多元回归及变量筛选表(LLJ)的内涵及应用

借助微软的Excel平台,推出一种多元回归及变量筛选的实用科学方法-LLJ表.通过对超声回弹综合法检测混凝土强度模型的建立,展现LLJ表的灵敏性和实用性.以多元回归理论为基础,计算机软件Excel为平台,建立变量筛选LLJ表.经过LLJ表筛选后的变量所建的模型与原数据进行比较,拟合度良好.信度在变量筛选过程中的转加法则,其核心是在后退法任何一轮的筛选中没有达标(一般达标取:Bd≥0.90)的最小信度所对应的变量可永久性删除,并且只删除这唯一的变量;LLJ表是在插入函数LINEST基础上的扩展(由原来的5行扩展到9行);LLJ表对建立多元模型具有优越性、筛选过程中有极高的洞察力和对试验实现优化设计的特点.

一次华南持续性暴雨的动力诊断分析和数值模拟

利用倾斜涡度发展(slantwise vorticity development,SVD)理论,对2008年6月中旬华南地区持续性暴雨进行了动力学机制的诊断分析,讨论了低空急流(low level jet,LLJ)在低涡发展过程中起的作用,同时利用MM5数值模式对暴雨过程进行了验证并对模拟结果进行了进一步分析。结果表明,高原低涡的发展是前期广西地区降水的主要动力因素,由于湿等熵面相对地形倾斜,且气块沿等熵面有相对运动,同时满足热力学参数CM<0的条件,使得SVD发生作用,导致低涡移出高原后得到进一步发展;而LLJ的增强改变了大气斜压性,是后期低涡继续东移发展,并造成广东地区持续性暴雨的重要原因。数值模拟控制试验结果很好地反映了这次低涡降水的发展过程。敏感性试验结果初步表明,LLJ改变了低层大气稳定度和风的垂直切变,即大气斜压性增强,从而促进了中尺度低涡的进一步发展。

低空急流对中国褐飞虱重大北迁过程的影响

低空急流是褐飞虱远距离迁飞的理想空中通道之一,为了揭示低空急流对褐飞虱北迁的动力作用机制,在全面分析2007年中国褐飞虱虫情资料的基础上,筛选出典型个例,结合相应的气象背景资料,对低空急流在褐飞虱北迁中的动力影响进行了系统的研究。研究表明:(1)低空急流作为一种大尺度天气系统,对2007年中国褐飞虱的重大北迁产生了重要的影响,这种影响体现在对虫源输送和降虫上;(2)低空急流的时空分布和强度变化对褐飞虱降虫时段、降虫范围、降虫量多少和主降虫区位置的选择有重要的影响;(3)逆推轨迹计算的结果显示:迁入主降区的褐飞虱是由低空急流输送的,这与其动力作用相吻合;(4)低空急流中的下沉气流对降虫区分布有着决定性的影响。

一次地形作用产生的强降雨过程分析

20 0 2年 6月 2 4日夜间北京西南部地区的局地大暴雨是一次强地形雨 ,它是在对流层中低层有两层逆温以及边界层内中尺度低空急流与北京特定地形条件相互作用的情况下产生的。边界层内中尺度低空急流的发生、发展是低层偏东风与干、湿过程的“内边界效应”

一次长历时特大暴雨多普勒雷达中尺度分析

2008年7月22日湖北省襄樊市出现了一次长历时的特大暴雨过程,9小时内降水量301 mm,占年平均降水量的三分之一,为当地有气象记录以来最大、最强的一次降水过程。利用多普勒雷达资料等对这次特大暴雨的回波结构特征、中尺度系统活动和地形作用进行了分析。结果表明:(1)在低涡、切变线共同作用下,影响襄樊地区特大暴雨的回波系统有两个,一是稳定维持在鄂西北地区的切变线带状降水回波,二是低涡东北侧发展的具有螺旋回波带结构的涡旋回波,两者构成涡带结合型回波结构形态。在涡带结合处,对流回波的不断新生、向北移动导致襄樊地区持续性的强降水。(2)襄樊特大暴雨过程的发生与其北部115 km处的一支东北风中尺度超低空急流的建立,及其南部低涡东侧强偏南暖湿气流的向北发展有密切关系。由于襄樊西侧武当山的屏障作用,超低空东北急流折向东南,与偏南暖湿气流在静止锋附近形成中尺度气旋性辐合上升运动。两支急流的维持对襄樊附近持续性的辐合上升运动起到关键作用。

