基于小波变换的苏州暴雨前GNSS水汽异常变化分析

为研究暴雨前的大气水汽异常变化,该文基于2022年苏州市全球卫星导航系统(GNSS)数据和邻近气象站的逐小时降水量观测数据,利用小波变换方法分解重构GNSS大气可降水量(PWV)时序,分析暴雨前的GNSS PWV时序变化特征和异常信号。研究结果表明:2022年苏州暴雨发生前PWV普遍有1~3日内的明显上升期,夏季暴雨的PWV最大峰值可达72.4 mm,秋季暴雨PWV的最大峰值可达68.3 mm,春季暴雨的PWV峰值最大可达46.3 mm;突发性极端暴雨与PWV增幅关系密切,增幅越快,降水量越大;PWV经小波分解重构后,第四层高频系数(d4)的峰值或谷值往往早于暴雨发生时刻1~3 d,PWV增幅越快,PWV的d4高频系数振幅越大。本方法可探测出暴雨发生前的PWV时序异常变化,为暴雨短临预报提供一定参考依据。

基于Global Mapper的中小流域暴雨洪水分析

近年来,随着城市化的发展,基础设施的建设规模日益扩大。道路设计过程中的桥梁和涵洞布设需要满足防洪要求,构筑物设计前必须经过桥涵水文计算,其是确定桥梁跨径、涵洞孔径的基本参数之一。桥涵水文计算前的重要基础工作是进行现场洪水调查,获得流域的汇水面积。汇水面积一般在实测地形图上根据分水岭勾勒,但项目推进过程中尤其是前期方案阶段,很难获得大比例的地形图。网上的卫星地图是可以参考的资源之一,利用Global Mapper软件,结合某市政道路工程,进行流域汇水面积计算,利用《四川省中小流域暴雨洪水计算手册》中的暴雨推理法,计算暴雨流量,并以某桥跨布设进行过流断面复核。

北京市昌平区韩台村“23·7”暴雨山洪泥石流灾害特征分析

【目的】近年来,受极端降雨事件影响,北京西部和北部山区山洪泥石流灾害频发,给当地造成巨大的生命财产损失。针对北京市昌平区韩台村“23·7”暴雨山洪泥石流灾害事件开展灾害过程和特征研究,为小流域灾害防治及提升灾害应对能力供基础支撑和参考依据。【方法】以昌平区高崖口沟韩台村支沟为研究区,采用“区域灾情调查-重灾区现场调研-室内评估分析”相结合的方式,查明研究区的雨水情特征及灾情特征。基于堆积物沉积结构、实物破坏形式和流体的内在特性,分析了韩台村支沟内山洪泥石流的灾害过程和基本特征,初步探讨了此次灾害的成因,并提出灾害防范对策建议。【结果】结果表明:(1)韩台村上游沟道集雨面积约0.1 km^(2),根据王家园水库自动站2023年8月31日12时至13时降雨数据,估算的韩台村上游沟道内1小时洪水总量约6870 m^(3),其破坏力非常大。(2)韩台村支沟自沟顶至韩台村西部村南口,具有典型的泥石流特征。村南口进村120 m范围内有泥石流堆积物,覆盖于山洪沉积物之上,属于典型的泥石流堆积前缘特征。由此至韩台村北口(韩台村支沟沟口),具有明显的山洪灾害特征,平均洪水深度超过5 m,淹没面积约33940 m^(2)。(3)2305号台风“杜苏芮”外围残余环流北上引发的极端强降雨是此次灾害的直接致灾因子,同时,受区域地形地貌、山洪泥石流作用及居民对所处地质环境的认知程度等因素的影响。【结论】此次昌平区高崖口沟韩台村支沟特大暴雨洪涝灾害是一次极端暴雨引发的山洪泥石流复合灾害事件。短时强降雨导致地表径流流量陡增是造成此次灾害的直接原因,初步推测泥石流发生时间晚于山洪,亦或是形成于山洪减弱阶段。自支沟顶至韩台村西部村南口(约1.4 km)为泥石流区域,村南口进村120 m左右为泥石流堆积前缘区域,同时部分区域具有山洪特征,村南口至村北口(支沟口)为山洪受灾区域。

全球变暖背景下不同暴雨对平原湖区涝灾影响模拟研究

以洞庭湖腹地大通湖地区为例,基于平面二维水流数学模型,采用有限体积法和非结构网格,模拟研究了全球变暖背景下不同暴雨对平原湖区涝灾的影响,得出了不同强度暴雨下区域内涝灾分布情况及致涝率,并定量计算分析了暴雨强度的增加对内涝造成的不利影响,研究结果可为涝灾预测与评估等提供技术支持。

