2023年夏季我国气候异常特征及成因分析

2023年夏季,我国气候特征整体表现为“温高雨少”,区域性、阶段性高温、旱涝等气象灾害明显。降水的空间分布差异显著,主要多雨区位于我国北方,松花江、海河流域出现严重汛情。生成和登陆台风频数均较常年同期偏少,但北上台风却对京津冀等地造成极其严重的雨涝灾害。2023年夏季我国气温为1961年以来历史次高,北方地区暖异常明显,华北、西北等地区阶段性高温热浪尤为突出。华北、东北地区降水偏多是由不同环流系统造成的。其中,华北南部降水异常偏多主要由7月底至8月初一次极为罕见的天气尺度持续性极端降水过程所致,台风杜苏芮和卡努外围环流与异常偏西、偏北的西太平洋副热带高压相配合,再加上太行山东麓的地形效应是其主要原因。盛夏东北东部异常偏南风引导的水汽输送在整个对流层都异常偏强,造成东北北部和东部降水明显偏多,这一异常环流与初夏巴伦支海海冰密集度减小及盛夏西北太平洋海温异常偏暖均有一定关联。

木麻黄基干林带对台风“杜苏芮”的防风效应

为了解海防林对台风的防护效应,以惠安赤湖国有防护林场监测站收集的“杜苏芮”台风登陆前后的气象数据为材料,分析了台风登陆前后近地层的风速、风向、湍流强度、防风效能和气流加速率等的特征规律。结果表明:(1)台风登陆前后的平均风速和风向时程变化特征满足了台风眼区经过的条件,平均风速曲线呈“M”形双峰分布,通过采集到的台风眼区、眼壁和外围强风的完整风况数据,完整展示了台风经过林带前后风速、风向的演变过程。(2)湍流强度的时程整体变化趋势随着台风靠近和离去呈现增大-减小-剧增-回落的过程,尤其台风后风圈影响的区域,湍流强度剧烈增大,强度可增大2倍以上。(3)向岸风在垂直方向上,弱风或强风的防风效能随高度增加而降低,高度相同,林带后弱风的防风效能小于强风;水平方向上,林内及林带后1H和5H处防风效能最好,在高度3 m平均防风效能为49.57%~93.93%,在高度9 m平均防风效能为44.04%~90.10%。离岸风在垂直方向上,随着气流靠近林带,弱风或强风的气流加速率随高度增加而增大,林带后1H高度3 m气流加速率平均为0.2193,高度9 m气流加速率平均为0.3242,林内气流加速率达到最低值;而风越过林带后,弱风风速恢复到88%左右,强风的气流则有个加速的过程。

“23·7”特大暴雨对河北平原玉米产量的影响研究

洪涝是一种破坏力巨大的自然灾害,对粮食生产构成严重威胁。受台风“杜苏芮”和“卡奴”的影响,2023年7月29日至8月1日京津冀地区出现百年一遇的特大暴雨洪水灾害,给京津冀地区造成了重大损失,导致部分农田几乎绝收。为评估极端暴雨事件对当地粮食产量的影响,本研究使用MODIS MOD09GQ数据分析了暴雨前后的归一化植被指数(NDVI)变化,据此划定了本次暴雨造成的受灾农田区域(主要在河北平原)及其受灾程度,同时结合2016—2020年玉米种植空间分布、农业统计数据和NDVI数据,估算了受灾农田区域未发生暴雨和发生暴雨后两种情景下的玉米产量,进而评估了本次暴雨造成的玉米产量损失。主要得到以下结果:1)暴雨发生后,河北平原受灾农田区域的NDVI普遍减少0~0.35,相比之下,未受灾农田区域的NDVI均有所增加。2)本次强降雨导致河北平原约24万hm^(2)农田受到影响,绝产面积约13万hm^(2),减产面积约11万hm^(2)。3)蓄滞洪区周边的22个县(市、区)是本次暴雨的主要受灾区域,据回归分析结果,本次暴雨可能造成的玉米产量损失多达22万t,且92%的产量损失是由作物绝产所致。本研究为遥感手段估算极端降雨导致的粮食减产提供了一个快速且可靠的计算框架,同时强调了极端降雨对粮食安全的巨大威胁。

