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作者：张之贤兰州大学

学位级别：硕士

短时强降水的研究一直是一个热点问题,而关于它的预报则是天气预报中一个很难但又很重要的问题。首先对2010年“8.8”舟曲特大山洪泥石流灾害的特征和成因进行了分析;利用2009-2010年陇东南地区的小时降水和雷达、探空资料,分析了降水... 详细信息

短时强降水的研究一直是一个热点问题,而关于它的预报则是天气预报中一个很难但又很重要的问题。首先对2010年“8.8”舟曲特大山洪泥石流灾害的特征和成因进行了分析;利用2009-2010年陇东南地区的小时降水和雷达、探空资料,分析了降水的时空分布特征,进行了陇东南地区短时强降水的雷达回波特征和定量反演降水的研究,并对面雨量进行估算,研究了在强降水和无降水时中尺度物理量分布规律,确定了物理量阈值;最后通过使用2006-2011年的降水、探空和陆面资料,分析了在对流降水时的边界层特征和陆面过程特征。主要结论如下： (1)通过利用舟曲气象和地质资料分析了“8.8”舟曲特大山洪泥石流灾害的特征和成因。这次泥石流是在舟曲特殊的地质地貌和地理环境下,由于前期干旱,突遇强降水而发生的一次特大地质灾害。崩塌、滑坡、地震和人为因素,特别是“5.12”汶川地震,较大程度上破坏了舟曲地质,为泥石流提供了丰富的物质来源;前期干旱在一定程度上加剧了这次灾害;超历史极值的强降水是触发泥石流的直接因素。通过对舟曲气候研究发现,7、8月降雨频繁,过程雨量大,尤其8月上旬大雨发生频率最高,应密切关注可能引发的地质灾害。天气学分析表明这次强降水是在高空冷平流入侵,与700hPa切变线配合,由地面冷空气扩散触发对流不稳定能量释放,造成强对流天气。由于地形等原因形成的一系列γ中尺度气旋造成了降水分配极不均匀;强降水与亮温有很好的对应关系,但亮温并非其唯一影响因素;多普勒雷达的径向速度对γ中尺度气旋具有很好的指示意义,表现在旋转速度可以指示涡旋强度;降水与γ中尺度气旋有很好的正相关关系。加强对地质地貌的保护,确定在不同地形和地质地貌背景下的泥石流降水量阈值,对泥石流的预报有很大意义。 (2)通过研究陇东南地区短历时降水的特征发现4-9月是一年降水的主要时段,占到了80%以上,空间分布上从西北向东南迅速增大,离高原近的地区高低值中心较多,可能是因为高原季风和高原地形的影响更大;随持续时间的增加将使峰值呈现出了反位相分布,并且振幅逐渐减弱;短历时降水无论是频数还是对降水的贡献都占了很大比例,有40.3%的降水事件属于短历时降水,甚至有部分测站短历时降水的贡献超过了90%,表明短历时降水是研究地区的一种重要降水形式;在短历时降水量构成中有19.4%的降水由短时强降水产生,表明短时强降水是短历时降水的重要组成部分;分析了短时强降水的日变化特征,傍晚达到最大,此外还有一个次峰值是在午夜时分;此外还用新定义的概念计算了研究地区的集中期和集中度分布,发现集中度普遍较大,基本在0.6以上,主要集中在7、8月发生,进一步计算映证了“七下八上”的主汛期。 (3)雷达定量测量降水在时间和空间上具有很大优势,但降水反演关系式随地形、降水特点变化很大。利用雷达资料进行降水定量估测是提高雷达应用能力的主要方向之一。利用雷达基数据资料对比了天水、庆阳和兰州三部多普勒雷达等距离水平剖面上同步观测的回波强度差异,并且进行了陇东南地区短时强降水的雷达回波特征和反演降水的研究。研究发现,当回波强度>10dBz时这三部雷达并不存在显著差异;从区域站和自动站的降水量对比分析上看,造成短时强降水的天气学尺度较小,对雷达回波的统计也映证了这一结论,有75%的强降水尺度在20km以下,表明原有的气象站点并不能较好的反应局地降水;运用分组估测法、整体和分型Z-I关系法定量估测降水,发现分型Z-I关系法可以较好的反映陇东南地区的降水特点,较好的解决了低量值高估和高量值低估的问题,其中雨强在15-20mm时反演效果最好,最后尝试用多因子定量估测降水,但还需要以后继续研究。 (4)雷达-雨量计联合校准降水结合了雷达区域覆盖和雨量计单点精度高的优势,利用雷达进行区域降水量估计是提高雷达应用能力的重要方向之一。通过上面统计得到的雷达回波-降水反演关系式对2012年5月10日的一次区域性强降水过程进行反演比较,并利用平均校准法、最优插值法和用卡尔曼滤波确定变分系数的变分-卡尔曼滤波进行空间校准。研究发现利用最优化法得到的本地降水反演关系式效果要明显优于其它波段或地域的固有关系式,可以有效改变过低估计的状况;变分-卡尔曼滤波由于考虑了雷达区域扫描的优势,校准效果最好,可以细致反映空间降水分布,对降水预报、地质灾害预警等都有重要意义。 (5)探空资料在强降水天气分析中占有重要地位,强天气的出现必然对应某些中尺度物理量的异常。本文通过使用站点降水资料和探空资料,研究了在强降水和无降水时中尺度物理量分布规律,并且通过确定物理量阈值,计算了在不同不稳定和稳定物理量个数时的命中率、降水几率等。研究发现,平均而言,热力稳定度类物理量相关系数最高,也就表明陇东南地区短时强降水主要是由热力不稳定所引起,通过订正对流有效位能(CAPE)值发现订正后的

