2018年8月石家庄市两次强降水分析

基于高时空分辨率的地面自动气象站资料、多普勒雷达资料、VDRAS反演资料及NCEP再分析资料等,采用中尺度分析和动力学论断方法对2018年8月11、12日两次强降水进行触发机制和中尺度对比分析。结果表明,"8.11强降水"与"8.12强降水"均发生在副热带高压外围西南暖湿气流中,"8.12强降水"伴有蒙古国分裂南下冷空气。强降水对应的雷达反射率因子回波为一条40dBz及以上回波带,回波移动方向与回波带轴向一致,形成"列车效应",径向速度图中风向辐合及"逆风区"与强降雨时段配合较好。强降水触发机制为地面辐合线、露点锋和低压系统;大气层结表现为低抬升凝结高度和自由对流高度、较强对流有效位能和深厚的暖云层;低空急流利于水汽和能量的输送。     

复杂地形对山西省区域性暴雨的数值模拟试验

为探究山西省复杂地形对暴雨的影响,利用中尺度天气模式WRF对2013年7月9～10日山西省特大暴雨天气过程进行模拟分析,基于山西省地形设计了3组地形敏感性试验,分析了地形对此次极端强降水的影响。结果表明,山西省复杂地形对暴雨特征(暴雨中心、暴雨强度)影响非常显著,当增高地形后,暴雨中心的垂直螺旋度大值区的区域明显变大,扰动位温大值区向东偏移,山西省南部水汽辐合增强,而当地形降低后,垂直螺旋度则明显缩小甚至消失,扰动位温也明显降低,中部水汽辐合增强。并结合动力条件、热力条件和水汽条件,阐述了山西省地形对暴雨发展过程的影响。     

基于WRF模式的好溪流域致洪暴雨千米尺度预报研究

鉴于好溪流域内多山地和丘陵,梅汛期和台汛期常突发强暴雨,致使其千米尺度下的数值预报难度较大的问题,选取好溪流域2015～2020年的10场致洪暴雨事件,利用中尺度数值天气预报模式WRF和GFS预报数据进行6、30、54 h的回顾性预报,并测试了5种云微物理参数化方案的敏感性。结果表明,在千米尺度下,WRF模式模拟的降雨量偏小,对山区的预报效果优于河谷地区;Lin方案的整体预报效果最佳,而WSM3方案最差;选取的10场极端降水事件受到台风和西南低空急流等异常天气的影响,Lin方案和WSM5方案适用性较好;WRF模式对暴雨的预报效果优于大暴雨。研究结果对于提高山区小流域致洪降雨的模拟和预报精度具有借鉴意义。     

一种基于WRF模式的可能最大暴雨估算新方法

数值天气模式能通过大气物理方程概化气象因子与暴雨关系,基于此模式的暴雨因子放大法已成为估算可能最大暴雨(PMP)的重要途径。考虑到风速在地形作用下能够影响水汽垂直运动,进而与水汽辐合共同影响降雨,增加风速作为放大因子,提出了基于WRF模式的水汽风速放大法估算PMP,即通过大量敏感性试验,研究水汽、风速放大的垂直层数、水平范围、倍比,诊断水汽、风速因子与PMP的正相关性,同时通过因子组合放大确定能产生最大降雨的最恶劣暴雨情景。将其应用于湖北咸宁核电厂暴雨预测中,与基于线性假定的传统水汽风速放大法相比,该法从因子放大后暴雨特征的同向增强效应角度确定最不利暴雨,更为科学合理。     

冬小麦需水关键期的降水预报评估与应用对策分析

有效利用冬小麦需水关键期的降水预报是充分利用自然降水并达到节水灌溉的有效策略之一。基于蚌埠市气象台2007~2013年冬小麦需水关键期(3月11日~5月31日)的24~120h降水预报和地面降水观测资料,采用正确率、风险评分、概率统计以及相对特征运行曲线(ROC曲线)四种方法检验评估降水预报的准确率,并分析其在冬小麦需水关键期节水灌溉决策中的应用。结果表明,降水预报对无雨天气或弱降水过程的预报准确率较高,对强降水天气过程的预报,总体上表现为预报量级偏低,但对降水过程具有识别能力;预报为小雨及以下量级时,可按照冬小麦的实际需水量进行灌溉,预报为中雨及以上量级时,可适当推迟灌溉;随着预见期延长,预报准确率整体呈下降趋势,灌溉时应根据最新天气预报和降水实况,重新确定灌溉策略,制定合适的灌溉量。     

崇礼赛区地形影响降水特征分析

利用崇礼赛区4个气象观测站点地面气象资料、微波辐射计资料、NCEP再分析资料和赛区地形资料等,分析了赛区地形对降水的影响.结果 表明,引起崇礼赛区降水的天气类型有低涡型、低槽冷锋型和西北气流型;降水次数、总降水量、降水增加率和小时最大降水量均随海拔高度升高而增加;西北气流型降水地形抬升能力最强为23.9％,低涡型降水量...     

