Short-Term Reliability Evaluation of Transmission System under Strong Wind and Rain

The impact of strong wind and rain loads will adversely affect the reliability of the overhead lines, it’s necessary to study changes in risk of transmission system and establish the reliability model of overhead lines through the strong wind and rain loads. In this article, the stochastic properties of overhead lines’ strength and loads were used, according to principles of structural reliability, time-dependent failure probability model of overhead lines was established under the impact of strong wind and rain loads. Simulation of the IEEE-79 system demonstrates that failure probability model is effective. This simulation result also shows that the impact of strong wind and rain loads will seriously affect reliability indices of system loads, rain loads cannot be ignored under strong wind and rain loads.

台风“烟花”登陆浙江前后强降水雨带变化特征及成因分析

利用GPM_3IMERGM降水产品、地面加密自动站资料、黑体亮度温度(Blackbody Brightness Temperature,TBB)和ERA5再分析资料,研究台风“烟花”登陆浙江前后强降水雨带变化特征及其成因。结果如下:(1)台风“烟花”登陆前后降水强度减弱慢,强降水雨带分布不对称,登陆前强降水中心在北侧,且存在外围强降水雨带,登陆后强降水中心转至东侧并出现尾部雨带;(2)台风“烟花”引导气流弱、移速慢,台风“查帕卡”和“尼伯特”加强水汽输送,使得“烟花”强度减弱缓慢,维持强降水;“烟花”登陆前水汽输送主要来自南海,登陆后主要来自东侧西太平洋,有利于降水中心向东偏移;(3)垂直风切变的变化与台风“烟花”雨带中心移动有较好对应关系,雨带中心一般位于顺切变左侧或顺切变方向;台风“烟花”登陆前垂直散度场结构向北倾斜,台风区域内的上升运动自北向南减弱,登陆后散度场结构向东倾斜,上升运动自东向西减弱,台风降水中心逐渐从北侧移至东侧;(4)台风“烟花”登陆前的外围雨带受到杭州湾地形辐合和龙门山地形抬升作用影响,登陆后的尾部雨带主要与海岸线附近的摩擦辐合和四明山地形抬升有关。

毫米波云雷达在高影响天气中的预警应用

为提高城市高影响天气的精细化预报预警水平,利用雄安新区2020年1月—2023年12月容城气象站Ka波段毫米波云雷达反射率因子、径向速度等7种产品及地面气象资料和天气学、雷达回波图像形态分析等方法对雄安新区暴雨、大风、雾、霾及沙尘等高影响天气进行分析。结果表明:1)云雷达对含降水的高影响天气云体探测结构清晰、垂直分布特征直观。当春、夏、秋季回波强度≥21 d BZ(冬季≥15 d BZ)、伸展高度≥5 km(冬季≥2 km)的云体出现,且云体最低高度达150 m时,可看作地面降水将出现的特征指标,时间提前量平均达20 min左右,当回波强度减弱、云底高度抬升,降水趋于结束;各级降水中,暴雨的强回波伸展高度、云水含量等最大。2)当回波顶伸展高度达8 km之上而后快速下落至云顶高度≤2 km时,地面易出现8级以上大风,降水伴大风的回波特点为强回波区中形成明显的U或V型缺口,缺口区最大径向速度达12.5 m·s^(-1)左右。3)云雷达反演滴谱数据产品可较好反映各级降水的粒子分布特征;垂直积分液态水含量(Vertically Integrated Liquid Water,VIL)对降水伴大风有预警指示意义,提前量0~30 min或以上。4)非含降水的高影响天气(雾、霾、沙尘等),云雷达回波强度等整体偏弱,各天气现象之间界限不清晰,但与降水天气发生转换时云雷达能快速、清晰地探测出降水云体,有利于提升降水的精细预报预警能力。

台风罗莎引发上海暴雨大风的特点及成因

针对受0716号台风罗莎影响产生的上海大暴雨和大风过程的特点及成因,利用上海地区地面自动气象站和高空加密观测资料,结合天气图、NCEP再分析资料、卫星和雷达资料进行分析。结果表明:台风罗莎对上海造成的降水分两阶段:第一阶段是台风外围云系发展成中小尺度的云团产生的强降水,第二阶段是冷空气与台风结合的稳定降水。冷空气侵入时间与上海降水开始时间非常吻合。台风北侧副热带高压带减弱,对流层中高层转南风,加之台风本身蕴涵的丰富水汽,为台风外围强降水的发展和维持提供了深厚的热力和水汽供应;干冷空气南下和台风外围暖湿气流北上使辐合加强,为激发台风外围中尺度对流云团提供了动力抬升机制。由于冷空气浅薄,台风中高层的环流结构没有被冷空气破坏,使得底层的冷空气较长时间维持在上海附近,是上海长时间发生强降水而导致暴雨的主要原因。