地基GPS斜路径水汽反演技术及资料应用初探

斜路径水汽总量(Slant pathWater Vapor,SWV)包含了一定的水汽非各向同性空间分布信息,是区域地基全球定位系统(Global Positioning System,GPS)网进行三维水汽层析的主要数据源;测站所得到的SWV时间序列,直观地反映接收机测站周边水汽的不均匀分布和动态变化特征。采用天顶可降水汽总量(PrecipitableWaterVapor,PWV)反演技术,以及湿映射函数构建、大气水平梯度模型构建、残差处理等技术,建立斜路径水汽总量解算算法。通过同步并址观测的1141个样本比较,在高仰角区间,GPS与微波辐射计对斜路径方向上水汽总量的观测平均偏差5.8 mm,均方差4.4 mm。在结合雷达、微波辐射计等观测对暴雨个例的综合分析中,SWV系列时序产品能较好地表现测站周边水汽堆积和降水发生后的水汽减少等细微特征。SWV作为一种新的观测产品,为天气分析提供了能反映测站周边水汽的分布状况的新信息,为强对流天气预警预报和机理分析提供新的研究角度。

40年来广东省雨量、暴雨随气候变化趋势分析

本文通过对广东省大量雨量站多年的资料分析,指出降雨量的年际变幅有变大的趋势,汛期雨量有逐步增加而非汛期雨量有逐步减少的趋势,日暴雨在区间[50mm,100mm)的频次会有所增加,且变幅波动较大。也统计了全省各分区的雨量情况。

2006年全球重大天气气候事件概述

2006年,全球气候持续偏暖,是有器测气象记录以来的第六暖年。一次厄尔尼诺事件于2006年8月开始形成。1月,强寒潮和暴风雪袭击欧洲大部地区和日本。夏季,美国和欧洲的大部地区,中国局部地区均遭遇高温热浪天气。年内,全球各地遭受不同程度的干旱和洪涝灾害,其中美国南部和澳大利亚东南部出现严重干旱,东非地区先旱后涝,亚洲南部和南美西北部暴雨频繁。2006年,西北太平洋热带风暴和台风活动频次较常年偏少,但具有强度强、影响范围广、灾害重的特点。2006年,大西洋飓风期的热带风暴活动次数接近历史同期水平,北太平洋东部飓风期的热带风暴活动次数超过历史同期水平。

2007年全球重大天气气候事件概述

2007年全球气候明显偏暖,是有记录以来的第七个最暖年。2007年8月,一次新的拉尼娜事件开始形成。年初,强寒潮和暴风雪袭击中国东北地区、日本、美国和加拿大。夏季,东亚、南亚、欧洲中南部和美国等地均遭遇不同程度的高温热浪天气。年内,中国南部和美国东南部出现严重干旱,南亚地区出现洪涝,亚洲和南美洲多国暴雨频繁。2007年,西北太平洋热带风暴和台风活动频次虽然接近常年,但具有强度强、影响范围广、灾害重的特点;东太平洋热带风暴活动次数较常年同期偏少。2007年,大西洋飓风期的热带风暴活动次数接近历史同期水平。

从全球气候变化角度看2021年河南“7·20”特大暴雨

2021年7月17-23日,河南多地发生极端强降水,这次特大暴雨过程累计雨量大、强降水范围广、降水极端性强、短时强降水时段集中、持续时间长。河南“7·20”特大暴雨是东亚大气环流异常协同作用的直接结果,也是全球气候变暖背景下极端强降水事件频发的具体表现。近年来全球暴雨洪涝、高温热浪、干旱、台风等气象灾害频发强发,极端事件对经济社会发展造成的影响趋于严重,我国应对极端天气气候事件需坚持综合应对、科学应对、有效应对,不断提升应对极端灾害的能力。

2020年全球气候特征及重大天气气候事件

2020年,全球主要温室气体浓度继续保持上升趋势,全球平均温度较工业化前偏高1.2±0.1℃,列历史同期第二高。海平面持续上升,且上升速率更快。2020年,海洋热容量创历史新高,北极年最小海冰范围为有记录以来第二低,7月和10月海冰范围均创历史最低纪录;南极海冰范围接近长期平均水平。超过80%的海洋区域在2020年经历了至少一次海洋热浪,海洋发生“强”海洋热浪的地区超过“中等”海洋热浪的地区。年内,非洲萨赫勒地区、非洲之角、印度次大陆及其邻近地区、中国、韩国和日本以及东南亚部分地区遭受暴雨洪涝;南美内陆多地遭受严重干旱,欧洲及澳大利亚、墨西哥等地遭强热浪影响;北美、南美及澳大利亚发生严寒和大雪;北大西洋共生成30个热带气旋,创历史纪录。

加密探空资料在华南暴雨数值预报的应用试验

应用逐时同化预报系统CHAF进行加密探空资料同化试验,比较了同化加密探空资料与仅同化常规探空资料所得同化分析场和模式预报结果的差异。同化加密探空资料所得分析场水汽的均方根误差减小,水汽条件和大气环流形势与实况更接近。以加密同化探空资料所得分析场为模式初始场进行预报,雨区的分布和降水量级都较控制试验有改善。分析模式预报改善的原因,主要是大气水汽条件与环流模拟的改善以及二者之间很好的配合。

