2020年辽宁省汛期多模式降水预报评估

基于7种数值预报产品,采用二分类检验和频率分布检验方法,对2020年5—9月辽宁省24 h降水预报、3 h降水量20 mm以上的强降水预报进行检验评估。结果表明:多数数值模式均存在降水预报频次偏多的误差特征,尤其是全球模式,对弱降水过程的过度预报特征更为明显。数值模式对24 h中雨量级降水的预报效果普遍较好,全球模式对强降水的预报效果较差。SHANGHAI、BEIJING中尺度模式对不同量级降水的预报效果总体好于其他模式,GRAPES_3km中尺度模式的强降水预报频率偏高,SHANGHAI中尺度模式的降水极值预报强度偏大,ECMWF模式的各量级降水预报性能较均衡,对强降水也有一定的预报能力。中尺度模式对白天时段的强降水预报效果较好,但从初始时刻后第6~9 h的预报效果较差。数值模式对大范围强降水过程及小范围稳定性强降水过程的预报效果较好,对副热带高压后部小范围强降水过程预报效果较差,无法预报大雨以上量级降水。

起伏地形下重庆降水精细的空间分布

采用重庆地区34个气象观测站1971—2000年30 a平均月降水总量资料,以及重庆地区100 m×100 m DEM(D igital E levation Model)数据,对重庆地区降水空间分布进行研究。根据山地气候学原理,利用GIS(Geographical Information Systems)软件,分析降水空间分布的影响因子,建立平均月降水量空间估算模型,计算了平均月降水量的空间分布。结果表明:随着海拔高度的增加,降水量逐渐增加;各月降水量的最大值出现在东北山区;降水量的季节变化明显。

基于GIS的辽宁气温和降水空间扩展方法

基于辽宁54个气象观测站1971-2000年气候整编资料的月平均气温和月平均降水资料,及辽宁地区500m×500mDEM数据,利用气候学原理和G IS技术,对辽宁地区气温和降水的空间扩展方法进行研究,建立基于常规气象观测资料的受地形影响的辽宁月平均气温和月平均降水量空间分布的估算模型。结果表明模型能较好的估算无观测资料地区的气温和降水的空间分布,实现了常规气象资料的空间扩展,为辽宁省资源开发、经济规划、环境规划、城市建设提供基础数据。

可照时间受地形的影响及其精细的空间分布

设计了起伏地形下可照时间分布式计算模型,讨论了不同纬度的坡度、坡向、遮蔽等地形因子对可照时间的影响。结果表明:可照时间的纬向分布特征明显;同一纬度,同一坡向的可照时间随着坡度的增加而减小;坡向对可照时间的影响复杂,不同坡向上的可照时间随季节和坡度变化;在太阳高度角较低的冬季,地形遮蔽对可照时间的影响显著,可明显地影响可照时间的空间分布,清楚表现出可照时间的非地带性。同时绘制了 1: 100万我国实际地形下精细的可照时间空间分布。

基于GIS的气温和降水推算方法研究

针对开展乡镇天气预报对高精度逐日气象要素输入值的需 求,以辽宁地区为例,选用克立格法（Kriging）、距离权重反比法（IDW）、带高度梯度订正的距离权重反比法（GIDW）及样条函数法（Spline）4种插值方法,进行有限气象站点1～12月逐日气象要素空间插值方法研究并对估值进行检验。结果表明：对温度而言,GIDW方法估值精度较高,插值结果分布趋势也较为接近实际站点的分布;对降水而言,IDW估值精度高于其他插值方法,更适合于日降水量的空间插值。

基于DEM的辽宁乡镇渍涝预报

为满足天气预报中对渍涝灾害预报的要求,利用辽宁省1:25万DEM基本地形数据,以G IS为平台分析研究区域的水流方向和汇流能力栅格;对SCS(Soil Conservation Service)-Curve Number径流预报模型进行本地化调试,应用辽宁省乡镇降水量预报和汇流能力栅格,通过耦合得到实际地形的汇流量;根据汇流量和渍涝等级对应关系发布辽宁省乡镇级别的渍涝风险气象等级预报,并在一次天气过程中进行试报,预报结果和实况基本吻合。

辽宁省初霜特征及预报技术指标初探

选取辽宁省秋季地面最低气温≤0℃的初日作为初霜日期,使用1961—2010年辽宁省14个测站初霜日期资料,分析初霜的时空分布规律。结果表明,自9月中下旬开始,辽宁省自西北、东北开始向南出现初霜,初霜出现日期,山区比平原地区早,沿海地区较晚,大连地区最晚。随着年代的变化,初霜出现日期整体呈推迟趋势。利用历史天气图资料,对近50年辽宁省初霜的天气特征进行分析,研究初霜出现前24 h的环流形势特征,总结初霜预报技术指标,规范预报业务流程,为实时预报业务提供参考。