关键词：陇东南地区舟曲泥石流短历时强降水持续时间日变化最优化法分型Z-I关系变分-卡尔曼滤波中尺度物理量边界层

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陇中黄土高原半干旱区对流降水的边界层特征

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干旱区研究 2017年第1期34卷 161-166页

作者：张之贤张强 93808部队中国气象局兰州干旱气象研究所/甘肃省干旱气候变化与减灾重点实验室/中国气象局干旱气候变化与减灾重点开放实验室甘肃省气象局

采用2006—2011年的降水、探空和陆面资料,分析了对流降水时的边界层和陆面过程特征,发现在对流降水前3 d至后1 d的最大混合层厚度逐日变化中,在降水之前基本呈现出逐渐增厚并在降水前日达到最大,说明边界层热力对流环境很可能是对流性... 详细信息

采用2006—2011年的降水、探空和陆面资料,分析了对流降水时的边界层和陆面过程特征,发现在对流降水前3 d至后1 d的最大混合层厚度逐日变化中,在降水之前基本呈现出逐渐增厚并在降水前日达到最大,说明边界层热力对流环境很可能是对流性天气发展的重要能量基础。基于此,又重点分析了陆面通量的角色和作用,发现对流降水发生时段不同,陆面热通量也存在明显差异,傍晚对流降水的感热通量累积值是最大的,而午后对流降水的潜热通量最小;按降水量分类对比,感热通量与降水量存在较明显的正相关关系,而潜热通量则与降水量的关系复杂;当前1 d最大混合层厚度超过3 000 m或当日的感热通量累计值超过2 000 W·m^(-2)时,则在当日发生降水量超过17 mm的对流性降水的概率较大。综合分析表明,陆面热力作用对对流天气形成,尤其是对傍晚时段的对流降水具有重要作用,而局地蒸发对局地水循环的形成还不足以对对流降水产生实质性的贡献。

关键词：对流降水最大混合层厚度感热通量潜热通量陇中黄土高原

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混凝土构造物现场滑模施工技术

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筑路机械与施工机械化 2009年第11期26卷 21-26页

作者：张之贤郝喜刘洪内蒙古鄂尔多斯市兴泰路桥公司内蒙古鄂尔多斯017000 陕西省公路局陕西西安710068

路缘石、边沟、防护墙等混凝土构造物位于公路、桥梁的两侧，主要起到规整、排水、安全和美化交通的作用，是现代公路，特别是高等级公路不可或缺的组成部分。上述混凝土构造物的传统施工工艺有两种：预制法（图1）和现场固定模具浇筑... 详细信息