华南、华东沿海登陆台风暴雨和大风的分析

利用国家气象局出版的１９４９～１９９６年台风资料，研究了华南、华东沿海登陆台风暴雨和大风特征．得出：华南沿海登陆台风主要集中在６～１１月，８～９月的降水量最大，风速最大是８～９月；华东沿海登陆台风主要集中在７～９月，其降水量和风速都不亚于华南沿海登陆台风；华南和华东沿海各时段的登陆台风具有３～５年的周期振荡，一般在厄尔尼诺期间登陆台风次数减少，反厄尔尼诺期间登陆台风次数增加；西北太平洋副热带高压脊线位置与华南沿海６～７月登陆台风次数和副高北界位置与华南沿海６～７月及８～９月登陆台风次数的相关系数在统计学上达到０．

“7·18”济南突发性大暴雨特征

运用FY-2号气象卫星资料、NCEP再分析资料、常规资料以及自动站加密观测资料,对2007年7月18日济南市突发性大暴雨天气过程的形成发展进行了综合分析。结果显示:这次大暴雨发生在大气层结十分不稳定和高、低空急流耦合的有利大尺度环流背景下,由强烈发展的中尺度对流云团直接造成,具有明显的中尺度特征。低层冷空气南侵,触发了具有高不稳定能量的对流发展;低空强劲的西南急流直抵黄河下游一带,不仅与南下的冷空气形成强烈辐合,还将大量水汽和能量输送到该地区,使降水得以加强。

近12年北京暖季对流天气的气候特征

对北京地区1994～2005年暖季(5～9月)雷暴、冰雹、暴雨和大风等各种对流天气进行了气候统计和分析。统计结果表明:北京地区暖季发生对流的概率很高,按日数统计的气候概率达47.77%,有雷暴相伴的强对流天气大风、暴雨和冰雹气候概率分别为27.29%、10.84%和6.29%。另外,北京地区对流天气一般可连续出现3 d,强对流天气也可连续出现2 d。北京地区对流季节长达4个月,其中6、7、8月为主要的对流月,这三个月中雷暴发生的气候概率均超过50%。暴雨多发季节为7月中旬到8月上旬。冰雹集中于6月中、下旬。在对流天气的地理分布上,北京西北部、东北部山区及西南部山区多对流天气,中心区和东南部平原地区对流天气较少。暴雨呈西南-东北方向带状分布,东北部山区、中部和东南部平原地区多发生暴雨,而西北部和西南部山区很少发生暴雨。山区冰雹明显多于平原。西北部和东北部山区大风偏多,西南部霞云岭大风最少。暴雨有明显的夜发性,即夜间次数多,降水量更大。冰雹集中发生在午后到傍晚,占冰雹总站次的76.72%。夜间发生冰雹的概率非常小,上午到中午也不多。

2009年5月冀中南一次春季大暴雨成因分析

利用NCEP 1 1再分析资料、常规天气图、全国自动加密观测资料和石家庄多普勒天气雷达等资料,对发生在河北省中南部的一次短时暴雨天气过程进行了分析。结果表明:风速和风向在河北中南部的辐合促进了水汽的辐合。块状回波与带状回波交接处出现最大暴雨中心,逆风区和弱辐合区与较强降水相吻合。邢台次云区的形成与发展和北部主云区的发展密切相关,随着邢台北部低于-42云区范围扩大,邢台狭窄的强对流回波带形成。地面加密风场的变化以及中尺度辐合线的形成均对短时暴雨的发生有较好的指示作用,带状回波在地面辐合线附近快速强烈发展,而且随着河北中南部地面辐合线的消失而原地减弱。