辽宁乡镇天气预报中风和相对湿度及云量的空间插值方法

针对开展乡镇天气预报时对高精度逐日气象要素输入值的需要,以辽宁地区为例,在乡镇预报前期研究成果的基础上,选用距离权重反比法作为基本方法,综合考虑海拔高度,建立风向、风速、相对湿度和云量历史资料库。结果表明:风速、相对湿度可由经度和纬度求算权重,然后采用海拔高度订正插值误差最小;风向和云量可由经度、纬度和海拔高度求算空间距离,确定权重插值误差最小。

辽宁一次暴雨过程及暴雨落区预报失误原因分析

从一次高空槽和华北气旋影响的暴雨、局部大暴雨落区预报出发,利用常规地面观测资料、加密自动站资料、高空探测资料和欧洲中心(ECMWF)数值预报产品资料,对2011年7月29—31日辽宁一次暴雨、局部大暴雨过程的天气形势和物理量场进行分析。结果表明:夏季暴雨预报不仅要考虑高层形势、副热带高压强度和位置大尺度环流形势的变化,也要考虑有利的大尺度环流背景下易产生的中小尺度天气系统,此次辽宁暴雨在高空槽和华北气旋的发生发展过程中激发了中尺度气旋,中尺度气旋的强度和移动路径是预报此次暴雨、局部大暴雨落区的关键因素。

基于气象条件的沈阳市空气质量预报方法研究

空气质量受污染源排放和气象条件共同作用影响。为了定量评估气象条件对空气质量的影响,利用2014—2016年沈阳市取暖季气象与环保827个样本数据,在综合考虑湿度、风速、逆温强度、混合层高度等大气温湿压条件及稳定状况的物理要素基础上构建了沈阳市静稳天气指数,并分析其与空气质量关系。结果表明:通过静稳天气指数阈值9.1,可做为判断引发沈阳市出现重污染天气的条件。重污染天气形成的两种主要类型,一种是在静稳天气形势下出现重污染天气,另一种是在天气不静稳但外来输送明显时出现重污染天气。分析静稳天气指数和不同污染等级PM2.5浓度关系发现,静稳天气指数对空气质量有较好的指示意义,平均状态下,当静稳天气指数大于10.4时,空气质量容易出现污染且静稳天气指数越大,污染越严重。

基于风险区划的辽宁渍涝预报方法的改进

对辽宁现有的渍涝预报方法进行改进,考虑不同下垫面下渍涝风险区划,并在渍涝风险区划的基础上分别建立易涝区及非易涝区的降水径流预报模型,综合考虑降水量指标和土壤相对湿度指标,确定辽宁渍涝风险气象等级,使目前的辽宁渍涝风险气象等级预报方法得到改进,在2009年汛期的一次局地暴雨中给出了准确预报,应用效果良好。

基于GIS的辽宁地区积涝预报方法研究

根据辽宁多年平均降水量和径流量资料,应用距离权重反比插值法实现了降水的空间扩展;以扩展后的降水资料为基础,利用SCS水文模型建立了辽宁积涝预警系统,并在2005年8月一次强降水过程中进行了应用。结果表明:积涝预警系统能很好地模拟由于强降水而造成的积涝情况,模拟的积水范围和深度与实况基本吻合。

辽宁省专业气象预报业务平台

介绍了辽宁省专业气象预报业务工作平台的总体结构,概述了平台包含的专业气象预报产品种类、预报制作方法。业务应用效果表明:平台可为预报员提供满足实时业务需要的专业气象预报,研制的专业气象客观预报方法可为预报员提供专业气象预报参考信息。平台的建设规范了专业气象预报的工作流程,提高了工作效率。

应用Models-3模式系统对沈阳市空气质量的数值模拟研究

利用美国环保局开发的新一代空气质量模式系统Models-3,对2002年冬季采暖期间沈阳市大气污染物的输送与化学转化进行了数值模拟研究,并对SO2、NO2和PM10等大气污染物浓度的模拟结果与监测结果进行了对比分析.结果表明,Models-3模式系统能较好地模拟出沈阳市的大气污染物输送与化学转化情况,SO2、NO2和PM10的模拟值与观测值的变化趋势具有较好的一致性,说明该模式能较好地反映这些大气污染物的分布特征和变化规律,可为今后深入开展沈阳市大气污染数值预报与传输扩散研究提供有效的手段.