路缘石、边沟、防护墙等混凝土构造物位于公路、桥梁的两侧，主要起到规整、排水、安全和美化交通的作用，是现代公路，特别是高等级公路不可或缺的组成部分。上述混凝土构造物的传统施工工艺有两种：预制法（图1）和现场固定模具浇筑法（图2）。同滑模机现场滑模施工工艺相比，这两种方法存在效率低、成本高、

关键词：混凝土构造物滑模施工技术高等级公路施工工艺组成部分路缘石防护墙滑模机

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黄土高原不同气候区裸地水、热特征对比

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中国沙漠 2013年第4期33卷 1166-1173页

作者：王胜张强王兴李宏宇张之贤中国气象局兰州干旱气象研究所甘肃省干旱气候变化与减灾重点实验室/中国气象局干旱气候变化与减灾重点开放实验室甘肃兰州730020 西北区域气候中心甘肃兰州730020

为了更好地理解陆地表面水、热通量的空间差异,利用2009年和2010年1月黄土高原陆面过程观测试验(LOPEX)的陆面过程资料,对比分析了不同气候区主要地表水、热通量特征。结果表明:半干旱区的定西在近地层气象要素、土壤湿度、动量通量、... 详细信息

为了更好地理解陆地表面水、热通量的空间差异,利用2009年和2010年1月黄土高原陆面过程观测试验(LOPEX)的陆面过程资料,对比分析了不同气候区主要地表水、热通量特征。结果表明:半干旱区的定西在近地层气象要素、土壤湿度、动量通量、地表能量及CO2通量等主要陆面特征物理量与半湿润区的平凉、庆阳差异明显;气候背景相接近的平凉、庆阳的主要陆面特征量比较接近。虽然地形、地势、海拔、下垫面影响因子也是影响陆面特征的重要因素,但是气候背景差异愈明显,陆面特征差异也愈大,即一个地区的气候背景是陆面过程特征的主要决定因子,对陆面特征产生综合影响,而地形、地貌只对一个或几个陆面物理量有影响。

关键词：黄土高原水热特征地表通量半干旱半湿润区

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陇东南地区短历时降水特征及其分布规律

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中国沙漠 2013年第4期33卷 1184-1190页

作者：张之贤张强赵庆云张立阳中国气象局兰州干旱气象研究所甘肃省干旱气候变化与减灾重点实验室/中国气象局干旱气候变化与减灾重点开放实验室兰州大学大气科学学院中国人民解放军93808部队甘肃省气象局兰州中心气象台

本文使用1971—2000年的自动站逐日降水资料和2009—2010年的区域站逐时降水资料,研究了陇东南地区短历时降水的特征及其分布。研究发现4—9月是一年降水的主要时段,占到了80%以上,空间分布上从西北向东南迅速增大,离高原近的地区高低... 详细信息

本文使用1971—2000年的自动站逐日降水资料和2009—2010年的区域站逐时降水资料,研究了陇东南地区短历时降水的特征及其分布。研究发现4—9月是一年降水的主要时段,占到了80%以上,空间分布上从西北向东南迅速增大,离高原近的地区高低值中心较多,可能是因为高原季风和高原地形的影响更大;随持续时间的增加,峰值呈现出了反位相分布,并且振幅逐渐减弱;短历时降水无论是频数还是对降水的贡献都占了很大比例,有40.3%的降水事件属于短历时降水,甚至有部分测站短历时降水的贡献超过了90%,表明短历时降水是研究地区的一种重要降水形式;在短历时降水量构成中有19.4%的降水由短历时强降水产生,表明短历时强降水是短历时降水的重要组成部分;短历时强降水傍晚达到最大,此外还有一个次峰值是在午夜时分;用新定义的概念计算了研究地区的集中期和集中度分布,发现集中度普遍较大,基本在0.6以上,主要集中在7—8月,进一步印证了"七下八上"的主汛期。

关键词：短历时降水持续时间集中度集中期日变化

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“8.8”舟曲特大山洪泥石流灾害天气特征分析

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高原气象 2013年第1期32卷 290-297页

作者：张之贤张强赵庆云孙芸陶际春中国气象局兰州干旱气象研究所/甘肃省干旱气候变化与减灾重点实验室/中国气象局干旱气候变化与减灾重点开放实验室兰州大学大气科学学院 93808部队兰州中心气象台兰州资源环境职业技术学院

