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台风“暹芭”不同阶段的大暴雨雨滴谱特征分析

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灾害学 2024年第4期39卷 115-124页

作者：吴亚昊唐明晖游枭雄陈紫妍杨湘婧赵浩阳湖南省气象台湖南长沙410118 气象防灾减灾湖南省重点实验室湖南长沙410118 湖南省怀化市气象局湖南怀化418000 湖南省郴州市气象局湖南郴州423000 长沙国家综合气象观测试验基地湖南长沙410225

以国家气象观测站雨滴谱资料为主,结合雨量计、雷达和ERA5再分析资料,分别选择江永站和宁乡站代表倒槽、低压阶段,分析2022年台风“暹芭”影响湖南不同阶段的大暴雨雨滴谱特征。研究表明:①层状云降水频次远高于对流云降水,江永站降水... 详细信息

以国家气象观测站雨滴谱资料为主,结合雨量计、雷达和ERA5再分析资料,分别选择江永站和宁乡站代表倒槽、低压阶段,分析2022年台风“暹芭”影响湖南不同阶段的大暴雨雨滴谱特征。研究表明:①层状云降水频次远高于对流云降水,江永站降水稳定连续而宁乡站降水随时间波动明显,直径0~1 mm的粒子数浓度最大,高于东亚普通对流性降水;②直径0~1 mm的雨滴对数浓度贡献最大,雨量贡献以直径1~3 mm粒子为主,直径大于1 mm的粒子对宁乡站对流降水贡献最大;③江永站平均尺度谱谱宽与雨强成反比,宁乡站大滴端“上翘”且小雨滴谱浓度和谱宽与雨强成正比;④江永站对流云降水的平均lg_(10)N_(w)-D_(m)值偏向海洋性对流,宁乡站介于海洋性对流和大陆性对流;⑤江永站的μ-λ关系式为λ=0.02μ^(2)+0.48μ+3.58,宁乡站是λ=-0.01μ^(2)+0.9μ+1.59;根据降水类型选择Z-R关系反演的雨强与真实雨强更接近,可改善强降水估计精度。

关键词：台风“暹芭” 大暴雨不同阶段雨滴谱 Gamma分布微物理特征

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天气雷达三体散射长钉回波特征分析

气象 2024年第6期50卷 675-685页

作者：孟蕾桑友伟夏扬高文娟刘达之中国气象局气象干部培训学院湖南分院长沙410125 气象防灾减灾湖南省重点实验室长沙410118 中国气象局气象干部培训学院北京100081

利用2016—2020年中国中东部地区47个强对流个例中50部S波段多普勒天气雷达的基本反射率因子产品资料,在筛选出2626个样本的基础上,分析三体散射长钉(TBSS)特征。结果表明:TBSS在1.5 km和5 km高度附近出现频次最高;在2.4°仰角出现频次... 详细信息

利用2016—2020年中国中东部地区47个强对流个例中50部S波段多普勒天气雷达的基本反射率因子产品资料,在筛选出2626个样本的基础上,分析三体散射长钉(TBSS)特征。结果表明:TBSS在1.5 km和5 km高度附近出现频次最高;在2.4°仰角出现频次最高。TBSS主要出现在雷达静锥区边缘至雷达径向距离210 km范围,在距离雷达115 km附近达到峰值;TBSS在雷达极坐标系中呈现南多北少、西多东少的形势;当对流风暴移动方向与雷达径向方向的夹角大于30°时有利于观测到TBSS。TBSS回波强度在起始端径向向外0~15 km范围内迅速降低至5 dBz,15 km之后在-5~10 dBz波动,TBSS区域中70%以上为低于25 dBz的弱回波;99%的TBSS长度小于40 km,不同长度的TBSS形态符合正态分布。TBSS出现频次和长度与强回波的中心最高值和区域面积没有显著相关关系。

