江淮梅雨期持续性暴雨和极端强降水事件的位涡比较分析

基于我国气象台站观测降水数据和欧洲中期天气预报中心(ECMWF)第五代大气再分析资料(ERA5),从位势涡度(位涡)强迫垂直运动的角度,揭示了江淮梅雨期持续性暴雨和极端强降水事件的动力学机制及差异。基于改进的两种事件定义方法,识别出1979—2020年梅雨区共发生了24次持续性暴雨事件及24次极端强降水事件。事件合成分析表明,持续性暴雨事件最强雨带主要位于长江及其以南地区,而极端强降水事件最强雨带则位于长江及其以北地区。持续性暴雨事件与热带大气低频振荡密切相关,其中南亚高压偏东、西北太平洋副热带高压偏西,因而高空偏南的西风急流附近具有高值位涡的干冷空气向南和向低空入侵,在中低层与西南暖湿气流辐合并形成梅雨锋区。极端强降水事件更大程度地取决于偏北的西风急流南侧的高空辐散及位涡强迫的强冷空气。对于极端强降水事件位涡收支的定量诊断表明,在强降水达到峰值及之前,高层负的位涡倾向主要由负的垂直位涡平流所导致,而中低层正的位涡倾向则主要取决于垂直非绝热加热的位涡制造和垂直位涡平流。结合典型个例的垂直速度分解,进一步证实梅雨区上空水平位涡平流随高度增加的垂直分布激发的上升运动分量在极端强降水事件起着重要作用。

2018年浙江梅雨降水异常偏少的大尺度环流特征及前兆信号分析

2018年浙江梅雨降水异常偏少,梅雨期平均环流特征欧亚中高纬度为“两槽一脊型”,西太平洋副热带高压(以下简称西太副高)偏东偏北,东亚高空急流偏北,浙江以南缺少低空急流的支持,不利于形成持续降水。6月上、中旬水汽输送不足、南北气流辐合较弱、东亚高空急流偏南、南海夏季风偏强、印度季风偏弱是梅雨开始偏晚的重要原因。梅汛期主要形成了三次降水过程(过程Ⅰ、过程Ⅱ和过程Ⅲ)和一次降水间歇过程,过程Ⅰ和过程Ⅱ表现为南北气流辐合型降水,过程Ⅲ为台风降水。系统分析了与不同过程相对应的大尺度环流及其演变特征,发现由于冷空气活动偏弱、南海夏季风偏强、西南水汽输送偏弱,过程Ⅰ的强度强于过程Ⅱ。在环流分析基础上,进一步挖掘与浙江梅雨有密切关联的海洋、大气和陆面信号,发现对该年梅雨异常偏弱有重要指示意义的前兆信号为冬、春季Ni?o关键区海温指数为正异常且北太平洋中部海温呈现负异常、冬季西南印度洋海温为正异常、春季喀拉海-巴伦支海海冰偏少、4-5月南半球环状模指数和北极涛动指数分别处于正位相和负位相。基于浙江梅雨序列,依托相关系数和同号率两个指标筛选出从前冬到春季稳定维持或有所增强的气候信号,利用多元线性回归、多因子综合判别、联合诊断三种方法分别构造可冬季发布和春季发布的梅雨预测模型,发现线性模型整体上能够较好地预测梅雨降水距平,特别是对降水偏少情形指示意义突出。

梅雨季节对水产养殖的影响及应对措施

6月中旬开始,华东地区又将陆续进入梅雨季节,一般会持续至7月上旬,梅雨季节天气特点是多雨、低压,入梅前后的池塘管理工作直接影响养殖品种在后续阶段的生长状态。为了更好地帮助养殖户了解梅雨季节的管理措施及进行病害防治,《科学养鱼》采访了江苏农牧科技职业学院袁圣副教授和中国水产科学研究院长江水产研究所周勇副研究员。

梅雨时节话“风湿”

生活中,不少风湿病、关节炎患者自诩“行走的晴雨表”,每逢天气变化就关节不适,堪比天气预报,入梅以后更是煎熬,为什么会出现这种情况呢?梅雨季节低气压和高气压频繁交替,关节功能易紊乱,致软骨释放炎症因子刺激末梢神经产生疼痛。