基于海陆分异视角的全球暴雨多属性时序变化及其与ENSO的关联性分析

全球气候变化背景下多关注陆地暴雨,而对海洋暴雨及暴雨的海陆分异关注较少。基于1979—2016年ERA-Interim降水数据,采用多种统计方法,从海陆分异视角诊断全球暴雨多属性时序变化特征及其对ENSO的响应。结果表明:(1)1979—2016年全球总体、陆地与海洋的暴雨量及暴雨量贡献率呈增加趋势;全球总体、陆地与海洋的总雨量则呈减少趋势。全球陆地总雨量表现出明显的先增加(1979—2006年)后减少(2007—2016年)的分段变化特征。全球海陆暴雨与总降雨量的对比表明,1979—2016年暴雨量在海洋和陆地均趋于增加,全球较弱强度降雨量趋于减少。(2)MK突变检验结果表明,1979—2016年全球总体、陆地与海洋的暴雨量分别于2006年、1999年和2008年发生了突变,未通过0.05显著性水平检验;全球总体、陆地与海洋的总雨量分别于1998年、2014年和1994年发生了突变,均通过了0.05显著性水平的检验。全球总体、陆地与海洋的暴雨量贡献率分别于2006年、2003年和2007年发生了突变,仅陆地与海洋的突变通过了0.05显著性水平的检验;全球海陆暴雨量与总雨量的突变年份与ENSO的暖事件年或由冷事件向暖事件转变的年份一致。(3)1979—2016年全球陆地与海洋的暴雨量与总雨量在多时间尺度上不具有一致性变化特征,反而表现出反相位或提前与滞后的位相关系。(4)相比ENSO,全球陆地(海洋)暴雨量在高能量波谱区变化提前(滞后);相比ENSO,全球陆地暴雨量在低能量波谱区变化具有一致性或提前特征,而全球海洋暴雨量相比ENSO变化则主要以提前特征为主。

基于百分位数法的中国不同强度小时降雨频次空间分异格局及其变化模态研究(1961-2013)

高分辨率的降水数据有助于科学认识全球增暖背景下不同强度降雨事件的空间分异特征。采用1961-2013年中国545个气象观测站的小时降水数据,基于50%和90%分位数,将小时降水事件分为弱降雨、中等强度降雨、强降雨和总降雨四类事件,从气候态特征、波动特征、变化趋势和时空变化模态四个方面诊断了上述四类小时降雨频次的空间演变特征。结果表明:(1)基于50%和90%分位数阈值的方法表明中国小时降雨阈值具有明显的东高、西低,沿海高、内陆低的空间分异特征。(2)中国不同强度小时降雨频次在1961-2013年呈现出东南高、西北低的空间分异特征,其中从东北至西南存在一个介于东南和西北之间的过渡带,其不同降雨频次介于东南和西北之间。(3)中国不同强度小时降雨频次波动特征首先呈现出东南波动小,西北波动大;其次呈现出南方波动小,北方波动大的空间分异特征。中国不同强度小时降雨频次均在长江流域呈现出增加趋势,强降雨和总降雨频次在京津冀地区也明显趋于增加。(4)基于EOF分析的结果表明中国不同强度小时降雨频次在长江流域趋于增加是最主要的模态特征,该模态小时弱降雨、中等强度降雨、强降雨和总降雨频次的方差解释率分别达62.49%、59.41%、46.26%和67.20%。

基于GPM卫星降雨产品的2001-2019年中国暴雨数据集

本数据集是基于全球降雨测量(Global Precipitation Measurement,GPM)数据提取的2001年1月至2019年12月长时间序列暴雨数据集,根据中国气象局对暴雨定义确定提取暴雨阈值,运用基于Python语言开发的暴雨识别工具提取暴雨信息,并整理为覆盖中国地区暴雨数据集,空间分辨率为0.1°×0.1°。本数据集基于长时间序列、高精度、高分辨率卫星降水产品研制,能够全面反映全国范围内极端降雨时空分布特点以及变化特征;可用于暴雨时空特征的预测、防灾减灾、为社会经济以及生态环境的发展提供助力,具有重要的理论与实际应用价值。

上海短历时设计暴雨强度的时空分布特征

利用上海中心城区近62年和市郊区县近31年连续完整的历年短历时降雨最大值资料,分别建立了上海市中心城区和市郊区县的暴雨强度公式。通过不同时期中心城区设计雨量的对比,表明了在气候变暖背景下,上海的设计雨量有逐年代增加的趋势,包含了近10年降雨资料的计算雨量增加最显著。通过同一时期中心城区和市郊区县设计雨量的对比,结果是上海中心城区与市郊短历时设计暴雨强度的差异并不明显,在国内目前的设计重现期下,资料年份最长、具有代表性的中心城区气象站降雨资料建立的暴雨强度公式适用于上海整个区域。