关键词：三体散射长钉(TBSS) 天气雷达分布特征雷达回波冰雹

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湖南夏季降水异常特征及其影响因子

自然科学 2024年第5期12卷 1057-1062页

作者：王晶晶黄俊翔曾麒麟陈青向钢邵阳市气象局湖南邵阳隆回县气象局湖南邵阳

利用湖南省32个观测站1960~2013年夏季降水资料和同期NCEP/NCAR提供的再分析资料,分析了湖南夏季降水的年代际变化,异常降水与500 hPa高度场、850 hPa风场、水汽收支的关系。结果表明:湖南夏季降水在1992年和2002年发生了突变;湖南地区... 详细信息

利用湖南省32个观测站1960~2013年夏季降水资料和同期NCEP/NCAR提供的再分析资料,分析了湖南夏季降水的年代际变化,异常降水与500 hPa高度场、850 hPa风场、水汽收支的关系。结果表明:湖南夏季降水在1992年和2002年发生了突变;湖南地区夏季降水异常偏少时,500 hPa中高纬地区高度场相对较平直,西太平洋副热带高压偏东偏弱,850 hPa上太平洋海区到华南一带出现大范围的气旋性环流异常,湖南为异常的东北气流控制。降水异常偏多年500 hPa中高纬西高东低形势明显,850 hPa北方为异常反气旋式环流,异常东北风会导致冷空气向南入侵。各边界流入、流出湖南水汽量的多寡会影响湖南夏季降水的多少;西风和南风水汽越强时越利于湖南降水,影响湖南净水汽量最主要的边界是南边界,南边界流入水汽的多少直接关系到湖南夏季降水的多少。Using the 32 observation stations in Hunan Province from 1960 to the summer of 2013 and the reanalysis data provided by NCEP/NCAR in the same period, analyzed the decadal variation of summer precipitation in Hunan Province, and the relationship between abnormal precipitation and 500 hPa height field, 850 hPa wind field, and water vapor balance was studied. The results show that: Hunan summer precipitation mutations occurred in 1992 and 2002;when the summer precipitation in Hunan region is abnormal, height field in the mid to high latitudes at 500 hPa is relatively flat, and the position of the western Pacific subtropical high is eastward and weak. There is a large-scale cyclonic circulation anomaly from the Pacific Ocean to southern China at 850 hPa, and Hunan is controlled by an abnormal northeast airflow. In years with abnormally high precipitation, the high latitudes at 500 hPa show a trend of being higher in the west and lower in the east. The northern part of 850 hPa has an abnormal anticyclonic circulation, and abnormal northeast winds can cause cold air to invade southward. The amount of water vapor flowing into and out of Hunan at each boundary will affect the amount of summer precipitation in Hunan;the stronger the west wind and south wind, the more favorable it is for precipitation in Hunan. The main boundary that affects the net water vapor in Hunan is the southern boundary, and the amount of water vapor flowing into the southern boundary directly affects the amount of summer precipitation in Hunan.

关键词：降水异常合成分析水汽收支

考虑投入产出的常规公交调度绩效回溯性动态评价

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同济大学学报（自然科学版） 2024年第5期52卷 778-787,821页

作者：吴娇蓉田子立刘安娜同济大学道路与交通工程教育部重点实验室上海201804 同济大学城市交通研究院上海201804 湖南省邵阳市邵阳县黄荆乡人民政府湖南邵阳422118

实时调度因其灵活性在公交运营组织中发挥着重要决策作用。现行调度(员)绩效评价虽然能够考核行车计划执行情况,却忽略了在乘客体验和企业投入产出层面对调度效果考查,也不支持回溯过往调度实施效果。为使调度员能够精准提升调度技能和... 详细信息