安徽省2021年梅雨期降水预报检验分析

对安徽省2021年梅雨期(6月10日—7月10日)6个客观模式和1个主观订正预报产品进行了检验分析,其中包含了3个区域模式数值预报(中国气象局中尺度天气数值预报系统“CMA-MESO”、中国气象局上海数值预报模式系统“CMA-SH9”、安徽WRF,3个全球模式数值预报(中国气象局全球同化预报系统“CMA-GFS”、欧洲中期天气预报中心确定性预报模式“ECMWF”、美国国家环境预报中心全球预报系统“NCEP-GFS”)和安徽智能网格主观订正预报的降水产品,结果表明:传统检验中安徽智能网格和区域模式对晴雨准确率的预报效果优于全球模式,又以CMA-MESO最优;在暴雨及以上量级的强降水预报中,传统检验表明安徽智能网格预报的得分最高(23.83),ECMWF模式则是客观模式预报中效果最好的(20.12),CMA-SH9次之(19.34);通过对除安徽智能网格以外的各个客观数值模式进行的MODE空间检验可知,不同数值模式间暴雨预报误差原因不尽相同,ECMWF与各区域数值模式主要是由雨区位置的预报偏差,尤其是纬度偏差导致的,NCEP-GFS全球模式对降水强度和雨区面积的预报偏弱偏小比较明显,CMA-GFS在强降水方面的预报可参考性较差;各个主客观预报暴雨及以上量级预报,整体表现出较明显的日变化特征,在午夜前后、上午时段TS评分较高,而午后到傍晚评分较低,这个现象或许是梅雨期的午后降水多以地表太阳加热引起的短历时热对流降水为主造成的。

梅雨降水季节预测的多方法比较

基于1961—2000年逐月降水观测资料和全球大气再分析资料,分析了6—7月长江中下游(108°~123°E,27°~33°N)梅雨的时空分布特征。通过观测诊断和数值试验确定了影响梅雨异常偏多的3个前期因子:4—5月平均的西北太平洋海平面气压正异常;3月至5月北大西洋海平面气压负变压倾向;1月至4月西伯利亚的2 m温度负倾向。利用这3个具有物理意义的影响因子构建了梅雨季节预测模型,该模型在训练期(1961—2000年)和独立预测期(2001—2022年)均具有显著的预测技巧(相关系数分别为0.79和0.77,均方根误差分别为0.59和0.68)。同时,基于相似的潜在预测因子,对比了利用偏最小二乘回归方法和5种机器学习方法(随机森林、轻量级梯度提升机、自适应提升、类别型特征提升、极端梯度提升)建立的预测模型的技巧。虽然训练期(1961—2000年)偏最小二乘回归和机器学习建模拟合效果更高,但在独立预测期(2001—2022年)上述模型的预测技巧显著降低(相关系数均低于0.44,均方根误差均大于0.93),出现了明显的过拟合问题。本研究强调梅雨的短期气候预测应建立在物理机制基础之上,而使用机器学习方法需谨慎。

基于集合匹配尺度的邻域集合概率法及其在梅雨锋暴雨预报中的适用性

概率预报是由集合预报衍生、包含不确定性信息的客观产品,对业务决策服务有重要的参考价值。传统的邻域集合概率法中,邻域半径固定不变,不符合实际天气过程中牵涉甚广的尺度谱。为此引入基于集合匹配尺度的邻域集合概率法(Neighborhood Ensemble Probability based on Ensemble Agreement Scale,EAS_NEP),并在中国南方典型的梅雨锋暴雨中开展准确性和预报技巧的定量检验评估,以期验证该方法在此类过程中的适用性,并促进其在实际业务中的推广使用。联合扰动初始场、侧边界和物理过程所得到的集合预报能较好地表征实际的预报不确定性,进一步在此基础上比较了格点概率法、不同半径的邻域集合概率法以及EAS_NEP的优劣。试验结果表明,EAS_NEP能根据集合成员间的一致性程度,自适应地调整邻域半径,其在集中型降水中所确定的邻域半径通常大于分散型降水。动态调整的邻域半径既避免了半径过大时的过度平滑与关键信息丢失,又消除了半径较小所带来的奇异点,其空间分布呈阶梯型,空间连续性更优。此外,BS(布莱尔评分)、FSS(分数技巧评分)和ROC曲线(相对作用特征曲线)等定量评估结果也体现出EAS_NEP相比传统方法正的预报技巧,尤其是在分散型降水和高阈值检验时优势更明显。以上结果表明,EAS_NEP在梅雨锋暴雨的预报中具有较好的应用前景,运用在业务中能有效提升概率预报质量。

