上海城区动态洪水风险图应用系统及典型暴雨内涝分析

【目的】为了提高沿海超大城市对洪涝灾害的先知先觉能力,快速预测分析洪涝潮组合影响下的淹没风险时空分布,【方法】以水文-水动力暴雨洪水分析模型为核心模块,通过与外部的气象精细化降雨预报数据库、自动雨量站实时监测数据库及实时水情、闸泵运行数据库相关联,研发了上海城区动态洪水风险图应用系统。采用由雨量站点到气象格网和水力网格的降雨二级空间融合技术,实现了模型与气象预报降雨数据的有效耦合。利用数据挖掘提取和GIS空间分析技术构建了包含10项洪水风险要素要点的城市内涝预报专报自动生成方法,实现了对内涝风险的快速一站式概览。利用系统可以对城市暴雨、河道洪水和风暴潮等单一发生或遭遇组合引起的淹没分布进行快速实时预报计算,模拟和预测城市洪涝潮灾害的有关淹没特征数据和淹没动态过程。【结果】利用系统分析了2023年6月23—24日暴雨的内涝风险分布,将模型模拟的积水区域与积水监测站、灾情直报和热线灾报的积水点进行对比,结果显示在150处对比积水点中,有129处误差不超过20 cm,占86%。模型模拟的积水空间分布与实际情况基本接近。【结论】结果表明:系统满足汛期常态化、业务化运行需求,能够为城市洪涝风险的实时动态分析和防汛指挥决策提供重要工具。

基于LAPS资料的一次江西连续性暴雨过程分析

利用LAPS资料,结合地面和高空常规观测资料、雷达资料,从环流背景、影响系统、物理量场等方面对2013年6月27—29日连续性暴雨过程进行分析,得出结论:(1)LAPS输出的产品时效性好,分辨率高,产品多样化,更好地丰富了对天气过程分析的方法,对中尺度天气具有非常明确的解释能力,有利于从更深层次分析天气发生的成因;(2)高纬有阻高建立,低纬度地区受南亚高压控制,系统稳定少动,中纬度地区不断有短波槽东移,引导冷空气南下,副高西北侧强盛的西南气流将暖湿空气源源不断地输入江西中北部,在此形成冷暖交汇,稳定的形势有利于形成连续性暴雨天气;(3)副高西北侧的强西南急流中,风向风速在江西中北部辐合,为强降水提供了抬升条件,并且急流的脉动与降水强度的变化有着密切关系,强降水往往出现在凌晨前后,下午至晚上逐渐减弱。

雷达资料的3DVAR和EnSRF直接同化方法对一次暴雨预报的影响分析

利用合肥站雷达资料和NCEP再分析资料,采用WRF模式、WRF-3DVAR和WRF-En SRF同化系统设计了直接同化雷达径向风和反射率的试验,对2003年7月4—5日发生在江淮流域的一次梅雨锋暴雨过程进行数值模拟分析。结果表明:(1)同化雷达径向风资料可以增加暴雨区低层的扰动,增强对流运动,同时可以减少模拟的过量降水;(2)3DVAR同化方法对水平风场调整明显,同化反射率改进了模式中的微物理量和动力场,同时同化径向风和反射率可以更好地调整风场,改善模拟雷达回波带的强度和位置;(3)En SRF同化方法可以将更多小尺度的风场信息同化进入模式,单独同化反射率可以较准确预报出降水中心,同时同化径向风和反射率可以改进模拟雷达回波带的位置;(4)使用3DVAR和En SRF同化雷达径向风和反射率可以提高降水预报,改善雨带的范围,对降水中心位置和强度的预报也有改进。

风云3号气象卫星资料在暴雨预报中的应用

介绍了风云3号(FY-3A)气象卫星资料应用示范项目《卫星资料在暴雨监测预报中的应用》的研究成果。讨论了以FY-3A资料为主,结合风云气象卫星系列其他资料和数值预报产品等,在云团识别的基础上计算云团特征量作为预报因子建立预报方程并计算云团最大降水量的暴雨临近预报方法,以及使用FY-3A资料作为"配料法"配料之一的暴雨6 h落区预报方法。结果表明,该方法对于暴雨的临近和短时预报有一定的指导作用。

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。

卫星云图资料同化中的质量控制及其在暴雨预报中的应用

以1996年7月3～4日发生在江淮流域的暴雨过程为例,依据统计特征分别以常规分析场、正涡度高值区、高低空急流为标准,设计了三套方案对卫星反演湿度场进行质量控制。利用中尺度MM5模式进行的数值试验表明:经质量控制后预报场得到较大改善;质量控制方案的优劣对预报效果有直接影响,选择合理的控制标准是重要的。

数值预报/卫星反演/数据同化循环试验

文中介绍了数值预报／卫星反演／数据同化的循环试验。由于湿度反演方法的改进，使得湿度反演产品的精度有所提高，所以首先进行了湿度廓线参与同化过程的试验。结果表明，反演的水汽产品对台风中心强度有正影响，经过４次同化过程２４ｈ预报模拟的台风加深与实况比较一致。４８ｈ预报台风中心减弱趋势在低层显得不足，但比业务预报有明显改进。２４与４８ｈ预报的总降水量和暴雨中心强度比未加入反演水汽产品的预报有明显增加，且接近实况。