导致“7.21”特大暴雨过程中水汽异常充沛的天气尺度动力过程分析研究

2012年7月21日北京发生了历史罕见的特大暴雨,最大累计降水量达到541 mm,最大雨强100.3 mm/h,强降水持续10多个小时,造成了巨大的损失。使用常规观测资料和NCEP再分析资料在讨论环境大气湿度条件与特大暴雨关系的基础上,分析了实现充沛的水汽远距离输送到华北并在北京上空积累的天气尺度动力过程及其形成的原因。结果表明,"7.21"特大暴雨产生在大气异常潮湿的环境中。在暴雨发生时,比湿最大值达到19 g/kg,而且,对流层中下层的比湿比北京区域性暴雨历史个例高40%。产生长时间强降水的重要原因是边界层以上高湿的特征在暴雨产生的过程中一直维持。充沛的水汽被一支从低纬度一直贯通到40°N附近的低空偏南气流从孟加拉湾和中国南海向北输送。偏南风持续增大形成低空急流,增大了水汽的输送。而且,随着急流核向东北方向移动逐渐靠近北京,在北京上空对流层低层产生了-17.7 g/(hPa·m^2·s)异常强烈的水汽通量辐合。同时,高空强烈辐散与低空辐合的耦合不断加强,不仅增加了低层水汽在暴雨区汇集,而且也通过增强垂直速度将更多的潮湿空气向上输送,使高层大气湿度增大。通过上述两个天气尺度动力过程,实现了水汽的远距离输送,并在暴雨区上空强烈辐合,导致北京地区水汽异常充沛。输送水汽的偏南风持续增大的原因主要有两个:一是台风外围环流的影响;二是在海上副热带高压稳定维持的情况下,大陆上低压加强、东移,造成东西向气压梯度增大,在地转偏向力的作用下,南风增强。最后,得到了实现水汽远距离输送的天气尺度动力过程机理模型。

梅雨锋强降水与低空急流日变化的观测分析和数值模拟

利用地面加密自动站逐小时观测资料和ERA-Interim再分析资料,分析了2011年6月江淮流域的5次强降水过程和西南低空急流的日变化特征。发现强降水的日变化与西南低空急流的日变化一致:02—08时增强,14时减弱。这主要是由于夜间边界层内的惯性振荡,导致西南低空急流增强从而使得梅雨锋水汽通量辐合增强,降水增强;而白天由于边界层混合摩擦力增大,致使西南低空急流减弱或消失,降水减弱。WRF数值模拟试验不仅重现了观测的日变化特征,而且证实了江淮暴雨和西南低空急流的日变化主要是由非地转风的日变化造成:白天边界层混合强,风为次地转;而夜间边界层混合消失,气压梯度力和科氏力平衡的惯性振荡使得风为超地转。