2020年我国梅雨期暴雨特征及ECMWF暴雨落区订正分析

利用常规地面和高空资料对2020年我国梅雨期暴雨特征进行初步分析,按照925hPa锋区性质对暴雨过程进行分型,最后通过两个典型暴雨个例讨论ECMWF数值预报的订正思路.结果表明:①在27次梅雨期区域性暴雨中,有26次暴雨与925hPa切变线位置吻合,只有18次与850hPa切变线位置吻合.②按照925hPa锋区位置和强弱,可将梅雨期暴雨分为无锋区暴雨、强锋区暴雨、弱锋区暴雨和混合型暴雨;按照锋区移动方向可将强锋区暴雨分为南压型、静止型和北抬型暴雨;按照暴雨落区与锋区位置关系可将弱锋区暴雨分为弱强迫暴雨和冷区暴雨.③EC对无锋区型暴雨预报较差,对强锋区暴雨预报有偏北趋势(20次中有14次偏北,2次正确,4次偏南),对弱锋区暴雨预报有偏南趋势(11次中有8次偏南,1次正确,2次偏北).④从典型暴雨个例上也能看到,925hPa切变线和温度锋区位置与暴雨落区相吻合;中尺度数值模式有时候能较好地弥补EC全球数值模式对锋区降水的不足.

梅雨期持续性暴雨过程云—辐射—降水的关系

本文利用站点观测数据以及ERA5再分析资料分析了2006—2020年14次长江中下游地区梅雨期持续性暴雨的基本特征以及过程中云—辐射—降水的关系。结果表明,在梅雨期持续性暴雨过程中,降水呈纬向分布;云量分布随高度向南倾斜,中云分布与降水分布对应良好,高云分布在降水区南侧;降水发生时,梅雨锋北侧中低云增加,南侧高云增加,北侧中低云辐射降温以及南侧高云温室效应和暖平流共同作用造成梅雨锋两侧温差增大,锋面加强使得持续性暴雨得以维持。

梅雨气候区膨胀土填芯路基设计研究

将膨胀土作为路基填料,可有效利用膨胀土路堑开挖产生的弃土。以铜陵江北港铁路专用线膨胀土路基工程为依托,提出了梅雨气候区膨胀土填芯路基的设计方法。首先,进行膨胀土的膨胀力试验;然后,研究梅雨季节膨胀土填芯路基内部体积含水量与包边黏性土种类、包边厚度、路基压实系数的关系,分析梅雨季节填芯膨胀土膨胀力发育情况;最后,确定了膨胀土填芯路基设计方案,并将膨胀力引入折线型滑动面安全系数计算公式进行稳定性验算。结果表明,铜陵江北港铁路专用线膨胀土填芯路基采用亚黏土包边,包边厚度取1 m,压实系数取0.92,不仅能减少浪费,安全系数也满足规范要求。

梅雨期河蟹养殖生产管理四要点

每年6月中旬到7月上旬前后,我国长江中下游地区会出现持续连绵阴雨、温度忽高忽低、湿度大的气候现象,称为梅雨季节。梅雨期多雨寡照、气压低,水温变化大,蟹池水体会经常出现溶氧严重不足的情况:又因光照弱、水草生长缓慢和萎缩,容易出现池水“浑浊”和水草“粘脏”现象;因水体上下对流加剧,导致水体pH值和氨氮、亚硝酸盐、硫化氢等有毒有害物质超标,环境恶劣影响河蟹摄食、生长,容易发生疾病甚至出现死蟹事故。为了确保河蟹养殖安全渡过梅雨期.

六月梅雨季 防湿防毒蕈

水墨江南里,青绿的小麦稀疏点缀在阡陌间,雨丝轻舞,为满园的翠色带来了丝丝清凉。在此提醒读者朋友们:梅雨时节来临,注意做好防湿防潮;野生菌开始大量生长,要学会辨别毒蕈;六月考试季,积极调整心态备战考试。

湖州“2022-06-24”梅雨期暴雨过程分析

文章采用中尺度自动气象站资料、双偏振雷达资料、ERA5再分析资料及数值预报资料,对2022非典型梅雨年湖州一次较典型的梅雨期暴雨过程进行了分析。结果表明:此次过程对流性雷雨大风阶段雷达表现为飑线和大雨滴、高浓度特征,稳定性降水阶段雷达表现为小雨滴和低浓度特征;副高的强度减弱缓慢,切变线和700 hPa急流长时间在区域内维持是导致强降水的主要原因;强降水数值模式预报强降水落区向南偏移。需要关注最新预报调整及物理量的变化并合理订正,加强多种数值预报产品的对比分析,有助于提高暴雨预报的准确性。

