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2022年4-10月我国主要暴雨天气过程简述

暴雨灾害 2025年第2期44卷 264-276页

作者：闵爱荣张文王晓芳唐国瑛中国气象局武汉暴雨研究所中国气象局流域强降水重点开放实验室/暴雨监测预警湖北省重点实验室武汉430205

利用中国大陆2 400多站日降水(北京时20—20时)资料和常规天气图资料,以1991—2020年30 a平均降水量为气候态,统计2022年4—10月我国主要暴雨天气过程,概述各主要暴雨过程的重要影响系统、出现时段、范围及累积降水量。结果表明:2022年4... 详细信息

利用中国大陆2 400多站日降水(北京时20—20时)资料和常规天气图资料,以1991—2020年30 a平均降水量为气候态,统计2022年4—10月我国主要暴雨天气过程,概述各主要暴雨过程的重要影响系统、出现时段、范围及累积降水量。结果表明:2022年4—10月我国共出现188个暴雨日、30次主要暴雨过程,其中8月9次、6月6次、7月5次、9月4次、4月3次、5月2次、10月1次。30次主要暴雨过程中有5次由热带气旋登陆或影响所致,其中7月1—7日台风“暹芭”暴雨,是影响范围最广、持续时间最长的一次重大暴雨事件,7月2日海南三亚出现的421.6 mm的降水为当年全国最大日降水量。本年度最大过程雨量达688.4 mm,出现在广东韶关(6月17—21日),该过程系由低涡、切变线以及低空急流共同影响所致。

关键词：暴雨过程暴雨日数过程降水量天气影响系统

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基于地基GNSS观测的典型暴雨过程水汽特征

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大地测量与地球动力学 2025年第4期45卷 356-361页

作者：余洋万蓉付志康刘冲中国气象局武汉暴雨研究所武汉市430205 中国气象局流域强降水重点开放实验室/暴雨监测预警湖北省重点实验室武汉市430205 中国气象局地球系统数值预报中心北京市100081

利用湖北省地基GNSS观测网2020-06-25—07-09、河南省地基GNSS观测网2021-07-13—26观测数据反演大气可降水量(PWV),结合地面自动气象站小时雨量资料,分析2020年“暴力梅”和2021年河南“7·20”极端暴雨过程中PWV的时空变化特征及... 详细信息

利用湖北省地基GNSS观测网2020-06-25—07-09、河南省地基GNSS观测网2021-07-13—26观测数据反演大气可降水量(PWV),结合地面自动气象站小时雨量资料,分析2020年“暴力梅”和2021年河南“7·20”极端暴雨过程中PWV的时空变化特征及其对降水的影响。结果表明,2020年梅雨季中PWV超过65 mm的区域对暴雨落区具有较好的指示性;暴雨发生前PWV存在阶段性陡增现象,降水强度与PWV含量几乎同时达到峰值。2021年河南“7·20”极端暴雨过程全省范围内水汽充足,PWV高值区对暴雨落区的指示性相对较弱;PWV总体上表现出缓增快减趋势,降水前PWV在高值波动并缓慢增长,PWV快速下降时降水停止。2020年和2021年汛期暴雨前1~2 h,PWV均表现出增加趋势,该特征可为暴雨预警提供一定的参考。

关键词： GNSS 可降水量 “暴力梅” 河南“7·20”暴雨

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微雨雷达观测的襄阳地区降水垂直结构特征

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暴雨灾害 2025年第2期44卷 226-235页

作者：高兰程昌玉严婧赖晨赵羽佳徐桂荣湖北省气象信息与技术保障中心/暴雨监测预警湖北省重点实验室武汉430074 湖北省襄阳市人工影响天气办公室襄阳441021 中国气象局武汉暴雨研究所中国气象局流域强降水重点开放实验室/暴雨监测预警湖北省重点实验室武汉430205

研究雨滴谱及其反演特征量的垂直结构特征有助于加深对降雨微物理结构认识和改善雷达定量降水估计。利用2022年3月—2023年5月襄阳国家气象站微雨雷达和雨量计数据,研究了该地区不同季节下对流云降水、层状云降水和弱降水等三种降雨类... 详细信息