华南沿海2011年7月15-18日持续暴雨过程中的季风槽与中尺度对流系统相互作用

应用NCEP FNL再分析资料及位涡分离反演等方法,对华南沿海2011年7月15—18日持续暴雨过程中季风槽与中尺度对流系统的相互作用进行了研究.主要针对暴雨发生期间季风槽气旋性涡度向上发展的机理及其对季风槽维持发展和中尺度对流系统活动的影响进行分析。结果发现,季风槽的中尺度对流系统发展于弱斜压性环境中,大多在槽东西两端涡度中心区发展最强。南侧盛行的西南低空急流为对流反复发生提供了对流发展的"可维持性"条件,是对流得以组织发展成为中尺度对流系统的重要原因。涡度收支诊断表明,季风槽气旋性涡度生成主要由中尺度对流系统低层辐合引起。位涡分离反演结果证实,季风槽气旋性环流增强主要由与中尺度对流系统潜热加热相关的扰动位涡造成,并随着中尺度对流系统加热峰值高度升高而向上发展,是大尺度环流对中尺度对流系统潜热加热动力响应的结果。在季风槽东西两端,由于中尺度对流系统发展强烈且持续,具有更高的加热效率,引起的气旋性涡度向上发展最为明显。其结果可引起中尺度对流系统西南一侧向北非地转风发展,并在地转偏向力作用下增强西风,维持低空急流的发展,为对流反复发生提供条件。这些都说明季风槽大尺度环流与中尺度对流系统相互作用在中尺度对流系统和持续暴雨形成过程中有重要作用。

中国东部西南低空急流日变化特征及其机制

本文利用Final Global Data Assimilation System(FNL)6小时再分析数据集分析了西南低空急流的日变化特征及其影响因子,结果表明:西南低空急流具有明显的日变化特征,在夜间和早晨(02LST,08LST)中国东南大部分地区急流发生频率较高,而在白天和傍晚(14LST,20LST)低空急流发生频率较低.经向地转风分量在一天内基本保持稳定,经向非地转分量在02LST最强,占实际风场强度50%以上,而在14LST和20LST,经向风场近似满足地转平衡.对风场非定常性、风速在流动方向上的非均匀性、流线弯曲和大气斜压性产生的地转偏差的分析结果表明,经向非地转风的日变化主要是由局地变压、水平风场涡度、垂直运动和温度梯度的日变化产生,副热带高压强度和位置的变化、青藏高原大地形加热效应和昼夜间海陆热力性质差异是造成经向非地转风夜间加强的重要原因.在中国东部地区,风速在流动方向的非均匀性虽然有利于非地转风的产生,但其没有明显的日变化,不是经向非地转风在夜间加强的主要原因.

2005年3月22日华南飑线的综合分析

2005年3月22日华南地区发生了一次飑线天气过程。利用常规观测、雷达回波、自动气象站资料及NCEP1°×1°的逐6小时资料,从天气形势、雷达回波、物理量场等多角度综合诊断分析了该飑线过程。结果表明:该过程具有低层增温、增湿,中高层降温、低湿的特征。飑线发生在快速东移的高空槽前上干冷、下暖湿的不稳定区域,华南地区700hPa低空急流的爆发及低层急流核向东传输对不稳定能量的突然释放有很大的触发作用。飑线系统在低空增温、增湿与对流层中层干侵入的相互作用下形成,产生大范围的雷雨大风、冰雹等强对流天气。

近30年华南前汛期暴雨研究概述

对近30年来华南前汛期暴雨研究进行了较为全面的回顾,主要介绍了华南前汛期暴雨发生时中高纬大气环流、副热带高压、南亚高压和副热带西风急流等大尺度环流背景,亚洲夏季风、南半球冷空气活动以及越赤道气流在华南暴雨中的作用,华南暴雨的天气系统及主要特点,华南和南海北部低空急流的形成机制及其与暴雨的关系和对暴雨的作用,引发华南暴雨的中尺度对流系统形成机理及其物理图像,地形、海陆差异及下垫面特性等对华南暴雨的影响,有利于华南暴雨发生的主要云微物理过程等。最后,根据前人的研究成果,总结出华南前汛期暴雨形成的多尺度物理过程和概念模型,并提出有待进一步加强研究的科学问题。

安顺两次特大暴雨过程的TBB和螺旋度对比分析

利用自动站观测资料、探空资料及NCEP再分析资料,对2010年6月27日夜间和2012年7月12日夜间贵州南部局地大暴雨天气过程进行对比分析。结果表明,安顺的两次特大暴雨天气过程主要是受高空槽和中低层切变共同影响,并配合低空急流,形成了有利于强降水的环流背景。安顺处于假相当位温的高能舌区和K指数、螺旋度的大值区,为特大暴雨的形成提供了很好的能量和动力条件。MCC是造成安顺特大暴雨天气的直接原因,强降水发生在云团的冷核中心内,最强降水均出现在MCC的成熟期。关岭滑坡现场与周围环境明显的海拔高度差和温度差造成的热力差异,为关岭岗乌两次特大暴雨提供了动力源和暖湿气流,并造成了关岭岗乌多次的强降水。

