烟台地域降水统计概述及预报方法

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论文字数:36420 论文编号:sb201405151104519690 日期:2014-05-15 来源:硕博论文网

第一章绪论


1.1研究的目的和意义
降水预报是日常天气预报业务中最困难的工作之一,而准确预报降水起止时间、降水落区以及降水量对于人民合理地安排日常生活与生产、社会的经济建设以及科学的防灾减灾有着重要的意义。一般降水过程常影响人民的日常生产生活,雷暴、冰雹、暴雨等灾害性天气更会给社会安全和人民财产造成威胁,而其带来的次生、衍生灾害,严重影响着工农业生产,并造成严重的经济损失,甚至危害人民的生命安全。例如2007年8月9?12日,受热带低气压和弱冷空气影响,烟台市出现了有气象记录以来首次连续性大暴雨天气,全市平均降水量为194. 6毫米,最大降水出现在牟平区昆箭山站,为413. 6毫米。据统计,全市受灾人口 70多万人,农作物受灾面积32579公顷,倒塌房屋1253间,损坏房屋3385间,因灾造成直接经济损失46061. 5万元。2012年5月26日下午,烟台市出现雷雨和短时大风天气。16时至18时,栖霞和莱阳遭受冰雹袭击。农作物受灾面积达11799公顷,受灾人口 10. 3万人,造成直接经济损失4. 56亿元。2005年12月3日至21日,烟台北部地区连降大雪。烟台市区累计降雪总量高达65毫米,部分地区枳雪厚度超过1米。此次降雪历时之长、雪量之大,创下该市有气象资料记载以来最高纪录。连续降雪给烟台经济产生严重影响,房屋、大棚倒塌,造成直接经济损失1204万元。
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1.2国内外研究概况


1.2.1数值预报发展概况
数值预报思想在1904年被挪威气象学家Vilhelm Bjerknes首次提出,1922年英国气象学家Richardson通过手工进行了首次实试验,但以失败告终,直到20世纪50年代,随着物理和数学理论在气象中的应用,以及电子计算机的发展,1950年Charney和Neumann成功的在计算机上做出了 24小时数值天气形势预报。随后,数值预报模式快速的发展起来[2]。目前,常用的数值模式有欧洲中期天气预报中心(ECMWF)全球谱模式、日本的全球谱模式(GSM)和远东区域谱模式(ASM)、美国NCEP模式、中国国家气象中心的T639模式以及丽5、WRF、GRAPES、AREMS等,中尺度模式数值预报产品已经广泛应用于大气科学研究和业务预报领域。欧盟主要国家于1979年建立了全球中期数值预报业务系统,并正式投入运行。目前,TL799L91是世界上性能最好的全球模式,其水平分辨率25公里,垂直方向分为91层。其数据同化采用了先进的四维变分技术以形成模式分析场和初始场。其产品包括各标准等压面的温度、比湿、风、高度、云水含量以及其他诊断量,地面气压,降水,2m地温和l0m风场等。预报时次0—240小时(10天),有效预报时效达7天。日本的数值预报模式主要有两个,即全球谱模式(GSM)和远东区域谱模式(ASM)。GSM的水平分辨率60km,垂直40层。预报起始时刻为世界时00时和12时。00时起始的预报时次为0~84小时,12时起始的预报时次为0—192小时。ASM模式的水平分辨率为20km,垂直40层。预报起始时刻与GSM模式相同。预报时效为0—48小时。美国在80年代初就形成了全球和区域资料同化预报系统。垂直层次从28层增加到64层。每天在世界时00点用T254L64作7天预报,随后用T126L28作第8天到第16天的预报。随着资科同化系统和预报模式的不断改进,美国数值天气预报的水平持续得到提高。目前中期预报的有效时效已达到6至7天。
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第二章采用的资料与研究方法