“23.7”河北罕见特大暴雨过程降水演变与中尺度特征分析

2023年7月29日至8月2日,受台风“杜苏芮”北上减弱低压影响,河北出现罕见特大暴雨天气过程(以下简称“23.7”暴雨过程),其中位于冀南的邢台市梁家庄自动站52 h累积降水量高达1003.4 mm。利用常规地面与探空资料以及区域自动站资料、雷达拼图与ERA5再分析资料等,对“23.7”暴雨过程的降水演变特征、环流形势与环境条件、中尺度特征进行了初步分析。结果表明:此次暴雨过程具有持续时间长、累计雨量大、覆盖范围广等特征;台风“杜苏芮”登陆北上后,受500 hPa华北北部“高压坝”阻挡而停滞,河北大部地区整层水汽总量达到其气候平均态的2倍以上,环境大气具有低的抬升凝结高度和自由对流高度及一定的对流不稳定能量,以及850 hPa倒槽切变线稳定少动提供的持久辐合抬升条件,使得降水回波长时间维持在河北西南部太行山前和河北中部。边界层东南风急流伴随台风倒槽向北发展,急流核风速在河北中部超过22 m·s^(-1),大暴雨过程中地形作用明显。边界层急流影响河北西南部期间,回波强度30~40 dBz、质心高度低于6 km的多个对流单体先后移过梁家庄站上空,造成梁家庄站累计出现24 h的短时强降水;边界层急流北移后,8 m·s^(-1)左右的偏东风使太行山前层积混合云降水回波继续长时间维持造成雨区重叠,是梁家庄站52 h累积降水量超过1000 mm的主要原因。

“杜苏芮”台风期间厦门港小型船只避风场所选择分析

针对“杜苏芮”台风期间厦门港内小型船只避风场所选择的实际情况进行调查,分析总结小型船只避风场所选择特点、避风坞使用和管理存在的不足,提出优化船只进出坞流程、对现有避风坞内进行分区停泊管理及建设客船/小型油船专用避风坞等建议,供相关管理部门参考。

社交媒体数据分析在台风灾害管理中的应用潜力探究——以台风“杜苏芮”对福建省的影响为例

社交媒体的迅猛发展为灾害管理领域引入新的理念与技术手段。文章回顾了社交媒体数据的特性及其在台风灾害管理中的应用潜力和价值,为灾害管理领域提供新的研究视角。并以2023年台风“杜苏芮”对福建省的影响为例,运用LDA主题建模方法分析新浪微博台风灾害期间的发文数据,探究社交媒体数据在灾害管理中的应用潜力。结果显示,微博平台活跃度与灾害事件发展进程相关;不同类型用户在灾害发生过程中关注焦点有所差异,个人用户更倾向于关注生活设施恢复和救援物资供应情况,而组织用户侧重于灾情传播和应急处置;主题内容演化分析能反映各城市在灾害管理不同阶段内应急响应和公众关注需求的动态。未来研究可从结合多源数据、利用机器学习和深度学习技术提升主题信息提取的准确性、探索社交媒体数据在灾后紧急救援和基础设施保障需求中的应用等角度展开。

Analysis of Heavy Precipitation Event in Northeast China from August 1 to 5, 2023

This study delves into the multiple weather systems and their interaction mechanisms that caused the severe rainfall event in Northeast China in early August 2023. The analysis reveals that the atmospheric circulation in the mid-to-high latitudes of the Eurasian continent exhibited a significant “two troughs and two ridges” structure, with Northeast China located precisely in the peripheral region of the subtropical high, significantly influenced by its marginal airflows. Additionally, the residual circulation of Typhoon “Doksuri” interacting with the subtropical high and upper-level troughs significantly increased the rainfall intensity and duration in the region. In particular, the continuous and powerful transport of the southwest jet provided the necessary moisture and unstable conditions for the generation and development of convective systems. The rainfall event resulted in nearly 40,000 people affected and crop damage covering an area of approximately 4000 hectares, demonstrating the severity of extreme weather. The study emphasizes that strengthening meteorological monitoring and early warning systems, as well as formulating and improving emergency response mechanisms, are crucial for reducing potential disaster losses caused by heavy rainfall. Future research can further explore the interaction mechanisms among weather systems, limitations of data sources, and the connection between long-term trends of heavy rainfall events and global climate change.