城市化进程对北京地区降水的影响分析

用北京20个基本气象站1978—2009年的日降水观测资料以及北京地区水文总站遍布全市的82个雨量站资料,讨论了北京地区降水分布的特征及其城市效应的影响。得到如下结论:(1)北京地区降水量的贡献以中雨以上降水为主。30多年来各级降水除了中雨趋势不明显以外,其他都呈现减小趋势。北京地区降雨量的减少,主要是由于大雨以上量级雨量减少所造成的。(2)近30 a来整个区域降水日数呈减少趋势:西部、西北部及北部山区降水日数较多,越靠近城区降水日数越少。(3)当大尺度降水系统较弱或者局地性强降水系统时,城市效应明显,即相对于区域平均而言,城区及下风方局地降雨增加;而大尺度天气系统较强时,城市效应基本被掩盖。(4)从强降水分布看,1980s以后随着城市化进城加快,短时强降雨局地性特征明显,降雨分布不均,降雨中心的面积和强度明显缩小。这种分布可以在城市热岛分布特征上得到一些合理的解释。

1998年广东省三次暴雨过程的湿有效能量分析

湿有效能量对暴雨等灾害性天气的形成、发展和维持等具有重要作用。该文利用改进的计算湿有效能量表达式,计算了1998年5月14—15日、5月23—24日和6月8—9日广东省三次暴雨的湿有效能量,分析了暴雨区湿有效能量的时间演变特征、空间演变特征、水平积聚以及与暴雨的关系。结果表明:暴雨过程前后湿有效能量有显著差异,暴雨开始时湿有效能量高,暴雨过后湿有效能量低,前后相差6×105J/m2以上;三次大降水时段都是在南北湿有效能量差最大值附近,在大降水前,南北湿有效能量差数值的增大主要是由于长江中游的低能区的加强和南扩造成的;长江中游的低能区对三次暴雨大降水有重要影响,这说明中纬度对广东省暴雨的重要性;大降水时段处于湿有效能量平均积聚量最强的时候,此时,广东省的积聚量远高于长江中游地区。

20070708阜阳极端降雨事件的综合分析

使用阜阳多普勒天气雷达、安徽省气象自动观测网、卫星云图等资料,对2007年7月8日发生在阜阳市迎仙镇的一次极端降雨事件进行了综合分析。结果表明,这场特大暴雨是在西太平洋副热带高压向南撤退形势下发生的,大气层结主要表现为强的对流性不稳定,特大暴雨对流云带恰好发生在低层辐合区、高层辐散区,并且和850 hPa典型的静止锋式切变线相对应;特大暴雨由狭窄而持续强盛的对流性回波带形成。切变线的组织作用使得新生回波单体不断地聚合到回波带中,是维持回波带持续强盛的原因。回波单体移动方向和回波带的走向接近一致造成迎仙持续的强降水。

强锋区结构的梅雨锋短时暴雨形成和维持机制

利用常规气象观测资料、FY-2E卫星TBB资料以及NCEP再分析资料对2011年6月14日江西北部短时大暴雨的形成和维持机制进行了分析,结果表明:(1)南亚高压、副热带高压、中纬度西风槽、季风、锋面气旋切变及其上的中尺度波动构成梅雨锋水平环流的多尺度结构,短时暴雨在对流层高层槽前的辐散抽吸较普通暴雨更明显。(2)此次暴雨过程具有梅雨锋结构的普遍特征,如在对流层中下层表现为强θse水平梯度形成的锋面,中低层正涡度柱、风和水汽的辐合带与梅雨锋对应,但同时又具有其特殊性,如短时暴雨锋面坡度小,锋区强度强,两侧存在明显的温度对比,锋区内水平风切变和垂直风切变显著。(3)边界层辐合、锋面和高空急流等抬升机制共同作用,促使湿对称不稳定能量释放,产生倾斜对流,区别于普通梅雨的垂直对流。(4)雨区上空强垂直上升运动、高空强辐散、低空强辐合与中尺度系统的发展互相耦合,深厚的正涡度柱沿锋区倾斜向上发展,是此次暴雨与其他短时暴雨在动力机制上的共性。但在低空此次暴雨比普通暴雨存在更明显的锋生,且动力条件较其他暴雨更强。(5)强盛低空急流的脉动和稳定维持使雨区存在有利的水汽输送机制,高低空水平距离的缩短有利于高低空急流的耦合,这与梅雨的普遍特征是一致的。

