基于多源探测资料的一次广州局地强对流垂直结构分析

基于X波段相控阵雷达、S波段双偏振雷达、微波辐射计、风廓线雷达、毫米波云雷达等多源高时空分辨率新型遥感探测资料,对广州后汛期一次局地强对流过程的大气热力、动力及云物理结构变化特征进行了综合分析。结果表明:(1)强对流前8小时前,局地LI、CAPE、SI等对流参数就达到并远远超过了短时强降水的阈值;临近降水大气层结仍向不稳定发展,水汽条件向有利的方向发展;(2)午后局地风形成辐合,上升气流加强,近地层出现弱垂直风切变和低空急流脉动,对强对流的发生发展有一定的指示意义;(3)CINRAD/SA-D雷达CR、DBZM HT、TOPS、VIL等变化与强降水和地面大风的发展有很好的对应关系,同时低层风场观测到阵风锋特征;XPAR-D雷达更高时空分辨率的探测可清晰显示对流发展旺盛阶段的ZDR弧、KDP柱、ZDR柱、V型缺口等特征,为判断雷暴云团的发展程度和预警提供重要信息。

广州暴雨内涝-雨量关系与阈值研究

基于广州市2010—2022年内涝灾情、降水观测数据,采用线性回归分析、概率密度统计等方法,研究了广州内涝灾情与降水强度、累计雨量的关系,确定了暴雨内涝雨量阈值,结果表明:内涝程度与1 h降水强度、2 h累计雨量密切相关。按照内涝对不同的道路类型(涵隧立交、市政道路、内巷小区)造成的内涝严重程度,根据城镇内涝风险等级划分标准对应划分为Ⅰ-Ⅳ级内涝风险等级。利用历史内涝过程,统计出不同的道路类型在高潮期和非高潮期致涝的雨量阈值,并利用2022年内涝过程进行检验,结果表明,预警等级与实况等级一致的比例最高达50%,预警等级与实况等级误差1级的比例最高达67%,预警提前量一般在0.5~2 h之间。

基于微波辐射计的短时强降水潜势预报

微波辐射计可获取高时间分辨率的大气层结信息,为探索其在短时强降水预报方面的应用潜力,利用微波辐射计仪器获得对流参数特征,提取对短时强降水敏感的对流参数作为预报因子,并利用叠套法建立短时强降水潜势预报。结果表明:液态水路径LWP、SI、LI、CAPE、KOI这5种参数可作为预报因子建立潜势预报,经验证后得出短时强降水的POD、CSI、FAR分别为53.85%、50.01%、12.49%;另外,研究利用LWP的标准偏差在短时强降水发生前明显增大的特征改进预报,POD和CSI分别提升至73.08%、63.33%,FAR虽然增加至17.39%,但增量仅有4.9%。改进后的短时强降水预报效果提升明显,这说明水汽参数LWP在短时强降水预报中有较强的指示意义。

2017年5月7日广州特大暴雨微物理特征及其触发维持机制分析

2017年5月7日,广州经历了一次罕见的局地特大暴雨事件,刷新了多个雨量历史纪录,造成了严重的国民财产损失。本文利用双偏振雷达、二维雨滴谱仪、微波辐射计和风廓线雷达等多种新型探测资料,分析这次短时暴雨的演变过程和降水特征,并通过大气环境诊断和双多普勒雷达风场反演方法研究其维持机制。结果表明,此次降水过程发生在弱天气系统强迫条件下,大气层结表现为弱对流抑制、低抬升凝结高度、中等对流有效位能、较厚的暖云层,低层受暖湿气流影响但无明显急流。强降水是由中尺度对流系统直接产生的。午夜至凌晨的初始对流主要由偏南暖湿气流与地形相互作用产生,对流单体不断在后部触发并逐渐形成准静止的对流雨带;黎明至早晨,新生对流单体沿着成熟的强降水风暴出流与低层偏南暖湿气流的交界不断激发,后向传播过程更为显著,形成回波列车效应;此后降水以组织化的对流雨带不断南移。此次暴雨过程中的对流云团为典型的低质心降水云团,降水雨滴谱在高湿环境中表现为暖性降水的特征(小雨滴浓度非常高),但同时存在部分大粒子,从而导致更高的降水效率和局地强降水。不断加强的低层偏南暖湿气流对于对流系统的发展和维持具有重要作用。