研究雨滴谱及其反演特征量的垂直结构特征有助于加深对降雨微物理结构认识和改善雷达定量降水估计。利用2022年3月—2023年5月襄阳国家气象站微雨雷达和雨量计数据,研究了该地区不同季节下对流云降水、层状云降水和弱降水等三种降雨类型的雨滴谱及其反演的反射率因子等特征量垂直结构特征。结果表明:(1)襄阳地区春季降雨云的零度层亮带多数集中在约4 km高度,降雨微物理参量在零度层亮带有跳变现象。(2)在零度层亮带以下,不同降雨类型的垂直结构存在明显差异,对流云降水雨滴谱最宽,数浓度最高,雨滴下降过程中水汽凝结增长和雨滴碰并共同存在,1 km以下时雨滴碰并过程占主导;层状云降水雨滴谱较宽,数浓度较高,雨滴下降过程中的碰并作用较弱降水明显,同时还存在明显的小雨滴蒸发作用和部分大雨滴的破碎;弱降水雨滴谱较窄,数浓度较小,在3~1 km高度时,雨滴碰并作用较为明显,在1 km以下时,大、中雨滴破碎,小雨滴大量蒸发。(3)对于层状云降水和对流云降水,中雨滴对地面降水强度贡献最显著,而对于弱降水,小雨滴对地面降水强度贡献最显著。(4)夏、秋季弱降水和层状云降水对应的微物理过程具有一定的相似性,但雨滴碰并过程不如春季明显,春、夏季对流云降水的微物理变化过程较秋季强烈,说明在不同季节,各降雨类型的微物理过程相似性和差异性并存。.

关键词：降水结构特征微雨雷达雨滴谱襄阳地区

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秋汛期汉江上游致洪暴雨过程特征及天气概念模型分析

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气象 2025年第2期51卷 207-220页

作者：王孝慈田刚孟英杰王海燕王继竹周耘逸徐卫立祁海霞湖北省气象台武汉430074 长江流域气象中心武汉430074 中国气象局武汉暴雨研究所全国暴雨研究中心/中国气象局流域强降水重点开放实验室/暴雨监测预警湖北省重点实验室武汉430205 三峡国家气候观象台湖北宜昌443099 三峡水利枢纽梯级调度通信中心湖北宜昌443000

利用NCAR/NCEP再分析资料及常规气象、水文观测资料,以秋汛期汉江上游15例编号洪水为研究对象,研究其洪水峰型特征及对应天气系统的演变规律,构建了致洪暴雨天气概念模型。结果表明:秋汛期汉江上游编号洪水单峰型过程最多,洪水过程线具... 详细信息

利用NCAR/NCEP再分析资料及常规气象、水文观测资料,以秋汛期汉江上游15例编号洪水为研究对象,研究其洪水峰型特征及对应天气系统的演变规律,构建了致洪暴雨天气概念模型。结果表明:秋汛期汉江上游编号洪水单峰型过程最多,洪水过程线具有多样性;双峰型洪量大、洪峰高、涨水和退水较为迅速,形态多为尖瘦型;多峰型洪量最大,历时最长,峰值高低不等。单峰型洪水过程持续时间短,逐日面累计降水量起伏较大,成峰迅速,均为尖瘦型;双峰型过程持续时间一般不少于11 d,暴雨过程间隔较短,主峰和副峰差值不大,峰值在20000 m^(3)·s^(-1)以上;多峰型降水过程历时最长,阴雨天气可持续20 d以上,主峰峰值低于双峰型。从大尺度环流形势来看,中高纬地区:双峰型一般会出现3次较为明显的形势调整,环流经向度较大;多峰型环流形势调整较少,贝加尔湖南侧多为小槽小脊活动;单峰型无明显形势调整。中低纬地区:多峰型西太平洋副热带高压(以下简称副高)西进发展最为强盛,无台风或热带气旋活动;双峰型副高东西摆动频繁,常有热带气旋参与;单峰型多伴有大陆高压与海洋高压合并现象,少有台风或热带气旋活动。秋汛期汉江上游致洪暴雨天气概念模型主要有5类:高空槽-急流强迫型(A-Ⅰ)、高空槽-低涡切变型(A-Ⅲ)、副高外围-急流强迫型(B-Ⅰ)、副高外围-偏南气流弱强迫型(B-Ⅱ)和副高内部-低涡切变型(C-Ⅲ),其中,双峰型洪水多以A型为主、多峰型多以B型为主、单峰型A型和B型均有出现,且C型仅为单峰型所特有。此外,地面Ⅰ型和Ⅱ型也常与A-Ⅰ、A-Ⅲ、B-Ⅰ等组合出现,当3层天气系统配置较好时,致洪概率将会大幅度增加。