卫星资料在山西暴雨数值预报中的初步应用

旨在应用卫星云顶数据改进数值模式的水汽初始场,探讨利用卫星资料改进定量降水预报的可能性。利用ADAS(ARPS Data Analysis System)综合云分析系统,将静止卫星云顶亮温数据加入到WRF中尺度模式中,对2013年7月9日夜间山西南部一次暴雨过程进行数值模拟和对比试验。结果表明:此次强降水过程发生在高空槽引导西北涡东移的环流背景下,低涡切变线附近生成的中-β尺度强对流云团是造成此次强降水的直接影响系统。融合卫星云顶数据改善了模式24 h降水预报效果,有效减少强降水的空报,显著提高暴雨以上强降水的预报效果。进一步分析表明:融合卫星云顶数据后,模式可以获取中尺度系统信息,可以捕捉中-β尺度强对流云团;模式有效加强了对降水有重要影响的高湿区的分析,动力场能够快速协调适应;模式更加有效地预报出未来3 h内降水模态的变化和移动,显著改善了强降水的临近预报效果。

多源城市暴雨预报数据融合研究进展

全球气候变化和快速城市化改变了城市水循环过程,加剧了城市暴雨洪涝问题。为有效预报洪水,减轻洪涝灾害,借助水文水力模型对城市水循环的各个环节进行模拟。而单一暴雨预报数据的不确定性是使用水文水力模型模拟预报洪水面临的重大挑战。从城市雨洪模型输入不确定性的角度出发,回顾了暴雨预报技术的发展历程,总结了各种预报方法的特点、适用性和局限性,指出基于单一暴雨预报数据驱动模型预报洪水的不足,提出多源暴雨预报数据融合的基本框架。未来应强化降雨观测和定量降水预报能力,发展多源信息耦合技术,实现高精度、长预见期的洪水预报,为城市防洪减灾提供依据。

同化GPS可降水量资料在安徽地区暴雨预报中的应用

利用2014年5月10日08时和5月24日08时的中国GPS(Global Positioning System)可降水量资料、地面气象观测资料及探空资料,基于WRF(Weather Research Forecast)模式及其三维变分同化系统对安徽地区2014年5月10日区域性暴雨过程和5月24日局地性暴雨过程进行了同化研究。结果表明:同化GPS水汽资料能较好地改善WRF模式的湿度场,对风场的调整较小;同化探空资料和地面常规气象观测资料可以同时调整湿度场与风场,但对湿度场的改善效果明显不如同化GPS水汽资料。仅同化GPS可降水资料,可以改进暴雨落区和强度的WRF模式模拟预报效果;而同化探空资料和地面常规气象观测资料对暴雨落区与强度预报的改进效果低于仅同化GPS水汽资料;同时同化地面常规气象观测资料、探空资料和GPS可降水资料对暴雨强度与落区的预报效果改进明显,与实况更接近,暴雨预报的TS评分更高,空报率更低。

云系结构特征与降雨强度关系分析

利用FY-2E资料,通过对云系分类,用云带长度指数和强度指数分析云系与降雨强度关系,初步得到降雨强度预报指标:(1)逗点云系更容易产生强降雨(机率56%),强降雨机率与云系强度指数强成正比;(2)斜云带比横云带更容易发生强降雨(比例5:2);(3)带状云系产生强降雨必要条件:云带长度指数≥1600和强度指数≥200;(4)带状云系产生弱降雨阈值:云带长度指数<1400和强度指数<190。

利用T213物理量资料制作滁州市暴雨预报系统

在分析相关资料的基础上,指出对暴雨预报有较大贡献率的预报因子;同时利用MICAPS2.0系统下的T213资料,对其进行格点挑选和数据处理,得到滁州地区各站点的物理量数据;然后将其与滁州地区历史暴雨的T213相关参数进行对比分析,从而得出滁州市各站的暴雨预报。

汶川特大地震中心暴雨预报指标研究

利用L波段探空资料、常规观测资料和物理量资料对阿坝州汶川、茂县地区49次暴雨过程进行了统计分析,结果表明：在出现暴雨前,中低层风向呈现顺转结构,比湿和θse明显增加并较多月平均明显偏高,盆地西北部有明显水汽辐合,甘肃南部有偏北风、盆地南部附近有≥10m/s的偏南风,依据上述指标建立了7~8月暴雨概念模型,拟合率达到60%。

鹤壁市暴雨相似预报系统

利用欧洲中心 3层数值预报产品 ,综合运用相似系数和距离系数 ,研制了既反映环流形势相似又反映强度值相似的鹤壁市暴雨 2

龙南县暴雨预报单站要素指标研究

通过对龙南县1987—2016年汛期暴雨前1 d 14:00的温度、水汽压、本站气压等要素资料进行统计分析,得出分月暴雨要素变化参考指标,利用2017—2018年大雨及以上量级降水过程对指标进行检验。结果表明,指标可以有效降低暴雨过程的空报率,提高预报的准确率。