2014年春末华南一次暖区暴雨的成因初探及数值预报检验

利用常规气象观测资料、自动站加密观测资料和NCEP 1°×1°逐6 h的再分析资料以及卫星云图、雷达探测资料,对2014年5月8—10日华南暖区暴雨过程的成因进行了初步探讨,同时对这次暴雨过程的EC、T639、JAPAN模式的预报性能也进行了检验等,结果表明:1边界层西南急流、东南风急流造成的强烈辐合与广东珠三角地区的强降水关系密切;2在有利的天气尺度环境条件下,相继发展的MCS具有明显的Back-Building特征,MCS的低质心结构表明对流系统具有明显的热带季风暖云对流性质,具有极高的降水效率,有利于造成局地较高的累积降水量;3数值模式对影响系统及降水量级的预报存在一定偏差,尤其对强降水落区和强度的预报仍需进一步订正,预报员受数值模式预报结果影响,对暴雨和大暴雨在华南中东部存在明显的空报。对8日的暴雨过程的中尺度数值模拟表明,降水物理方案的选择对于暖区对流系统的发生发展影响明显,试验结果表明在采用WM6的微物理方案下,母网格采用Grell对流参数化方案的Run02试验降水模拟结果最为理想,一定程度上反映了暖区对流系统演变状况。

“2004．6”湘西北低空急流暴雨的中尺度分析

利用常规观测、T213、雷达和MM5中尺度模式输出资料对2004年6月23—24日湘西北地区的暴雨和大暴雨进行了天气动力学和中尺度分析。结果表明:这场暴雨是在有利的天气背景条件下产生的,造成强降水的雨团在时空尺度上具有中尺度系统的特征,中尺度辐合线和低空急流为降水发生提供了有利的触发条件。

长江流域一次大暴雨过程的低空急流形成和影响机制分析

利用WRF模式对2016年6月30日-7月6日长江流域的一次大暴雨天气过程中的低空急流进行数值模拟,在成功模拟低空急流基础上,分析此次急流过程中可能的影响机制;同时对地形高度进行敏感性试验,分析地形因素对此次低空急流可能的影响。(1)此次低空急流发生时,东侧为西太平洋副热带高压,西侧则为西南涡。这种"东高西低"的高低压配置为低空急流的形成与发展提供了有利的背景场。(2)高空急流和低空急流的耦合作用是低空急流发展的一个重要背景条件。(3)垂直方向高空动量不断下传为低空系统的发展提供了动力支持,是低空急流发生的一个重要条件。(4)逆温和垂直风切变之间的正反馈机制是低空急流形成与加强的因素之一。(5)山体在急流生成及发展过程中对气流有摩擦和阻挡作用,这种阻挡作用随着山体地形高度的增加而有所加强,同时山脉的走向会改变原始的风向,使得急流前端超前或滞后。青藏高原有强背风波效应,它的绕流和挤压作用会使得低空气流表现为狭长的带状,使动量更加聚集从而风速增加形成低空急流。

地面热通量对降水的影响

本文利用一个10层细网格模式,在考虑边界层摩擦和积云对流参数化的基础上,设计了几种方案,就地面热通量对暴雨系统的影响进行敏感性试验,得出以下初步结果:(1)在一定的环境流场下,地面热通量对最大降水的发生时间可能发生影响,可使午后降水减小,凌晨降水加大;(2)地面热通量对降水影响的主要机制是通过改变近地层的层结稳定度来改变地面湍流系数,并与低空急流中心风速的水平分布不均相耦合,造成水平散度场和水汽辐合场的改变,并通过平流作用将此变化了的场移至雨区上空,引起雨区降水条件的改变;(3)云和CO_2对辐射和地面热通量的影响主要结果是使雨区的地面气温日变化振幅大大减小,较符合实况。