关键词：汉江上游编号洪水洪水峰型致洪暴雨过程致洪天气概念模型

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融合时空重构单元和Transformer的雷达回波外推算法

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郑州大学学报(工学版) 2025年

作者：方巍王淏西南京信息工程大学计算机学院南京信息工程大学软件学院中国气象局流域强降水重点开放实验室/暴雨监测预警湖北省重点实验室中国气象局武汉暴雨研究所中国气象科学研究院灾害天气国家重点实验室

针对现有基于深度学习的雷达回波外推算法时空特征提取能力不足和建模能力有限的问题,提出了一种融合Transformer和时空重构单元(SRU)的雷达回波外推模型SRU-Former。首先,在模型的编码器和解码器中引入新设计的时空重构单元,通过分离... 详细信息

针对现有基于深度学习的雷达回波外推算法时空特征提取能力不足和建模能力有限的问题,提出了一种融合Transformer和时空重构单元(SRU)的雷达回波外推模型SRU-Former。首先,在模型的编码器和解码器中引入新设计的时空重构单元,通过分离、变换和重构的策略来提取雷达图像精细化时空特征;其次,在编码器和解码器之间引入Transformer的变体架构模型Poolformer,用全局平均池化操作代替自注意力机制,帮助模型对高度动态变化的雷达序列进行建模;最后,在江苏省气象雷达数据集和上海市气象雷达数据集上训练和测试,与目前主流的深度学习模型进行对比。在2 h外推任务中,CSI、FAR、MSE和SSIM 4个指标均取得最优值,在江苏数据集上CSI提升了0.020,上海数据集上CSI提升了0.048。实验结果表明:SRU-Former能够有效提升模型的预报准确率,外推后期对强回波区域的捕捉更加精确,细节纹理更加丰富清晰。

关键词：深度学习雷达回波外推 Transformer 时空重构单元全局平均池化

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深度学习技术在洪水预报中的应用进展及思考

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气象 2025年第4期51卷 446-459页

作者：祁海霞彭涛智协飞季焱殷志远沈铁元王俊超向怡衡胡泊中国气象局武汉暴雨研究所全国暴雨研究中心/中国气象局流域强降水重点开放实验室/暴雨监测预警湖北省重点实验室武汉430205 三峡国家气候观象台湖北宜昌443099 南京信息工程大学气象灾害预报预警与评估协同创新中心南京210044 无锡学院大气与遥感学院江苏无锡214105

洪水预报是降低洪灾损失、提升防灾减灾能力非工程措施的有效途径,实现精准洪水预报是水文领域的关键技术挑战之一。目前,基于物理机制的洪水预报模型在模拟精度和效率上仍有不足,而采用深度学习技术构建的预报模型则得到了迅猛发展。... 详细信息

洪水预报是降低洪灾损失、提升防灾减灾能力非工程措施的有效途径,实现精准洪水预报是水文领域的关键技术挑战之一。目前,基于物理机制的洪水预报模型在模拟精度和效率上仍有不足,而采用深度学习技术构建的预报模型则得到了迅猛发展。文章全面回顾和总结了洪水预报领域所应用的深度学习模型的原理和特点,及其在洪水定量和概率预报中的应用进展和存在问题。聚焦介绍和探讨了深度学习模型与洪水物理模型在物理过程参数化、可解释性研究、洪水预报模型误差校正等方面的契合点和应用前景。分析认为,深度学习未来将走向与物理模型的深度耦合,成为洪水时间序列预报的重要发展范式,并将是实现未来水利智慧化的重要研究内容。最后针对深度学习在洪水预报中的难点给出几点思考,对当前面临的挑战提出几点相应的解决方案,以便更好地在洪水预报领域探索应用深度学习技术。

