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。     

短历时可能最大暴雨的一种计算方法

针对短历时暴雨资料较少,尤其针对高效特大短历时实测暴雨资料较少、推求短历时可能最大暴雨PMP较困难,目前尚无成熟的方法可以借鉴,推荐了先推求24 h可能最大暴雨PMP,然后再采用暴雨公式推求短历时PMP方法,并应用于实际工程中,计算结果较为适用合理。     

虎跳峡水电站区间可能最大暴雨的研究

对虎跳峡水电站奔子栏至虎跳峡坝址区间流域可能最大暴雨计算，采用了当地暴雨放大和组合暴雨放大两种方法。其中，当地暴雨放大方法采用了水汽效率放大和水汽风速放大推求可能最大暴雨。为分析组合暴雨放大的合理性，还采用了随机模拟方法推求设计暴雨过程，并与组合暴雨放大的结果进行了对比分析。由计算结果可看出，组合暴雨放大结果比随机模拟方法结果偏大较多，采用此方法对工程设计更安全。但对组合序列的合理性和可能性，欲从理论上得到充分的论证还比较困难。     

变化环境下可能最大洪水计算研究

气候变化与下垫面变化前提下,多因素共同影响明显增加了流域可能最大洪水(PMF)估算难度。为此,提出一种集气候模式结果后处理、气候变化情景下相应可能最大暴雨(PMP)估算及土地利用/覆被变化方案设定、基流/前期影响雨量影响分析、基于相似性的PMP时空展布于一体的PMF计算模式,将其应用于怒江上游。结果表明,基流/前期影响雨量及暴雨时空分布不确定性是影响流域PMF的重要因素,气候与下垫面变化双重驱动对于PMF影响较大,且变幅随着变化程度增强而增大。     

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。     

当地暴雨放大法在香港地区可能最大降水估算中的应用

为给香港地区防洪建设提供科学依据,基于112个气象站1984~2010年共27年的降水资料,采用当地暴雨放大法对可能最大降水进行计算,并将估算结果与频率分析结果、世界点暴雨记录进行比较,验证了该方法的可行性及本次估算结果的可靠性。结果表明,当地暴雨放大法得到的香港地区的可能最大降水是合理的,可为香港地区防汛抗灾提供参考。     

彭泽县可能最大降水量估算方法及评价

以江西省彭泽县为例,选取五个雨量站的1980~2010年共31年的年最大日降水量资料,采用概率论法、当地暴雨放大法和统计估算法对可能最大降水量进行了计算。结果表明,概率论法的计算结果最大,统计估算法的计算结果最小,结合彭泽县的具体情况可知,采用当地暴雨放大法的计算结果较为合理。     

西淠河响洪甸古洪水及频率分析

鉴于洪水频率曲线的稀遇部分定线困难,可能最大洪水上限不易确定,本文用全新世(距今0～10000年)古洪水平流沉积物的顶部高程按水力学方法求得几千年的古洪水流量,井由放射性~(14)C测定古洪水发生的年代,然后加入实测系列及历史洪水进行频率分析计算,使频率曲线的稀遇洪水部分精度大为提高,并为PMP/PMP提供旁证。     

开封市暴雨天气过程预报着眼点分析

为进一步提高暴雨大暴雨预报预测能力,从天气预报实践工作角度出发,利用常规气象资料和数值预报产品分析2016年7月19~20日开封市暴雨天气过程。结果表明,南亚高压发展北上,西太平洋西岸的副热带高压西伸,对流层低槽东移发展成高空低涡,配合地面气旋,东移北上的过程中产生了暴雨天气过程;强降水前湿层很厚,达到400hPa,西南低空急流和东南低空急流提供了良好的水汽通道和能量输送;水汽辐合来自对流层中低层,尤其是850、925hPa贡献最大,位于低涡中心及其切变线附近和低空急流的出口区;强水汽辐合略早于强降水,对强降水有预示作用;强降水前及过程中,暴雨区位于假相当位温和对流有效位能(CAPE)高值区,强降水时段500hPa与850hPa假相当位温差为负值;地面辐合线及强辐合中心为暴雨的产生提供了触发条件。研究成果可为暴雨及大暴雨预报提供参考。     

滨海平原区可能最大洪水计算研究

平原河网区受城市区域空间交错、河湖蓄滞洪区联通、水利工程密布等因素的影响,瞬时单位线、经验公式等传统方法推及可能最大洪水(PMF)存在很大的局限性。为弥补传统方法在平原河网地区的适用性问题,尝试使用水动力洪水演进模型法,并综合考虑水库溃坝、可能最大降雨(PMP)、海洋风暴潮等不同叠加因素的影响,选取典型区域(江苏省连云港市西陬山地区某厂址附近区域)研究多种组合条件下平原河网区域的洪水演进过程,及在特定区域内产生的可能最大洪水,以期为平原河网地区可能最大洪水位的推求及工程设计提供参考。     

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...     