实时调度因其灵活性在公交运营组织中发挥着重要决策作用。现行调度(员)绩效评价虽然能够考核行车计划执行情况,却忽略了在乘客体验和企业投入产出层面对调度效果考查,也不支持回溯过往调度实施效果。为使调度员能够精准提升调度技能和绩效、解决调度决策滞后造成的运能浪费等问题并提高乘客满意度,从投入产出及回溯性动态评价2个维度提出基于三阶段Super-SBM(super-efficiency slack-based measurement)模型的常规公交调度绩效评价方法,考虑路况及客流对调度效果的影响,在现行指标基础上从乘客角度增加运营速度、候车时间变化率及满载率标准差3项产出指标,构建评价体系。对2条上海公交线路的实际调度进行回溯性评价,验证了本文评价方法能准确区分调度效果差异。结果表明,高峰时段灵活的调度策略比在平峰能产生更明显的效益,且调度策略在不同时空场景呈现差异化适用性。通过回溯分析历史调度记录的绩效,一方面可以针对各场景为调度员提供调度决策支持,另一方面可为基于机器学习的公交实时调度策略生成技术挑选合适的学习样本,从而提升常规公交运营组织效率。

关键词：交通工程公交调度回溯性动态评价投入产出三阶段Super-SBM模型

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台风“暹芭”对湖南影响的分阶段对比分析

灾害学 2024年

作者：唐明晖陈龙赵恩榕王强陈紫妍湖南省气象台气象防灾减灾湖南省重点实验室洞庭湖国家气候观象台怀化市气象局

利用常规观测、再分析和双偏振雷达资料，结合拉格朗日混合单粒子轨迹模式(HYSPLIT)，对比分析了2022年台风“暹芭”影响湖南的三个阶段（台前飑线、台风倒槽、台风低压）水汽来源、双偏振特征，并探讨降水特征。①台前飑线阶段，水汽... 详细信息

利用常规观测、再分析和双偏振雷达资料，结合拉格朗日混合单粒子轨迹模式(HYSPLIT)，对比分析了2022年台风“暹芭”影响湖南的三个阶段（台前飑线、台风倒槽、台风低压）水汽来源、双偏振特征，并探讨降水特征。①台前飑线阶段，水汽主要源自西太平洋、鄱阳湖，沿东风输送至湘北，与东北风形成辐合；回波显示积云降水特征，呈带状、质心偏低；ZDR和KDP值高，CC值大，以数浓度高扁平大雨滴为主。②台风倒槽阶段，水汽源自南海和西太平洋，沿槽前偏东南气流向湘中输送；回波表现为层云降水，低层ZH、KDP、ZDR偏低，CC偏大，以数浓度低的小雨滴为主；5 km高度出现CC亮带，导致“列车效应”暴雨。③台风低压阶段，水汽源自中南半岛、北部湾和南海，沿低压向湘东南、湘东北输送；回波呈积层混合降水，中低层KDP有大值（≥1.7 (°)/km）区，ZDR强度偏弱，以数浓度高小雨滴为主。研究结果有助于理解台风影响下的降水特征。

关键词：台风“暹芭” 分阶段分析水汽输送台前飑线雷达双偏振

基于机器学习的长株潭城市群PM_(2.5)重污染预报

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环境监测管理与技术 2024年第5期36卷 13-19页

作者：李细生喻雨知杨云芸张华肖秧琳李巧媛李源气象防灾减灾湖南省重点实验室湖南长沙410118 株洲市气象局湖南株洲412003 长沙市气象局湖南长沙410017

为提高PM_(2.5)重污染的预报准确率,融合气象和环境资料、前期观测和后期数值天气预报数据、地面和高空预报因子,建立预报时效较长且准确度较高的机器学习模型库。以长株潭城市群的PM_(2.5)重污染天气预报为例,将数据预处理、特征工程... 详细信息

为提高PM_(2.5)重污染的预报准确率,融合气象和环境资料、前期观测和后期数值天气预报数据、地面和高空预报因子,建立预报时效较长且准确度较高的机器学习模型库。以长株潭城市群的PM_(2.5)重污染天气预报为例,将数据预处理、特征工程、算法优选、超参数调优等技术方法运用于模型中,建立的重污染预报机器学习模型库可预报PM_(2.5)浓度和等级,预警4 d内的PM_(2.5)重污染。为增强模型的透明度,对其进行可解释性研究。事前可解释性分析表明,PM_(2.5)浓度预报模型存在事前三特性:前期要素比后期要素重要,环境要素比气象要素重要,地面要素比高空要素重要;事后可解释性分析表明,常德2022年1月18日的重污染天气过程受上游传输和本地污染累积的共同影响,其中传输的作用稍大。