广州市内公路高温爆胎风险等级指数研究

利用2016—2019年广州市内公路的逐日汽车爆胎事故数据,分析研究爆胎数据特征,以偏强爆胎事件发生频次的概率建立高温爆胎风险等级指数,并给出对应等级下的气温范围、建议行驶速度和爆胎临界速度。结果表明:广州日爆胎峰值时段为11:00—19:00,低谷时段为04:00—06:00。全年爆胎量较高的月份是6—9月,较低的是12—2月。气温是影响爆胎频次的一个关键因素,随着气温的提高,偏强爆胎事件发生频次占比趋势增加。根据高温爆胎风险等级指数,高速公路上持续行驶的小汽车在气温30℃以上较易爆胎,通常客车和小汽车在气温35℃以上极易爆胎,货车由于车速限制不容易爆胎;另外,在市内非高速公路行驶的汽车速度受限,不易爆胎。

广州短时强降水特征分析

利用广州5个地面观测站2008—2019年逐时降水资料,基于4分位、线性统计等方法,对近10年来广州市短时强降水的变化特征进行分析总结。结果表明:短时强降水的小时雨量和分钟雨量变化均呈双峰型分布;前35 min内分钟雨量对短时强降水小时雨量的贡献量最大,而0~5 mm雨量等级的降雨频率占比最高;各区短时强降水频率具有明显的月变化,5月各区的降雨频率最高,其次是6、8月,最低是10月;短时强降水存在较强的局地性,从各区汛期期间的降雨频率来看,增城区的降雨频率最高,其次是黄埔区,最低是番禺区;前汛期短时强降水的降雨频率高于后汛期,其中前汛期增城区的降雨频率最高,后汛期则是黄埔区降雨频率高于其他区,而番禺区前、后汛期的降雨频率占比差最小。

广州市城市内涝特征分析

基于水务部门排水管理中心的内涝灾情信息,运用统计学等研究方法,分析广州市城市内涝分布特征,结果表明:广州全市内涝点最多的是中心城区天河,最少的是郊区的从化。全年发生内涝次数最多的月份是5、6月,最少的月份是2、12月;全天最容易发生内涝的时间是08:00、13:00和19:00。内涝发生时对应的最大小时雨量主要集中在50~80mm,占55%;过程累计雨量在120mm以上占41.76%。内涝过程的最大小时雨量和累计雨量空间分布和内涝点的空间分布特征大致吻合,内涝过程平均小时雨量集中在30~50mm,占61%。从与致涝相关的天气系统来看,主要是东路或者西路冷空气配合中层的线槽及低层切变线的过程;另外副高边缘的摆动加上低层偏南风加大和台风过程也容易致涝。

多源新型探测资料在一次强对流天气中的应用

基于FY-4A卫星、微波辐射计、风廓线雷达、相干多普勒测风激光雷达和毫米波云雷达获得的高时空分辨率多源新型探测资料,对广州一次局地强对流过程进行了分析。结果表明:(1)降水前数小时,微波辐射计反演的综合水汽含量、对流有效位能和抬升指数已有迹象显示存在有利于强对流发生的水汽和热力条件。(2)FY-4A的闪电成像仪能够对局地小尺度对流云团中闪电活动进行监测,闪电、强降水和7级及以上短时大风基本位于TBB≤-82℃区域内或其附近。(3)风廓线雷达和测风激光雷达的联合使用能有效捕捉到强对流过程发生前的超低空急流特征。(4)云雷达早在降水发生前1 h就已经探测到高层的云层开始发展,对强降水的预报有一定的指示意义。

珠江入海口高速路面温度的日变化特征

利用南沙道路监测气象站2014年5月至2016年6月逐分钟气温、降水、路面温度等数据,分析了珠江入海口高速公路(莞佛高速)路面温度夏、冬半年日变化特征以及晴、雨天状况下的不同表现,结果表明:路面温度的日变化趋势基本与气温保持一致,但路面温度始终高于气温,白天路面最高温度可达57℃,比同期日最高气温高24. 5℃;路面温度极端最低为5℃。在夏半年,路面温度平均比冬半年高10℃。受海风及其带来的水汽影响,路面温度与气温的温差在白天和夜间有别于其他学者研究的高速路面温度的结论。晴雨天气时,路面温度在雨天变化缓慢,日较差在3. 2℃。