一次延安层状云微物理结构特征及降水机制研究

利用PMS资料对延安2003年9月17日降水性层状云各高度上的粒子特征量和粒子谱进行了分析研究,结果表明,降水性层状云宏微观垂直结构配置或云粒子主要特性可以分为5个层次。过冷水滴和冰晶共存层存在,冰晶快速增长,此层的存在可能是发生降水的关键;在0℃层以下,存在比较深厚的云滴浓度小、含水量较小的小云滴层,应是导致地面雨强较小的重要因素之一。

辽宁本溪大气颗粒物浓度特征

利用本溪大气成分监测站2008年3月至2009年2月大气颗粒物监测仪GRIMM180的连续监测资料,对该地区大气颗粒物的质量浓度变化、谱分布特征以及大气颗粒物与气象因素的关系进行分析研究.结果表明,本溪PM10和PM2.5平均质量浓度分别为0.086 mg.m-3和0.058 mg.m-3,其日平均质量浓度变化幅度较大;冬季和夏季质量浓度日变化均呈现明显的双峰双谷特征;数浓度谱分布较好地符合Junge分布;PM10日平均值超标率为8.7%,且大气颗粒物主要是以细粒子的形式存在;随风速的增大大气颗粒物质量浓度基本呈现逐渐减小的趋势,当风速>0.6 m.s-1时,大气颗粒物质量浓度随风速增大下降明显,风速>3.0 m.s-1时,下降的趋势减缓;降水过程对大气颗粒物有清除作用,其中对粗粒子的清除效果非常明显.

近46年辽宁省降水集中程度研究

利用辽宁省25个台站1960—2005年逐候的降水资料,运用降水集中度和集中期分别讨论了辽宁省降水时空分布特征和变化规律,同时对多水年和少水年的集中度进行了比较。结果表明降水集中度和集中期能够定量地表征降水量在时空场上的非均一性,降水集中度平均为0.655,最大为0.749,最小为0.509;集中期平均为40.953候,最大值为45.221候,最小值为37.697候。年降水集中度和汛期降水集中度均呈减小趋势,汛期降水集中度减小的趋势明显。降水集中度的EOF分析显示取前3个特征值对应的特征向量可解释70%以上的方差。第一特征向量表现为全省一致性,而第二特征向量表征为东南与西北地区的反相,第三特征向量表征为东部山区与西部和沿海地区的反相。多水年的降水集中度明显比少水年的偏大且多水年的降水集中度分布较少水年复杂。

辽宁地区大气黑碳气溶胶质量浓度在线连续观测

利用2008年3月—2009年2月辽宁沈阳、大连、鞍山、抚顺和本溪ρ(黑碳)观测资料,分析了其变化特征及重要影响因子.结果表明,5个城市小时ρ(黑碳)的变幅较大,最小值出现在抚顺秋季的2008年9月23日00:00,ρ(黑碳)为0.14μgm3,最大值出现在本溪冬季的2008年11月11日08:00,ρ(黑碳)为64.52μgm3;本溪ρ(黑碳)日均值最高,为6.87μgm3,其次是沈阳、鞍山和抚顺,大连的ρ(黑碳)日均值最小,为3.18μgm3;ρ(黑碳)日变化有明显的峰值和谷值,最高值一般出现在06:00─09:00和17:00─19:00,低值出现在02:00─04:00和12:00─15:00;风速对ρ(黑碳)有重要影响,当风速<3.5 ms时,ρ(黑碳)随风速增大而减小,当风速>3.5 ms时,风速对ρ(黑碳)的影响不大;后向风轨迹较好地反映污染物在不同城市区域间的传输特征,在冬季沈阳以上风区域北部影响为主;ρ(黑碳)日均值变化和大气低层垂直温度梯度变化有较好的对应关系.

辽宁一次持续性大雾气象条件和污染状况分析

利用常规气象观测资料和环境监测资料,对2009年11月29日～12月2日发生在辽宁11个地区持续4天的大雾天气过程的天气形势、气象要素以及空气质量特征进行了分析。结果表明,雾发生时,天气形势稳定,低空有弱冷空气活动,地面风力很小,这些都限制了近地面层的水汽向外耗散;近地面逆温和低空逆温同时存在,近地面逆温有利于近地面层水汽积累,低空逆温使近地面层水汽不易扩散而聚集,水汽含量高,使得大雾维持;天气形势稳定,且长白山高压和逆温层的存在,大气污染物无法及时向四周及高空扩散,空气质量较差。

沈阳黑炭气溶胶浓度的观测研究分析

对2008年3月至2009年2月沈阳黑炭气溶胶(BC)质量浓度观测资料进行了研究分析。结果表明,沈阳黑炭质量浓度平均值为6.143μg/m^3,每小时平均质量浓度最大值达51.426 μg/m^3。黑炭质量浓度日变化有明显的双峰特征,最高值一般出现在7:00—9:00和18:00—20:00,低值出现在2:00—4:00和13:00—15:00。黑炭质量浓度具有明显的季节变化,并且与近地层大气温度垂直梯度有着较好的对应关系。夏季黑炭平均质量浓度最低,最高值出现在1月份,这与冬季取暖和近地层经常出现逆温等有关。与国外城市和国内拉萨与西宁相比,沈阳黑炭质量浓度明显偏高,但与北京和西安的黑炭质量浓度大致相当。