低空急流的发展机理和地转风偏差的垂直切变

本文根据急流的天气学概念,在数学上定义了急流中心,从而推导出急流强度变化的控制方程组。方程表明:急流强度的变化与非地转风的垂直切变分布(即非热成风的垂直切变)以及水平风的垂直切变分布不均有关。在特定条件下,急流强度的变化仅与地转偏差的垂直切变不均以及平流有关。最后,利用一个10层有限区细网格模式对梅雨期暴雨的低空急流进行数值模拟,模拟诊断亦表明,低空急流强度的变化与地转偏差的垂直切变的分布有密切关系。

相似环流背景下2次暴雨过程对比分析

为了提高抚顺地区暴雨短期预报能力,利用自动站观测资料、探空资料及NCEP再分析资料,对2013年7月9日和2013年8月16日抚顺地区暴雨天气过程进行对比分析。结果表明,2次过程均发生在偏西气流的纬向环流形势下,500 h Pa贝加尔湖冷空气东南移是造成抚顺地区暴雨的主要影响系统。但不同点在于冷空气的输送形式,"07.9"暴雨过程是由贝加尔湖脊向东南方向移动导致,"8.16"暴雨过程主要是贝加尔湖脊前横槽南下所致。2次过程200 h Pa均存在强盛的高空急流,但分流区的位置不同,"8.16"暴雨过程高空急流分流从辽宁西边界开始,从而有利于强暴雨的发生。低空急流、高空急流分流区的位置以及地面系统不同是导致2次暴雨强度差异的直接原因。

江淮地区两类低涡型暖式切变暴雨的中尺度特征分析

为探究江淮地区低涡型暖切变暴雨的中尺度特征,利用常规观测资料、自动站加密观测资料以及FY-2E卫星云图和NCEP/NCAR再分析资料等,针对江淮地区两次不同类型的典型暴雨过程进行对比分析。其中,"稳定型"过程降水持续时间长、范围广,而"东移型"过程降水相对集中,持续时间短、雨强大。结果表明:(1)两次降水均发生在高空槽和低层暖切变影响下,"稳定型"系统少动,而"东移型"的500 hPa低压槽和低空低涡向东移动发展,与地面中尺度低压相对应,且中低层辐合较强。(2)"稳定型"对流组织形式为"前向次第发展",对流系统结构相对松散,而"东移型"对流组织形式为"后向次第发展",对流系统组织化程度较高。(3)两次暴雨过程均发生在整层高湿环境中,低空急流对水汽输送起关键作用,降水主要位于西南急流轴前部的风速辐合区。其中,"稳定型"水汽主要输送能力体现在850 hPa上,稳定形势下的持续性水汽输送有利于形成较大范围的强降雨;"东移型"西南低空急流风速相对较强,降水后期有活跃的超低空东南急流,两支急流共同作用有利于局地出现更集中的降水。(4)两次过程中,低空西南与东南风的风速辐合形成明显的中尺度抬升条件,且"东移型"比"稳定型"的外力抬升条件更好。强降水多位于地面辐合线附近,对应的中尺度风场辐合线是触发对流的有利条件,对短临降水落区预报有一定指示意义。

广西前汛期锋前暖区暴雨过程的模拟与分析

利用中尺度数值模式MM5对2005年5月8—9日广西的暖区暴雨过程进行了数值模拟,并对暖区暴雨形成和发展的机制进行了分析研究。结果表明:高空急流稳定维持与低空急流持续加强是这次暖区暴雨发生发展的动力机制;在暖区暴雨形成与发展的过程中,低空各层自上而下均有急流核向东传播的现象;低空急流核以接力振荡的形式快速东传,而不是向北面的锋区运动,有利于暖区累积充沛的水汽和不稳定能量,造成不稳定能量和水汽在锋区和暖区的不均匀分布,也有利于有组织的对流活动在暖区反复生成和发展,从而导致了暖区不仅降雨量大,而且雨强比锋区降水强。