短历时暴雨频率分布及暴雨公式研究

短历时暴雨频率分布及暴雨公式作为城镇雨涝和小流域设计洪水计算的重要基础模型,可为城市排水系统规划设计和小流域山洪灾害防治等提供依据.以宝鸡气象站为例,选取1981?2017年11个短历时统计时段的年最大暴雨量资料,采用线性矩法估计参数,分析常用的13种频率分布在短历时暴雨频率计算中的适应性;分别基于实测雨强和最优频率分...     

PMP估算中地形对山地暴雨增幅作用的影响

在山区可能最大降水(PMP)估算中,当确定移置附近气候相似区某场灾害性特大暴雨后,就必须定量估算山地地形对暴雨的增幅作用,以便在移置之前定量消除地形对被移置暴雨的影响。为了定量估算辐合雨分量及其时空分布形态,以福建莆田地区和香港地区两场不同类型的暴雨为例,基于福建东南沿海地区84个站点和香港地区77个站点1、3、6、12、24h的5个时段的历史年最大雨量资料和实测降雨资料,应用"分时段地形增强因子(SDOIF)"暴雨分割技术分割香港20080607和莆田19991009两场暴雨,探讨山区暴雨期间地形对暴雨的定量影响及其空间分布模式。研究发现山区地形对暴雨有着增幅作用,且随历时增加而逐渐增强,越靠近暴雨中心增强幅度也越显著。同时地形增强因子也受高程的影响,低海拔处地形增强因子的增速高于高海拔处。经暴雨分割后的辐合雨空间分布形态与实测降雨的形态也基本一致。可见基于极值暴雨历史系列统计特性分析及暴雨天气背景和地形地貌特征分析相结合的SDOIF暴雨分割技术,能够有效地反映特定地形对暴雨的增幅作用及其空间分布形态,为山区暴雨移置提供了可靠依据。     

基于NCEP GFS与JMA GSM预报场的WRF模式风速预测效果对比

基于NCEP GFS、JMA GSM两种预报场资料,设计了4组模拟试验,分别采用WRF3.4/3.4.1模式预测了2014年5月23～26日、9月22～25日两个时段（再细分为6个子时段）香港地区近地层10 m高处的风速,并选用15个地面自动气象站及1个探空站垂直风廓线实测数据对预测结果进行检验。结果表明,在稳定天气条件下,NCEP、JMA预报场均能较好地反映近地面风速的日变化过程,所预测的10 m高处风速的RRMSE值相差不大,NCEP预报场预报的风速变化趋势相对较准;近地层垂直风速廓线模拟中NCEP预报场优于JMA预报场,JMA预报场模拟风速廓线走势存在失真现象;更新YSU模式能小幅改善夜间地表风速模拟效果,但对风速廓线走势影响不大。     

最不利停机状态下兆瓦级风力机风驱雨分布特性研究

为系统探索此类风力机风雨分布特性,设置不同风速及降雨参数,以中国某1.5 MW风力机为工程背景,建立三维塔筒-机舱-叶片一体化刚体模型,采用欧拉-拉格朗日方法,展开风雨联合数值模拟,从雨滴着点分布特征、雨滴速度分布特性与雨荷载3个方面进行分析。研究表明,风力机下部叶片在中等风速暴雨雨强工况下着点比例最高;雨滴粒径集中范围随风速的增大而逐渐偏向较大粒径;叶片下部在低风速工况下,随雨强的增加,其雨滴末速度逐渐朝高风速方向迁移,叶片上部此类迁移现象更为明显;相同风速等级下,雨荷载随雨强的增加而显著升高;中等风速强大暴雨工况下雨荷载9种工况中的雨荷载极值。     

辽宁省场次暴雨时空分布特征研究

基于辽宁省基础水文数据库,选取资料完整可靠的481处雨量站作为代表站,筛选出1965～2014年间最大点降水量超过200mm的超标准暴雨124场,采用线性倾向估计、M-K检验、小波分析、克里金插值等技术,系统分析了辽宁省场次暴雨时空分布特征。结果表明,辽宁省超标准暴雨年发生次数在0～6次/年之间,年际变化基本持平,并呈现出3～5、13～15年2个主要周期;年内尺度上,超标准暴雨集中发生于7～8月,且主峰降水多集中于24h之内;空间分布上,暴雨中心多位于东南部地区,出现频次由东南部向西北部递减。暴雨中心位于辽西地区的场次暴雨多发生于7月;暴雨中心位于辽东地区的场次暴雨在7、8月均有发生,且位于东南部地区的暴雨多发生于8月。     

黄河中上游多源降水数据精度评估

为研究黄河中上游遥感降水数据的可替代性,以2001~2010年站点实测降水数据为依据,采用相关系数、均方根误差和平均误差三个指标,分别从年、季、月尺度对14种卫星降水数据进行精度评价,并以水系为空间单元对极端降水事件进行评估。结果表明,在年、季、月尺度上,ITPCAS的精度均相对较高,GSMaP、PERSIANN的精度最低。季节上,降水数据均易高估春、夏季暴雨以下降水,低估暴雨以上降水;均易高估秋季大雨以下降水,低估大雨以上降水。对于极端降水,GSMaP、CHIRPS呈严重高估,PERSIANN呈严重低估;区域上,甘宁、内蒙水系各数据集对极端降水的评估与实测降水的一致性较强,其余水系中各数据集对极端降水评估的精度差异较大。     