梅雨季节河蟹健康养殖管理技术要点

河蟹生长与气温息息相关,根据往年天气情况梅雨季节多阴雨绵绵,南方降雨明显增多。加强梅雨季节河蟹池塘水质调节和饲料营养平衡,增加河蟹体质,减少伤亡,为全年养殖大规格螃蟹奠定基础。一、加强梅雨季节的水草管理。建议板田上水时间越早越好,一般在种植轮叶黑藻(节节草)和苦草(扁担草)之前,板田水位保持5-10cm左右,一周后将板田水位抬升到30cm左右。

基于Sentinel-1A的安徽省2020年梅雨期洪水淹没监测

2020年超长梅雨期内的持续强降雨,导致安徽省发生全域性洪涝灾害,为了快速、准确地提取洪涝淹没范围,为防汛救灾提供科学支撑,选取安徽境内巢湖流域和淮河流域的灾前和灾中Sentinel-1A数据,首先,在快速预处理基础上,采用双极化水体指数(Sentinel-1A dual-polarized water index,SDWI)法,并结合地形因子对平原和山区分别提取水体信息,建立一套洪水淹没区监测流程;然后通过该流程利用灾前、灾中两期合成孔径雷达数据提取2020年7月27日巢湖流域、淮河流域行蓄洪区洪水淹没范围。结果显示:SDWI比直接用后向散射系数提取水体具有优势;7月27日巢湖流域洪水淹没区面积为524.8 km^(2),其中受洪灾较重的是白石天河子流域,西河子流域次之;淮河流域安徽境内行蓄洪区,沿淮的4个地市淹没面积从大到小依次为淮南市、阜阳市、六安市、蚌埠市。研究表明,基于Sentinel-1A数据,采用SDWI和地形因子建立的洪水淹没区监测流程对平原和山区都具有较好的准确性、适用性,且具有较高的时效性,便于及时开展洪水灾害监测。

晚三叠世卡尼期梅雨事件(CPE)在陆相盆地中的沉积学响应——以鄂尔多斯盆地延长组为例

卡尼期梅雨事件(CPE事件)是三叠纪地球上最显著的气候突变事件之一,而气候环境突变对内陆湖盆沉积物特征具有重要控制作用。以我国陆上最主要的含油气盆地——鄂尔多斯盆地三叠系延长组为例,在充分借鉴国内外有关全球古气候、事件沉积、陆相盆地烃源岩发育机理及异整合面等最新研究进展基础上,对延长组沉积与成藏问题重新思考与研究,取得了如下3点新认识:1)重新厘定了盆地上三叠统延长组卡尼期时限,明确了延长组CPE事件的沉积响应,认为卡尼阶底界大致相当于延长组长7与长8之间的地层界限,顶界相当于长4+5与长3之间的地层界限,CPE事件大致与“长7黑色页岩事件”沉积相对应;2)在卡尼期及CPE事件期间,延长组沉积期湖盆表现为“快速湖侵、震荡式缓慢湖退”特点,十分有利于优质烃源岩的发育;3)受卡尼期古气候及CPE事件影响,延长组内部发育上下两个由于气候环境突变而形成的异整合面,它们对油气分布均具有明显控制作用。该研究对于深入探讨延长组湖盆形成演化机理、沉积层序充填演化特征及指导油气勘探实践均有积极意义。

一次梅雨锋特大暴雨中尺度气旋和MCS的分析

利用自动气象站、多普勒雷达、FY4A、ECMWF模式、NCEP再分析资料,对2020年7月17—19日特大暴雨过程进行分析。结果表明:特大暴雨出现在安徽大别山附近和庐江两地,是中尺度气旋扰动环境下准静止的中尺度对流系统(MCS)以及MCS中准静止的涡旋状单体所产生。特大暴雨在高能量、强不稳定背景下,由中部和东部的中尺度气旋传播所致。中尺度气旋传播过程中单体不断新生、合并增强且移动缓慢,配合急流、辐合、干侵入、垂直环流等因素对组织化的MCS发展演变起到相当作用。低层切变线南侧到华南的西南急流,将水汽输送到安徽并在此有强烈辐合;高空、低空和超低空都存在急流,高低空急流耦合加剧MCS的强烈发展;地面辐合线是前期MCS的触发机制,伴随干冷空气的入侵,加大了大气的斜压性和MCS的对流不稳定;梅雨锋南北两侧都有垂直环流圈,即对流与高空急流之间通过对流加热在高空急流入口处产生热成风调整,维持梅雨锋的发展演变,强的上升下沉运动促进MCS的加强和降水的连续发生;大别山地形抬升和上游狭管效应是两地特大暴雨诱因。