海河“23·7”流域性特大暴雨洪水水文测报成效、存在问题及对策

在防御海河“23·7”流域性特大暴雨洪水过程中,水文系统加强会商研判,强化监测预报、预警、预演、预案,提供了强有力的水文测报支撑。总结了“23·7”流域性特大洪水特点、雨水情监测预报经验及其在洪水防御中发挥的作用,通过分析总结此次洪水中水文监测预报暴露出的短板问题,提出加快推进海河流域雨水情监测预报“三道防线”建设、持续提升水文测报能力、加强水利测雨雷达技术研发与应用、强化“四预”支撑、推动涉水工程信息及时共享等下一步对策建议。

河北“23.7”极端暴雨过程特征及成因初探

2023年7月29日—8月1日,河北省发生了致灾严重的极端暴雨事件,气象观测站3 d(72 h)最大累计降水量为1003.4 mm(邢台临城梁家庄),河北、北京多站突破了历史纪录。利用高空、地面、卫星云图和多普勒天气雷达等观测资料以及ERA5再分析资料,对此次极端暴雨的极端性和成因进行了初步分析。结果表明,此次极端暴雨过程是在对流层高、中、低层以及中、低纬度多尺度大气系统共同作用,并叠加地形影响下产生的。(1)中纬度大陆高压东移并与北上西进的副热带高压连通,在河北北部形成稳定的西北—东南向高压坝,台风“杜苏芮”登陆后北上西行到河南境内时,受阻于高压坝,速度减慢,导致台风残涡降水长时间维持。(2)台风“杜苏芮”北上自身携带的水汽以及副高南侧的台风“卡奴”远距离输送的水汽,为河北极端暴雨的发生提供了充足的水汽;台风北上减弱过程中结构不变,边界层东北风急流和东南风急流辐合,加上太行山地形的辐合抬升作用,共同为极端降水提供了强盛的动力条件。(3)太行山中段的强降水时段集中在29日夜间至30日夜间,主要是减弱台风残涡的螺旋雨带、东到东北风急流在迎风坡抬升以及喇叭口地形、“狭管效应”增强辐合共同作用所致,250 mm以上的强降水出现在太行山东麓300~800 m的迎风坡上,以稳定性、低质心的暖云降水为主。(4)与太行山中段的极端降水相比,太行山北段的降水时间更长,主要降水时段集中在29日夜间至31日夜间,250 mm以上的强降水范围更大,既包括北段山脉东麓300~600 m的迎风坡一侧,也包括相邻的东部平原,但迎风坡上的降水强度小于太行山中段迎风坡,而平原地区的降水强度则高于太行山中段迎风坡。强降水主要受与山脉平行的东北急流和东南急流辐合以及地形作用所致,山脉东侧浅山区和平原降水对流性更强。(5)此次极端降水的水汽、动力、热力等物理量场都表现出了较强的极端性,偏强2~6倍样本标准差。

“23·7”华北特大暴雨过程的基本特征与成因初探

2023年7月29日08时—8月2日08时(北京时),华北地区出现历史罕见的特大暴雨,造成严重灾害。利用常规高空和地面、FY-4A卫星红外云顶亮温(TBB)等观测资料以及ERA5再分析资料对此次天气过程的降水实况特征和成因进行了分析。结果表明:此次过程的累计降水量、降水持续时间等在华北地区均具有显著极端性;北京西部、河北中部和西南部等多地出现特大暴雨,累计降水量超过400 mm,局地达1000 mm以上,降水极值多分布于太行山东麓;根据FY-4A卫星TBB、逐小时降水量和主要影响系统的演变特征,强降水可分为三个阶段,第一阶段降水范围和累计降水量最大,第二阶段对流性最强,多站出现100 mm·h^(-1)以上的极端强降水。此次特大暴雨过程发生在台风残涡北上停滞的稳定环流背景下,台风“杜苏芮”和“卡努”提供了持续而充沛的水汽和能量,高空辐散与低层强辐合提供了稳定而强大的动力条件,偏东气流在太行山东麓强迫抬升,使降水增幅并持续。

台风“杜苏芮”(2305)引发福建极端强降水的特征分析

台风“杜苏芮”(2305)是1949年至2023年9月登陆福建第2强台风,引发福建极端强降水。利用双偏振雷达、FY-4A等多源观测资料分析了福建强降水发展的主要特征,指出2个明显的降水阶段分别由台风眼壁与内螺旋雨带、台风外螺旋雨带造成。“杜苏芮”登陆后眼壁附近中β尺度对流云团发展,云团低层以大雨滴为主,对流云团分裂进入内螺旋雨带中发展为线状对流,数密度更高的较大雨滴产生极端雨量。而台风移出福建后外螺旋雨带后部对流组织化,形成带状中尺度对流系统,通过“列车效应”持续影响福建沿海,产生极端强降水,高浓度小雨滴是主要的云微物理特征。降水与鹫峰山、戴云山地形密切相关,向东开口的喇叭口地区利于形成强降水中心。