2.1所用资料介绍
1、利用MICAPS3. 1作为分析工具,所用数据取自T639产品中每日20时输出的8个时刻(23时、2时、5时、8时、11时、14时、17时、20时)的地面观测资料及处理成水平分辨率为r X r的MICAPS第4类格式数据。
2、选取与降水过程对应的T639数值预报产品,主要统计分析有代表的500hpa. 700hpa和850hpa的T639数值产品提供的相对湿度、水汽通量散度、祸度和垂直速度等数据资料。
3、由于T639模式提供的格点资料有限,故选取烟台境内的的格点121° E、37° N资料作为数据研究。
4、选取烟台市2012年3月到11月内11个气象站内发生的38次降雨观测记录。
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2.2研究方法
选取烟台市1980-2010年11个站点的降水气象观测资料,将全市的11个站点作为一个区域进行平均[33],得出1980-2010年全市逐年平均降雨的时间序列,对降雨的时空分布以及发展趋势进行了分析。通过对T639中500hpa、700hpa、850hpa的相对湿度、水汽通量散度、祸度和垂直速度等格点资料与降水的相关分析,通过逐步回归法确定出预报因子,并运用MOS预报法建立预报方程进行试报检验。模式输出统计(Model Output Statistics,简称MOS法)是由Glathn和Lowry【37】提出来的,其优点是预报方程中考虑了数值预报的初始场误差和局地性,且不必使用长期的观测资料,同时,可以引用完全预报法中不易取得的物理量,如垂直速度,边界层的风和温度等。
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第三章烟台市降水气候特征分析.......9
3.1烟台地区地理分布特征....... 9
3.2烟台降水的时空分布特征....... 10
3.2.1烟台降水的空间分布特征.......12
3.2.2降水的时间分布特征....... 13
3.2.3降水的季节分布特征.......13
3.3本章小结 .......15
第四章烟台降水的环流形势和主要影响系统.......16
4.1环流形势分型.......16
4.2主要影响系统.......20
4.3本章小结.......28
第五章烟台降水物理量场个例分析....... 29
5.1春季个例 .......29
5.2夏季个例....... 35
5.3秋季个例....... 42
5.5本章小结....... 47


第六章基于T639数值产品的烟台地区降水预报方法与试报检验


6.1方法简介
通过统计2012年3月-11月间的38次降雨天气过程,从降水的发生机制入手,分析了天气形势和主要影响系统,对相对湿度、水汽通量散度、润度和垂直速度等物理量场进行诊断分析,总结出发生降水时的各物理量场的量化指标。本文主要对每R 20时T639模式中每隔3小时的各物理量场格点资料进行统计分析,对于烟台降水的环流形势和天气系统进行深入分析的前提下,采用逐步回归方法确定出预报因子并运用MOS预报法建立多元回归方程"B'],提出一种对于降水量级及落区的精细化预报模型。朱乾根等将降水的产生分为三个过程,即水汽条件,垂直运动条件和云滴增长条件。由此,本文中确定与降水产生相关的物理量指标主要有:相对湿度、水汽通量散度、祸度和垂直速度,分别选取有代表性的500hpa、700hpa和850hpa资料。从上章的个例分析中可以看出,各物理量场与降水的量级和落区具有一定的对应关系,本文通过相关分析法,计算出各物理量与降雨的相关系数r,r的绝对值越大,表示相关程度越高。
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结论


本文利用烟台市近30年的降水观测资料和2012年春、夏、秋季38次降雨天气过程进行了统计分析,得到了以下结论:通过对近30年降水观测资料的研究分析后发现:
(1)烟台市年降水量呈现出增长的趋势,降水最大、最小值均出现在90年代。降水的空间分布特征为:南部最多,北部最少,其他县市自西向东逐渐增多。
(2)烟台市的年降水日数呈现出缓慢下降的趋势,东北部降水日数最多,北部最少,其他县市相差不多。
(3)烟台市的降水季节性较为分明,夏季降水量约占全年降水量的60%,春、秋两季降水量相差不大,且在各县市区的分布基本一致。从总体看来,春季呈现出2(tan/10a的增长趋势,夏季的倾向率为40mm/10a,而秋季呈现出缓慢下降的趋势,平均减少率为3. 18mm/10a。
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参考文献(略)


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