利用常规气象资料以及卫星、雷达资料,分析了"8.8"舟曲特大山洪泥石流灾害。结果表明,这次强降水是在高空冷平流入侵,与700hPa切变线配合,由地面冷空气扩散触发对流不稳定能量释放,造成的强对流天气。由于地形等原因形成的一系列γ中尺... 详细信息

利用常规气象资料以及卫星、雷达资料,分析了"8.8"舟曲特大山洪泥石流灾害。结果表明,这次强降水是在高空冷平流入侵,与700hPa切变线配合,由地面冷空气扩散触发对流不稳定能量释放,造成的强对流天气。由于地形等原因形成的一系列γ中尺度气旋造成降水的分配极不均匀;强降水与亮温有很好的对应关系,但亮温并非唯一影响因素。多普勒雷达的径向速度对γ中尺度气旋具有很好的指示意义,表现在旋转速度可以指示涡旋强度;降水与γ中尺度气旋有很好的正相关关系。

关键词：泥石流 γ中尺度强对流天气天气学

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陇东南地区中尺度物理量分布特征及其短历时强降水的关系

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干旱区资源与环境 2013年第12期27卷 193-197页

作者：张之贤张强赵庆云张立阳中国气象局兰州干旱气象研究所/甘肃省干旱气候变化与减灾重点实验室/中国气象局干旱气候变化与减灾重点开放实验室兰州大学大气科学学院 93808部队兰州中心气象台

探空资料在强降水天气分析中占有重要地位,强天气的出现必然对应某些中尺度物理量的异常。文中通过使用站点降水和探空资料,研究了在强降水和无降水时中尺度物理量分布规律,并且通过确定物理量阈值,计算了在不同不稳定和稳定物理量个数... 详细信息

探空资料在强降水天气分析中占有重要地位,强天气的出现必然对应某些中尺度物理量的异常。文中通过使用站点降水和探空资料,研究了在强降水和无降水时中尺度物理量分布规律,并且通过确定物理量阈值,计算了在不同不稳定和稳定物理量个数时的命中率、降水概率等。研究发现:相对而言热力稳定度类物理量相关系数最高,表明陇东南地区短时强降水主要是由热力不稳定所引起,发现对流抑制能量(CIN)大于500J/Kg时基本不会发生强降水,大多集中在300J/Kg以下;尝试使用多物理量组合综合预报,随着不稳定物理量个数的增加,降水几率稳步增加,虚假警报率逐渐减小,说明组合多个物理量是提高短时强降水预报准确率的一个有效途径,并且发现随着不稳定物理量个数的增加,将会有更大的产生更强降水的几率。

关键词：天气学短历时强降水中尺度物理量组合预报陇东南地区

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2010年“8.8”舟曲特大山洪泥石流灾害形成的气候特征及地质地理环境分析

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冰川冻土 2012年第4期34卷 898-905页

作者：张之贤张强陶际春孙芸赵庆云中国气象局兰州干旱气象研究所/甘肃省干旱气候变化与减灾重点实验室/中国气象局干旱气候变化与减灾重点开放实验室兰州大学大气科学学院 93808部队兰州资源环境职业技术学院兰州中心气象台

利用舟曲气象和地质资料,分析了2010年8月8日发生的"8.8"舟曲特大山洪泥石流灾害形成的气候特征和地质地理环境.这次泥石流是在舟曲特殊的地质地貌和地理环境下,由于前期干旱,突遇强降水而发生的一次特大地质灾害.崩塌、滑坡、地震和人... 详细信息

利用舟曲气象和地质资料,分析了2010年8月8日发生的"8.8"舟曲特大山洪泥石流灾害形成的气候特征和地质地理环境.这次泥石流是在舟曲特殊的地质地貌和地理环境下,由于前期干旱,突遇强降水而发生的一次特大地质灾害.崩塌、滑坡、地震和人为因素,特别是"5.12"汶川地震,较大程度上破坏了舟曲地质,为泥石流提供了丰富的物质来源;前期干旱在一定程度上加剧了这次灾害;超历史极值的强降水是触发泥石流的直接因素.通过对舟曲气候研究表明,7、8月降雨频繁,而且过程雨量大,尤其8月上旬大雨发生频率最高,应密切关注可能引发的地质灾害.加强对地质地貌的保护,研究历史气候及月季气候特征对泥石流发生的影响,确定在不同地形和地质地貌背景下的泥石流降水量阈值,对泥石流灾害发生的预报有着十分重要的意义.