关键词： PM_(2.5) 重污染预报机器学习可解释性长株潭城市群

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长沙一次大暴雨的双偏振及风场反演特征分析

热带气象学报 2024年第4期40卷 623-632页

作者：唐明晖付炜罗源周慧蔡荣辉湖南省气象台湖南长沙410118 气象防灾减灾湖南省重点实验室湖南长沙410118 株洲市气象局湖南株洲412000

利用S波段双偏振雷达和X波段相控阵雷达对2022年4月25日长沙大暴雨过程进行分析。(1)回波带由东北-西南向带状演变成东-西向带状,差分反射率因子(Z_(DR))大值区(≥1.0 dB)呈带状分布,列车效应造成长沙大暴雨天气过程。(2)过程对流单体东... 详细信息

利用S波段双偏振雷达和X波段相控阵雷达对2022年4月25日长沙大暴雨过程进行分析。(1)回波带由东北-西南向带状演变成东-西向带状,差分反射率因子(Z_(DR))大值区(≥1.0 dB)呈带状分布,列车效应造成长沙大暴雨天气过程。(2)过程对流单体东-西向排列且强回波(≥45 dBZ)扩展至6 km,Z_(DR)、差分相移率(K_(DP))柱扩展至融化层高度以上;对流单体融化层高度以下Z_(DR)大部分为正值,且底层Z_(DR)、K_(DP)大值区说明雨滴不仅水平直径大且数浓度高,对应雨强大。(3)分钟雨量超过1 mm对应1.7~2.4°·km^(-1)K_(DP)值,且出现K_(DP)空洞;分钟雨量超过2 mm对应2.4~3.1°·km^(-1)K_(DP)值。(4)三维风场显示强降水期间,带状对流回波前侧、南侧强西南风为大暴雨源源不断输送水汽;较深厚的辐合有利于带状回波维持;弓型回波伴有气旋式风场;高层风场有强辐散。(5)三维风场和强度垂直剖面显示最强降水时段有明显云砧回波,有利的动力抬升和水汽输送使得强回波中心M得以维持;随着中低层逐渐转为西北风或西风,回波减弱、分钟雨量陡降。以上分析结果表明双偏振产品对对流性降雨有明显的指示意义,X波段相控阵雷达反演的三维风场较好地刻画了对流强度及辐合、辐散特征。

关键词：大暴雨双偏振雷达相控阵雷达列车效应 ZDR KDP

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2012—2021年湘南暖区暴雨特征分析

热带气象学报 2024年第3期40卷 425-435页

作者：周宜卿宋楠周长青唐明晖袁韬郴州市气象局湖南郴州423000 湖南省气象台湖南长沙410000 气象防灾减灾湖南省重点实验室湖南长沙410006

基于2012—2021年3—9月66个暖区暴雨个例,利用地面、高空等常规资料及再分析数据,分析了湘南地区暖区暴雨的时空分布特征,分冷锋前暖区型、南风型和暖切变暖区型三类建立天气学概念模型,并提取暴雨发生前各物理量指标,结果表明:(1)湘... 详细信息