福建省区域酸雨特征及成因分析

利用2007—2014年福建省邵武、福州、永安和厦门4个气象观测站的酸雨监测资料,统计分析了福建省不同区域酸雨的时空变化和强酸雨变化特征,并对酸雨成因进行了初步探讨。结果表明:2007—2014年福建省降水年平均pH值为4.64—4.97,达中度酸性标准,pH值呈逐年升高的趋势,降水酸度呈逐渐减弱的趋势,强酸雨发生频率呈下降的趋势。邵武和福州地区为酸雨高发区,邵武地区降水酸度最强,酸雨和强酸雨发生频率最高,2011年后两个地区降水酸度均减弱,强酸雨发生频率均降低;厦门和永安地区为轻酸雨区,永安地区全年基本无强酸雨发生,由于两个地区酸雨发生频率增加,累积酸雨量比例增大,2012年后两个地区降水酸度均呈不同程度的增强。福州、厦门和邵武地区月酸雨变化均表现为一定的规律性,冬春季酸雨污染较重,夏季酸雨污染偏轻;永安地区则相反,秋冬季降水呈碱性,春季有轻微的酸雨污染。2007—2014年福建省降水月平均pH值<4.50的概率分别为:永安地区0.0%、厦门地区4.2%、福州地区29.2%和邵武地区42.7%,均呈逐年下降的趋势。城市致酸污染物排放、酸性物质的省际输送、地理环境和天气条件是造成福建省区域性酸雨污染的原因。

一次大暴雨过程中两个强降水时段差异对比

基于FY-2G卫星云图资料、ERA5再分析资料、自动站与CMORPH降水产品融合的小时分辨率降水资料,重点针对2015年6月26—29日川陕交界附近发生的一次强降水天气过程两个强降水时段[28日03:00—15:00(第1阶段)和28日20:00至29日08:00(第2阶段)]的云图特征、环流形势、假绝热过程和可逆绝热过程中的不稳定特征进行对比分析。结果表明:200 h Pa强辐散的维持,500 h Pa切变稳定少动和850 h Pa川陕交界气流辐合区维持,为第1阶段暴雨的发生发展提供了有利条件,中-α尺度对流系统(meso-αconvective system,简称MαCS)在中高层西南气流引导下北上影响川陕交界区形成强降水。500和700 h Pa切变、低层偏南气流维持是导致第2阶段暴雨的重要因素,切变附近对流云团发展合并影响川陕交界形成第2阶段强降水。与第2阶段暴雨中心相比,第1阶段暴雨中心低层水汽含量更高,暴雨区上空上升气流区伸展高度更高、强度更强,影响第1阶段暴雨区的云层更为深厚密实。两个时段强降水中心气块按可逆绝热过程抬升的不稳定度比按假绝热过程抬升更高;两个时段暴雨中心CAPE高值区均分布在低层800~700 h Pa附近,表明800~700 h Pa抬升的气块在绝热过程中受到的浮力均较大;低层有利的不稳定条件和水汽条件相配合,更有利于暴雨的发展。

2003年与2005年淮河流域强降水过程环流特征的对比分析

利用淮河流域气象中心提供的淮河流域降水量资料和NCEP资料对2003年与2005年夏季强降水过程进行了对比分析。结果表明2003年与2005年强降水过程无论是降水分布还是环流形势都十分相似：（1）强降水中心都位于安徽省西北部（2）2003年与2005年南海夏季风建立时间均偏晚；（3）110～125°E之间的西南风气流前沿均位于32．5°N附近（4）在500hPa高度场上，两个年份强降水过程中，副高脊线、588线北界和584线北界位置基本一致，并且在库页岛附近有阻高存在，日本岛附近均有一较强的低槽维持；（5）120°E副高脊线与105°E附近越赤道气流均存在着30dE右的低频振荡，并且越赤道气流的变化要超前于副高脊线的变化。（6）冷空气活动对副高脊线的变化有着重要的影响（7）高低空耦合情况相似。

1998年长江流域洪涝灾害分析

在分析１９９８年长江流域特大洪涝灾害基本情况的基础上，探讨了这次灾害的成因，特别是研究了湖南省洪涝灾害加重与区域性强降雨过程时间变化的关系。指出近年来强降雨过程集中的时段有从５～６月份向７～８月份推移的趋势，造成与上游洪水顶托的机会增多，长江中下游洪涝灾害加重，特别是自８０年代中期以来，这种现象的持续出现，应有更深层次气候变化方面的原因。