2023年夏季海洋天气评述

2023年夏季(6—8月)大气环流特征为:北半球极涡呈偶极型分布,极涡强度较常年偏弱,欧亚地区及西北太平洋500 hPa槽脊位置与常年相近,副热带高压较常年平均偏西且略偏南,强度偏强,范围偏大。6月,我国东部和北部近海海域出现3次海雾过程,7月和8月无大范围海雾过程。西北太平洋和南海生成台风10个,个数较常年同期偏少,平均极值强度显著偏强。6月生成1个远海转向台风;7月生成3个台风,其中2个台风登陆我国;8月台风活动频繁,生成台风6个,其中有2个在9月登陆我国。全球其他海域有20个编号的热带气旋生成。我国近海出现6次8级以上大风过程,其中热带气旋影响5次,江淮气旋入海影响1次。浪高超过2.0 m的大浪过程发生12次。西北太平洋和南海海面温度较常年平均偏高,台风活动对海浪和海面温度分布影响显著。

台风“杜苏芮”(2305)的主要特点及路径和强度预报难点分析

通过总结2023年第5号台风“杜苏芮”的主要特点,并对主要的预报难点问题进行分析和研究,得出以下主要结论:(1)“杜苏芮”登陆强度强,是2023年截至10月登陆我国最强的台风,登陆后在陆上长时间维持,造成福建、安徽等地多站点风雨观测突破历史极值,黄淮、华北等地出现历史极端强降雨天气。(2)在“杜苏芮”生成初期,由于副热带高压受到多系统的影响,数值模式对于“杜苏芮”台风东侧新生热带扰动的强度、位置预报存在偏差,是产生较大路径预报偏差的原因。(3)“杜苏芮”登陆前形成双眼墙结构增加了登陆强度预报的难度,有利的形势条件和多源观测资料的应用为台风强度预报提供了良好的支撑。(4)“杜苏芮”登陆后,来自西南季风和第6号台风“卡努”共同的水汽输送、太行山地形作用以及移动路径上弱的垂直风切变均有利于台风减弱后的低压环流长时间维持。

CMA数值模式对台风“杜苏芮”(2305)的预报性能分析

2023年第5号台风“杜苏芮”海上维持超强台风时间长达约72 h,登陆福建时为强台风级,登陆后维持时间长达22 h,给我国近海、沿海和内陆地区造成了严重的风雨影响。各家数值模式预报出现较大分歧,给综合预报造成较大困难。为了更好地对模式做出解释应用,重点检验中国气象局区域台风数值预报系统(China Meteorological Administration_Regional Mesoscale Typhoon Numerical Prediction System,CMA-TYM)和中国气象局全球同化预报系统(China Meteorological Administration_Global Forecast System,CMA-GFS)的路径和强度预报在“杜苏芮”预报过程中的表现,并采用欧洲中期天气预报中心(European Centre for Medium-Range Weather Forecasts,ECMWF)和美国国家环境预报中心(National Centers for Environmental Prediction,NCEP)预报与之对比,从而找出国产模式的优势和不足。检验结果发现,CMA-TYM路径预报误差与NCEP相近,大于ECMWF和CMA-GFS。在台风生成初期,CMA-TYM对其移动方向预报出现较大偏差,明显偏向了实况路径的右侧。23日开始的路径预报对登陆点把握良好,误差主要由对移动速度的预报偏快造成。CMA-TYM对快速加强过程的预报效果较其他模式具有显著优势。CMA-GFS的路径预报质量较好,平均误差略大于ECMWF,但小于NCEP和CMA-TYM,尤其是对长时效预报具有较好的可参考性,但对强度预报明显偏弱。

GPM卫星资料在分析“杜苏芮”台风降水结构中的应用

利用GPM卫星探测的数据产品2A-DPR和1C-GMI以及三亚市30个自动气象站降雨数据对2017年第19号台风"杜苏芮"的降水率、雨顶高度、降水类型、降水微波信号、云水路径、冰水路径、降水三维结构等特征进行了分析。结果表明:"杜苏芮"加强阶段,近地面降水率主要集中在20. 0 mm·h-1以下,部分区域为40. 0～100. 0 mm·h-1,最大值高达299. 8 mm·h-1;雨顶高度集中在6～10 km,最大为12 km;降水率和雨顶高度的大值区均处在台风外围的螺旋雨带中;台风降水中层云降水占68. 5%,对流降水占27. 1%,对流云降水的平均降水率是层云降水的3. 2倍;低频(18. 9 GHz)、中频(89. 0 GHz)和高频(183. 31±8 GHz)的微波亮温表明台风云系中存在大量的水粒子和冰粒子,且高频对冰粒子的探测更为敏感;台风螺旋云带中对流发展旺盛,且存在大量的降水柱,近地面降水率较大的区域所对应的降水柱也较为密实,降水柱的高度也比较高。