关键词：深度学习洪水预报定量预报概率预报耦合物理模型

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基于卡尔曼“估计-校正”循环网络的暴雨临近预测

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地球信息科学学报 2025年第4期27卷 888-899页

作者：刘杰张彤王培晓韩士元冷亮肖艳姣济南大学信息科学与工程学院武汉大学测绘遥感信息工程国家重点实验室中国科学院地理科学与资源研究所地理信息科学与技术全国重点实验室山东女子学院人工智能学院中国气象局武汉暴雨研究所中国气象局流域强降水重点开放实验室/暴雨监测预警湖北省重点实验室

【目的】精确的暴雨临近预测在防灾减灾、工农业生产和交通运输等多方面起着重要作用，对于保障社会经济发展与人民财产安全具有十分重要的意义。然而现有暴雨智能预测方法没有充分考虑暴雨过程、观测以及建模等环节的不确定性问题，阻... 详细信息

【目的】精确的暴雨临近预测在防灾减灾、工农业生产和交通运输等多方面起着重要作用，对于保障社会经济发展与人民财产安全具有十分重要的意义。然而现有暴雨智能预测方法没有充分考虑暴雨过程、观测以及建模等环节的不确定性问题，阻碍了预测准确性和稳定性的提升。【方法】本文提出基于卡尔曼“估计-校正”循环网络的暴雨临近预测方法，在个别变化理论约束下估计气象状态，并在卡尔曼滤波的指导下依据估计误差进行气象状态校正，以实现准确和可靠的暴雨预测。所提“估计-校正”网络包括个别变化约束的深度状态估计和估计误差指导的气象状态校正2个核心单元；前者根据历史气象状态估计下一时间步的气象状态及误差；后者根据估计误差和观测误差进行气象状态的校正；二者共同提升暴雨预测精度和稳定性。【结果】在ERA5和NCEP数据集上的实验证明，所提方法的暴雨预测准确性指标CSI比所对比的基线方法提升了5%，并以稳定性指标SPREAD≈0.5的成绩取得了良好稳定性。【结论】验证了在深度学习中融合滤波理论缓解不确定性问题的可行性。

关键词：暴雨预测卡尔曼滤波“ 估计-校正”循环网络个别变化物理信息神经网络

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2023年中国十大暴雨事件评选及过程简介

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暴雨灾害 2025年第1期44卷 123-132页

作者：杨浩吴翠红彭涛崔春光王俊超刘柯胡泊中国气象局武汉暴雨研究所中国气象局流域强降水重点开放实验室/暴雨监测预警湖北省重点实验室武汉430205 三峡国家气候观象台宜昌443099

为提高公众对暴雨的关注,助力暴雨学科高质量发展,进一步补充中国在年度重大暴雨事件记录上的信息,从2022年开始,在中国气象学会支持下,中国气象局武汉暴雨研究所联合多家单位组织开展中国年度十大暴雨事件遴选活动。2023年我国天气形... 详细信息

为提高公众对暴雨的关注,助力暴雨学科高质量发展,进一步补充中国在年度重大暴雨事件记录上的信息,从2022年开始,在中国气象学会支持下,中国气象局武汉暴雨研究所联合多家单位组织开展中国年度十大暴雨事件遴选活动。2023年我国天气形势复杂,气候异常,暴雨洪涝和台风等极端事件频发,十大暴雨事件主要有以下特点:(1)空间分布不均,华北、华南沿海和东北暴雨灾害性强,台风“杜苏芮”给京津冀、东南沿海和东北地区带来特大暴雨,海河、松花江等流域遭遇严峻汛情;(2)过程连续降水量大、暴雨日数多,河北、吉林、广东、福建等地多个国家气象站的降水量和暴雨日数突破历史极值;(3)2023年的十大暴雨事件中,有5次过程受台风系统或减弱后的低压环流影响,其他暴雨事件的影响系统主要包括低空急流、低层切变线和高空槽。

关键词：十大暴雨事件评选中国 2023年

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高、低空急流耦合对山东“利奇马”台风暴雨增幅影响的诊断研究