基于2012—2021年3—9月66个暖区暴雨个例,利用地面、高空等常规资料及再分析数据,分析了湘南地区暖区暴雨的时空分布特征,分冷锋前暖区型、南风型和暖切变暖区型三类建立天气学概念模型,并提取暴雨发生前各物理量指标,结果表明:(1)湘南暖区暴雨年变化呈现波动增长趋势,日变化峰值出现在19—22时,5月范围最广,6月次数最多,日雨量极值最大,7—9月局地性强;(2)南风型占比和日雨量极值最大,暖切变暖区型次之,冷锋前暖区型最小,三种类型分别多发于4—6月、5—8月和6—7月;(3)冷锋前暖区型、暖切变暖区型短时强降水(小时雨量≥20 mm)日变化较剧烈,南风型略平缓;(4)湘南暖区暴雨发生的高频区与南岭、罗霄山脉和阳明山地形分布息息相关,东江湖对暖区暴雨也有增幅作用,冷锋前暖区型更易发生在西南部的喇叭口地形处,暖切变暖区型集中于南部南岭迎风坡和不均匀下垫面附近,南风型发生点较分散;(5)湘南暖区暴雨的主要影响系统是高空低槽、低空和超低空急流、地面倒槽和辐合线,另外200 hPa分流区、850 hPa暖脊和显著湿区以及地形作用对降水起到增幅效果;(6)700 hPa、850 hPa、925 hPa急流分别对冷锋前暖区型、暖切变暖区型和南风型暖区暴雨的水汽输送起重要作用;(7)湘南暖区暴雨发生前各物理量平均值显示,q_(850)(850 hPa比湿)≥13 g·kg^(-1),CAPE(对流有效位能)≥1100 J·kg^(-1),K指数≥37℃,SI(沙氏指数)≤-1.5,T_(850-500)(850 hPa与500 hPa温差)≥23℃,LCL(抬升凝结高度)在0.6~0.9 km间,0℃层高度在4.9~5.1 km间,0~6 km的垂直风切变在10~16 J·kg^(-1)间。

关键词：暖区暴雨湘南地区天气学概念模型物理量指标

滇中地区不同影响系统下3次短时强降水过程的大气环境特征和雷达特征分析

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高原气象 2024年第1期43卷 166-183页

作者：周泓闵颖许彦艳纳丽佳业红伟云南省玉溪市气象局云南玉溪653100 云南省气象局气象台云南昆明650034 云南省普洱市气象局云南普洱665000

利用常规观测资料、NCEP 1°×1°再分析资料、逐时和逐5 min自动站降水资料以及昆明CINRAD/CC多普勒雷达资料,针对滇中地区2021年主汛期不同影响系统下的3次短时强降水过程,对比分析了降水特征、环流形势、大气环境特征以及雷达回波的... 详细信息

利用常规观测资料、NCEP 1°×1°再分析资料、逐时和逐5 min自动站降水资料以及昆明CINRAD/CC多普勒雷达资料,针对滇中地区2021年主汛期不同影响系统下的3次短时强降水过程,对比分析了降水特征、环流形势、大气环境特征以及雷达回波的结构、形状、演变的基本特征。结果表明:3次短时强降水过程影响系统差异主要在于500 hPa天气系统不同,700 hPa都有切变线影响,但是形成原因各异,地面均有辐合线或弱冷锋配合。3次过程的环境条件在不稳定层结、近地层水汽、垂直风切变方面与中国其他地区短时强降水发生的环境条件具有一致性,但是在大气整层可降水量、对流有效位能、SWEAT指数等方面存在明显差异。对流回波的形状有点状回波、块状回波、带状回波、絮状回波等。对流风暴分为高质心型、低质心型以及混合型;短时强降水有单独出现某种对流风暴类型的阶段,也有多种对流风暴类型同时出现的阶段;CAPE值和SWEAT指数与对流风暴类型具有一定的相关关系。强回波剖面呈柱状结构或者塔状结构,35 dBz强回波接地,而没有悬垂特征。短时强降水多产生于长时间停滞型或移动缓慢型的对流回波,还有部分短时强降水产生于“列车效应”中。短生命周期的单体生消形成的短时强降水持续时间绝大部分在1 h以内,但是单体合并组织和反复生消或者“列车效应”形成的短时强降水持续时间常在1~3 h。高质心型对流风暴产生的瞬时雨强可达10 mm·(5min)-1以上,低质心型和混合型对流风暴可产生的雨强范围较大,大多在3~10 mm·(5min)-1,少数也可达到10 mm·(5min)-1以上。

关键词：短时强降水环流形势大气环境条件雷达回波特征