关键词：泥石流地质地貌气候强降水多因素耦合

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边界层对青藏高原东北边坡地区一次冰雹天气影响的数值诊断分析

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干旱区研究 2015年第2期32卷 321-328页

作者：张之贤张强陶际春中国气象局兰州干旱气象研究所/甘肃省干旱气候变化与减灾重点实验室/中国气象局干旱气候变化与减灾重点开放实验室 93808部队甘肃省气象局

通过使用WRF V3.4模式,对发生在青藏高原东北边缘地区的一次区域性严重冰雹灾害事件从边界层进行了分析,研究发现这次灾害是由于前期能量积蓄和地形等原因导致分配不均匀,进而引发次级环流,配合天气尺度环流系统,造成了这一历时短、强... 详细信息

通过使用WRF V3.4模式,对发生在青藏高原东北边缘地区的一次区域性严重冰雹灾害事件从边界层进行了分析,研究发现这次灾害是由于前期能量积蓄和地形等原因导致分配不均匀,进而引发次级环流,配合天气尺度环流系统,造成了这一历时短、强度强、突发性强、局地性强和多灾种并发的特大灾害性天气事件;强天气过程发生时的对流边界层高度远小于平均状况,但是前期的最大对流边界层高度呈逐步增厚的特征,说明在进行能量积蓄,且边界层对强天气过程有显著影响;潜热和感热通量在发生前远超过平均状况,而其中又以感热通量差异最大,说明热力作用对对流天气过程占有主导地位;在近地面的条件不稳定层结之上存在一个绝对稳定层结,它的厚度逐渐减小,绝对稳定层结之上的条件不稳定层结的假相当位温减温率在13:00峰值达到0.88 K·(100m)-1,而水平位温梯度也基本在这时达到最大;边界层的摩擦速度在天气过程发生前后均呈现出了显著增大,这可能是由于湍流动量和中尺度动量输送异常造成的。

关键词：冰雹 WRF模式动力作用热力作用层结稳定度青藏高原

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青藏高原东北边坡冰雹天气的时空变化分析

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干旱区研究 2014年第3期31卷 446-451页

作者：张立阳杨昆张之贤兰州大学大气科学学院甘肃兰州730000 中国气象局兰州干旱气象研究所/甘肃省干旱气候变化与减灾重点实验室/中国气象局干旱气候变化与减灾重点开放实验室甘肃兰州730020

利用1961—2010年青藏高原东北边坡地区60个台站的冰雹资料,研究青藏高原东北边坡地区冰雹的时空分布及冰雹的年代际演变规律。研究表明:①一般情况下,冰雹出现在每年的4—11月,6月出现频率最高;日变化主要集中在12:00—20:00(北京时间... 详细信息

利用1961—2010年青藏高原东北边坡地区60个台站的冰雹资料,研究青藏高原东北边坡地区冰雹的时空分布及冰雹的年代际演变规律。研究表明:①一般情况下,冰雹出现在每年的4—11月,6月出现频率最高;日变化主要集中在12:00—20:00(北京时间,下同),其中14:00—18:00最盛,并且不同月、不同年代际的日变化存在较明显的差异,而不同月的峰值时间可以作为冰雹预报的一个参考指标。②冰雹的地理分布从西南向东北递减,西北和东南分布较少,中部地区较多,并且冰雹次数与海拔高度呈显著正相关。③从年代际距平空间分布来看,20世纪80年代高原边缘地区的冰雹次数达到峰值,但近十几年却显著减少,这一特征与气温变化趋势较为一致,表明它们之间的相关性。④从年际变化来看,从20世纪60年代开始持续增加,90年代开始又呈现持续减少的趋势,特别是近10 a来减少趋势明显增强。

关键词：冰雹天气日变化月变化年代际变化时空分布青藏高原

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