中国可能太阳总辐射的气候计算及其分布特征

本文利用以乌克兰英采夫法确定的可能太阳总辐射辐照度(日平均通量密度)资料,着重分析了使用以公式为基础的理论方法问题,用迭代法解出系数并研究了它的变化特征,建立了它与水汽压的经验关系,检验了它对理论公式的灵敏度和用其反演可能太阳总辐射辐照度的相对误差。结果表明,可能太阳总辐射的理论公式对系数f变化的反应是不太灵敏的,利用水汽压资料算出f值,就可相当精确地反演得到全国各地的可能太阳总辐射。对全国71个日射站可能太阳总辐射的反演表明,它与实测值的平均相对误差仅为4.5％。在此基础上还计算了全国240个站各月的可能太阳总辐射辐照度,并详细地讨论了其时空分布特点。     

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。     

淮河流域旱涝年水汽输送特征分析

基于1951~2007年6~8月逐日NCEP/NCAR再分析资料,计算了淮河流域夏季旱涝年的整层水汽输送通量及散度,以揭示旱涝年相对于正常年的异常水汽输送特征。结果表明,淮河流域洪涝年与干旱年的异常水汽输送通量及散度场均呈反相位变化,洪涝年降水的偏多得益于西南水汽输送的增强和向北输出水汽的减弱及整层水汽输送通量散度辐合,而干旱年降水的偏少是西南水汽输送减弱、大量异常水汽向北输出及整层水汽输送通量辐散共同作用的结果。     

基于改进的统计估算法与暴雨移置法的香港地区4h可能最大降水估算

基于香港地区74站、台湾地区66站和深圳站的雨量资料及4个典型台风暴雨发生期间逐时雨量资料,首先利用改进的统计估算法估算其4h可能最大降水,然后采用分时段地形增强因子法对4个台风暴雨进行分割,去除地形雨分量,最后将概化的辐合雨分量移置到香港地区,与其4h地形增强因子相结合,估算出香港地区4h可能最大降水。结果表明,改进的统计估算法和暴雨移置法估算得到香港地区4h可能最大降水分别为558.5、516.7mm,均高于香港地区4h暴雨纪录。经分析比较,估算结果均比较合理、可靠。     

SWMM模型在城市排水系统规划建设中的应用

鉴于城市化的飞速发展、极端降雨事件的频繁发生,以及城市地区现状排水设计标准偏低,从而导致城市地区暴雨内涝现象频发,借助ArcGIS数据处理工具,基于SWMM模型,对拟建的开封市运粮河组团项目区的雨水管网系统进行概化,模拟了多种情景下城区规划雨水管网系统运行状况,分析了不同雨型和重现期暴雨情景及不同城市化水平下的暴雨内涝情况,并采取低影响开发(LID)设施对研究区的雨洪控制效果进行模拟与评估。结果表明,SWMM模型可以对规划方案进行初步校核,在规划区具有良好的适用性;低影响开发措施的合理应用可有效控制城市洪水,从而在一定程度上提高城市抵抗大暴雨的能力。     

珠江流域水汽输送特征分析

基于NCEP/NCAR逐日再分析资料及同期逐日降水数据,分析了珠江流域1981~2010年多年平均状况下水汽含量、水汽输送通量和水汽输送通量散度特征,并与流域降水分布特征做了对比分析。结果表明,多年平均水汽含量与年降水量空间分布较为一致,均从西北向东南逐渐增大,而降水时空分布更为复杂;水汽输送季节变化特征具有过渡性和周期性,与水汽输送通量散度变化特征相一致,与降水的季节变化相对应。     

黄河内蒙古段十大孔兑产沙量估算模型分析

基于十大孔兑已有实测资料,分析了研究区域范围内暴雨强度、十大孔兑河床床沙质组成及流域面积等因素对十大孔兑产沙的影响。结果表明,十大孔兑在产沙原理和模式上具有相同的共性,而在单次洪水过程中,各孔兑产沙量不同主要是受降雨、流域面积两因素的影响。由此采用最小二乘法,构建了孔兑输沙估算模型,利用已有的孔兑实测资料推算其他无观测资料的孔兑输沙量,推算结果表明该估算方法有效可行。     

影响地面太阳辐射及其谱分布的因子分析

针对目前全球变暗(明)的热点问题,利用一个高光谱分辨率的辐射传输模式,计算了全球42种大气下到达地面的太阳辐射通量及其在近红外、可见和紫外各光谱区间的比例,详细分析了大气内部因子(水汽和臭氧、云和气溶胶等)以及外部因子(太阳天顶角和地表反照率)对它们的影响.结果表明:中低云对地面太阳辐射通量及其谱分布有很大影响,高云的影响很小.水汽和臭氧的敏感性试验表明,水汽对地面近红外辐射的影响较大,而臭氧对可见和紫外辐射的影响较大.气溶胶对地面太阳辐射的影响仅次于大气的吸收作用,是不容忽视的.此外,太阳天顶角和地表反照率都会对地面太阳辐射通量及其谱分布产生重要影响.     

新疆地区的大气水特征分析

应用NCEP/NCAR再分析资料,对新疆天山南北的水汽含量和水汽输送通量进行了分析.结果表明,受地形影响,天山南北各有一个水汽含量的高值中心,其分布与环状地形的分布一致;新疆北部、内蒙古和蒙古国地区形成了相对的水汽输送高值中心,而新疆南部、青藏高原北部地区形成相对的水汽输送低值中心.