北地区等四个区域。电网强降水灾害风险区划综合考虑了致灾因子(暴雨和短时强降水)危险性,孕灾环境(地形和水系)敏感性,承灾体(供电量和用电量)易损性以及防灾抗灾能力(人均GDP)。强降水频次和电网分布是风险区划的关键因素,河流对其周边地区影响显著。河南省电网强降水灾害风险区划等级最高的地区是伏牛山地区、黄河海河的平原流域、商丘地区以及淮河的平原流域;前两个区域有发电厂、密集的特高压和超高压变电站和线路,供电量和用电量巨大,尤其需要关注。