透水砖与垫层入渗特性对城市降雨产流的影响研究

为评估透水铺装应用场地的适配性及减灾效果,本文通过室内试验、模型模拟与理论分析的方法,研究了西安地区不同透水砖铺装面层(陶瓷透水砖和生态透水砖)与垫层(均质土、15%和30%碎石混合、砂基四种垫层)组合下的入渗特性及其对降雨径流的调节作用。结果表明:①陶瓷透水砖和生态透水砖都有良好的入渗性能,垫层入渗快慢顺序为砂基垫层、15%碎石混合垫层、均质土垫层和30%碎石混合垫层。砾石含量的适当增加有助于水分的入渗,但是当砾石含量持续增加会阻碍降雨入渗。②透水铺装入渗分透水砖入渗和垫层入渗2个阶段,透水砖入渗阶段累积入渗量与时间符合线性关系;垫层入渗阶段可用Philip公式和Kostiakov模型很好的模拟,且Philip公式拟合结果略好于Kostiakov模型。③两年一遇降雨条件下,透水铺装不会产流;五年一遇降雨频率下仅有30%碎石混合垫层下的透水铺装产流;十年一遇降雨频率下,15%碎石混合垫层、均质土垫层和30%碎石混合垫层均产流;砂基垫层在3种降雨下均不产流。试验所用透水砖及垫层结构均能满足西安地区年径流总量控制率(80%~85%)要求。

极涡、阻塞高压和西伯利亚高压在极端低温事件中的组合性异常特征

选择2008年低温雨雪冰冻灾害和2016年"霸王级"寒潮,利用NCEP/NCAR再分析资料和地面台站资料,采用西伯利亚高压指数、平流层极涡指数与二维阻塞高压指数,分析了两次极端低温过程期间西伯利亚高压、阻塞高压与平流层极涡的组合性异常特征.结果表明,与1970-2005年的气候平均态相比, 2008年西伯利亚高压偏强8.7 hPa,阻塞高压频率偏高50%,极涡偏强190 gpm;2016年西伯利亚高压偏强16.8 hPa,阻塞高压频率偏高约60%,极涡偏强约296 gpm,说明2016年寒潮过程中3种大尺度天气系统的异常比2008年更显著.分析两次极端低温过程中3种大尺度系统的组合性异常特征,发现与1970-2005年气候平均态相比, 2016年寒潮过程期间极涡偏强,北极高空有较强冷空气,北极地表爆发性增温与中高纬阻塞高压的发展,使大量极寒冷的空气在西伯利亚地区积聚,在高空气流的引导下向中国爆发,使中国大部分地区气温短时间内急剧下降; 2008年平流层极涡能量下传,使得阻塞高压长期维持,西伯利亚高压主体也长时间维持,小股冷空气不断东移南下,使中国南部地区维持长时间低温,并与来自南方的暖湿气流交汇,形成长时间的雨雪冰冻天气.

“5.11”桂林暴雨天气过程与雷达回波特征分析

利用常规和非常规气象资料、卫星云图和雷达产品资料等,对2015年5月10~11日桂林市发生的一次暴雨天气过程的成因及雷达回波特征进行了分析。结果表明,这次暴雨过程是高空槽、低层低涡、切变线、低空急流和地面锋面共同影响的结果。过程前期为暖区降水,锋面在影响桂林时,锋面前絮状云系回波容易造成雷雨大风、冰雹等强对流天气;较垂直的锋面过境时,在有利地形的作用下,雷达回波很容易看到飑线形成,强对流天气往往发生在飑线中;山脉阻挡雷达回波时会使回波快速加强,从而使强对流天气明显加剧;强对流天气容易发生在锋面后细长狭窄的强度在60 d Bz以上、高度在13 km以上的回波带状中。当风廓线从高层到低层伸展为深厚的干层区域时,天气趋于稳定,强对流天气结束。

龙门山脉东麓一次强风暴灾害气象特征分析

利用常规加密地面观测资料、L波段探空资料及多普勒天气雷达资料,对2016年5月5日傍晚发生在德阳什邡市的一次强降水超级单体风暴进行了综合气象分析。风暴发生前的垂直探空资料显示出整层大气非均匀结构、中层蜂腰结构、风场整体顺滚流、对流层顶超低温等特征;多普勒雷达观测显示,风暴右前侧出现V型缺口,风暴中层出现有界弱回波区,中气旋从中层向高层及低层发展等强降水超级单体特征;垂直累积液态含水量与垂直累积液态含水量密度的演变特征对于冰雹云的形成与衰减、强降水的产生及地面大风有较好的指示作用。