华西秋雨与梅雨对三峡水库蓄水调度影响分析

长江中下游梅雨和上游华西秋雨分别发生于三峡水库主汛期前、后两个时期,是判断洪水遭遇与蓄水时机的重要依据。分析了梅雨和秋雨的时空分布特征、三峡水库7 d和15 d洪量系列的汛期分期及其对汛末蓄水的影响。结果表明:长江中下游梅雨发生在三峡水库主汛期前,长江上游华西秋雨最早8月21日开始;梅雨最晚8月8日结束,出梅后,长江中下游防洪压力减轻,三峡水库可提前释放城陵矶防洪库容;三峡水库8月29日进入后汛期,洪水量级适中,可考虑提前蓄水以充分利用秋汛洪水资源。综合梅雨、秋雨和三峡汛期分期的关键时间节点,在确保防洪安全的前提下,建议三峡水库自8月8日起实行汛期运行水位动态控制和提前蓄水调度。

江淮梅雨期不同类型暴雨过程锋生特征分析

利用ERA5再分析资料和江苏省自动站降水量资料,根据运动学锋生原理,分析了2020年江淮梅雨期锋生特征和两类不同性质暴雨锋生的差异,揭示了不同层次锋生与降水的对应关系。研究结果表明:1)2020年梅雨期锋生特征显著,强降水与中低层锋生有较好对应关系,其中形变项占主要贡献,散度项次之,倾斜项最弱。强降水时段总锋生、散度和形变锋生作用叠加。2)江苏地区自北向南锋生特征有差异,强度逐渐减弱,锋生发展高度逐渐降低。不同类型降水锋生特征不同,对流性降水锋生范围偏大、发展层次高、锋生中心偏强,总锋生和各分解项叠加作用显著,稳定性降水锋生特征反之。3)典型过程对流降水“6.28”和稳定性降水“7.11”对比表明:锋区位置相近,锋生作用均出现在江淮切变线附近,锋区、切变线和θse密集带三者对应较好。降水落区有差异,对流性降水过程中,由于干冷空气的显著南压,使得主要降水发生在锋面南侧暖区,与多个次锋生中心相对应;稳定性降水过程中冷暖空气势力相当,降水主要集中在主锋区附近,触发机制和降水性质不同导致降水分布差异。4)两次过程垂直锋区由低到高均有向北倾斜的特征,“6.28”过程锋区南侧有显著暖湿气流输送,锋区内为强烈上升运动,低层辐合高层辐散的环流场使得锋区维持。“7.11”过程垂直上升运动高度偏低,高空没有显著辐散场,对流性较弱。对两类降水垂直锋区的合成分析表明,对流性降水的低层锋生明显强于稳定性降水,由低层锋区造成的抬升触发作用对强降水形成更加有利,同时垂直风场的合成中上升运动也更加强烈。两类降水中,中低层散度和形变锋生由低到高均为先增大后减小,强降水主要由700 hPa以下锋生增强导致,中高层大气基本为锋消作用。

湖北一次梅雨期暴雨过程的数值模拟及云微物理特征分析

受低涡和切变线的影响,2020年6月27—28日湖北地区发生一次梅雨期暴雨过程,造成严重灾害和重大经济损失。为了深入研究云微物理过程对梅雨期暴雨的影响,提高梅雨期暴雨的预报预警能力,针对本次暴雨过程,利用WRF模式进行了模拟并分析了该系统的云微物理特征,探讨了云微物理过程对本次暴雨过程的影响机制。结果表明:(1)数值试验较准确地模拟出暴雨的落区及中尺度对流系统演变过程,且区域平均降水随时间的演变与实况较为一致,但总体偏强。(2)降水强度急速上升阶段,冰相粒子融化量大于雨滴搜集云滴,雷达回波迅速增强。降水强度变化相对平缓阶段,雨滴搜集云滴量逐步增多,超过冰相粒子融化。各类水成物均快速发展,回波不断增强,冰晶增长速度超过雪和霰。在区域平均降水到达峰值前,水成物(除了雪粒子外)含量、上升气流及雷达回波均已达极值。上升气流中心与冰相粒子、云滴含量大值区分布较为一致,有利于淞附过程。(3)冰相粒子搜集云滴总量一直小于雨滴对云滴的搜集,云雨自动转化量在降水强度减弱时增长更明显。冰相粒子在降水发展初期主要通过贝吉龙过程产生,随着冰相粒子的发展,淞附过程占优,直到系统衰亡。