黄河中上游多源降水数据精度评估

为研究黄河中上游遥感降水数据的可替代性,以2001~2010年站点实测降水数据为依据,采用相关系数、均方根误差和平均误差三个指标,分别从年、季、月尺度对14种卫星降水数据进行精度评价,并以水系为空间单元对极端降水事件进行评估。结果表明,在年、季、月尺度上,ITPCAS的精度均相对较高,GSMaP、PERSIANN的精度最低。季节上,降水数据均易高估春、夏季暴雨以下降水,低估暴雨以上降水;均易高估秋季大雨以下降水,低估大雨以上降水。对于极端降水,GSMaP、CHIRPS呈严重高估,PERSIANN呈严重低估;区域上,甘宁、内蒙水系各数据集对极端降水的评估与实测降水的一致性较强,其余水系中各数据集对极端降水评估的精度差异较大。     

多源降水信息在海河流域洪水预报中的应用

将气象数值预报降水格点信息、雷达反演降水信息插值到实测雨量站点中,分别通过覆盖、插补方式将插值的雨量信息统一整合到标准的实时水雨情库中,从而实现与该站点实测信息的融合,从降雨数据层面实现了测站的历史、实时、未来降水信息的统一。在此基础上,利用现有水文预报系统进行多源降水信息支持下的洪水预报,在确保一定精度的前提下,延长了洪水预报的预见期。将该方法应用于2012年海河流域洪水预报和防洪调度中,取得了较好的效果。     

The blowout limit of a jet diffusion flame in a coflowing stream of lean gaseous fuel-air mixtures

The blowout limit of a circular jet diffusion flame in a low velocity coflowing stream of air is extended significantly by the introduction of a small amount of some fuel vapor in a surrounding flow. The jet fuels employed were methane or hydrogen, while the coflowing stream contained, in turn, methane, hydrogen, propane, or ethylene. The widening of the flame blowout limit could be correlated to the concentration of the fuel in the surrounding stream relative to the corresponding concentration that caused a flame flashback within the surrounding stream in the presence of the jet flame.Moreover, the blowout limit of the flame of a jet of methane containing significant proportions of a diluent such as nitrogen was also extended markedly by the presence of fuel in the surrounding stream. As expected, when carbon dioxide was the diluent in the central jet instead of nitrogen, relatively higher fuel concentrations were needed in the coflowing stream to provide the same jet blowout velocities.     

Effects of CO2 dilution on the interactions of a CH4–air nonpremixed jet flame with a single vortex

We carried out numerical simulations to understand how CO₂ dilution in either fuel or oxidizer stream changes the flame-vortex interactions in terms of hydrodynamic effects in CH₄–air nonpremixed jet flames. The simulation used a time-dependent, axisymmetric computational model and a low Mach number approximation. Reaction rates were calculated from a two-step global reaction mechanism that considered six species. Studies were conducted with fixed initial velocities for three different cases of CO₂ introduction: (1) without dilution, (2) dilution in a fuel stream, and (3) dilution in an oxidizer stream. A single vortex was generated by an axisymmetric jet driven of cold fuel, after a flame development was reached to quasi steady-state condition. The simulation shows that CO₂ dilution in a fuel stream leads to a slightly increased vortex radius and more entrainment of surrounding fluids compared to the other dilution methods tested. Thus, dilution of CO₂ in a fuel stream enhances the mixing inside a single vortex and increases the stretching of the flame surface. The vorticity transport equation budgets were examined to reveal the mechanisms of vortex formation in the presence of CO₂. In the stage of vortex formation, vortex production due to baroclinic torque and vortex destruction due to volumetric expansion were found to be greater in the case of CO₂ dilution in a fuel stream than in the other dilution cases. However, after vortex formation, there terms showed the opposite tendencies.     

基于聚类分析的短历时暴雨雨型研究

暴雨雨型直接影响着洪峰流量的大小及洪水过程,研究暴雨雨型可为防洪排涝、山洪灾害防治提供科学依据.根据陕西省宝鸡气象站1981～2017年自记降雨资料,采用Ward聚类分析法对120场暴雨做了分类研究,从多角度分析了雨型的发生规律,初步探讨了雨型与山洪内涝的关系.结果 表明,聚类分析法在雨型分类中具有较好的适用性;宝鸡气...     

GFS预报在大伙房水库分级利用方式中的应用

以综合利用水库群工程为背景,分析了美国全球预报系(GFS)发布的降雨预报信息利用方式及其可利用性,进而对大伙房流域2001～2007年17场洪水后未来10 d的预报降雨量和实际降雨量进行分析比较.结果表明,雨后大伙房水库流域GFS降雨预报信息精度更高,结合短期降雨可用于水库群调度决策.