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大气科学 2024年第2期48卷 445-462页

作者：张端禹王俊超王晓芳崔春光叶金桃中国气象局武汉暴雨研究所中国气象局流域强降水重点开放实验室/暴雨监测预警湖北省重点实验室武汉430205

受登陆北上台风“利奇马”等影响,2019年8月9~12日山东省出现连续暴雨,其中10日夜间出现降雨峰值。利用中国气象局上海台风研究所(Shanghai Typhoon Institute of China Meteorological Administration,简称CMA-STI)热带气旋最佳路径数... 详细信息

受登陆北上台风“利奇马”等影响,2019年8月9~12日山东省出现连续暴雨,其中10日夜间出现降雨峰值。利用中国气象局上海台风研究所(Shanghai Typhoon Institute of China Meteorological Administration,简称CMA-STI)热带气旋最佳路径数据、山东省自动气象站逐时降雨量、常规观测资料、中国风云二号地球静止气象卫星(FY-2G)0.1°×0.1°逐小时云顶相当黑体亮温和美国环境预报中心(National Center of Environmental Prediction,简称NCEP)1°×1°逐6 h再分析等资料,主要运用纬向风局地变化方程与大气动能方程,诊断分析降雨明显增幅与高、低层风场变化的关系。结果表明:(1)暴雨主要影响系统有高低空急流、500 hPa西风槽、850 hPa台风倒槽及“利奇马”本体环流等。10日200 hPa中纬度大尺度西南风急流东南移影响鲁西北,当天08:00(北京时,下同)850 hPa因双台风活动而形成的大尺度东南风急流突然北伸越过山东省。台风倒槽对流云与本体环流对流云先、后北移经鲁中,累积效应造成该地区10日夜间雨量最大。(2)10日20:00850 hPa章丘站东北侧出现了过程最快东风增幅,纬向运动方程诊断结果表明,东风平流是东风增加最主要原因,地转偏向力项则不利于东风增加。(3)10日20:00章丘站200 hPa西南风风力明显加大形成急流,10日08:00至11日08:00青岛站850 hPa维持东南风低空急流。同时位于高空急流右后侧与低空急流左前方是鲁中附近10日夜间降雨增幅的重要原因。章丘200 hPa与青岛850 hPa都是在最大风力之前12 h动能增加最快。动能方程诊断表明,最有利于鲁西北高空急流形成的是位能平流项,最有利于鲁东南低空急流形成的是动能垂直通量散度项。(4)10日20:00至13日08:00“利奇马”本体环流一直在影响山东,暴雨期间山东中部地形的动力作用也一直存在,而降雨的峰值是出现在10日夜间,说明10日20:00前后高、低空急流的耦合可能是山东暴雨增幅的主要影响因子。其主要作用至少有加强山东中部的垂直运动、整层水汽输送与静力不稳定度等方面。

关键词：登陆北上台风降水增幅机理高空西南风急流低空东南风急流动能诊断

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中国主雨季极端小时降水时空分布和日变化特征

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气象 2024年第4期50卷 393-406页

作者：汪小康崔春光刘柯王晓芳中国气象局武汉暴雨研究所中国气象局流域强降水重点开放实验室/暴雨监测预警湖北省重点实验室武汉430205

基于国家级气象站逐小时降水资料,采用百分位阈值的极端降水定义方法,统计研究了中国1951—2021年4—10月小时降水时空分布和日变化特征。结果表明,中国主雨季极端降水阈值东南大、西北小,存在四个分别位于华南、环渤海、长江中下游和... 详细信息

基于国家级气象站逐小时降水资料,采用百分位阈值的极端降水定义方法,统计研究了中国1951—2021年4—10月小时降水时空分布和日变化特征。结果表明,中国主雨季极端降水阈值东南大、西北小,存在四个分别位于华南、环渤海、长江中下游和四川盆地的大值区,随着极端性增强,北方小时降水阈值的增大较南方更显著,大值中心北移。月尺度上,小时降水的最高频次月份由南向北从5月推迟至8月,华西地区最晚(9—10月),随着极端性增强,最高频次月份由6月、7月推迟到7月、8月,且地区差异减小。日变化特征上,全国范围内小时降水频次占比,呈现午后到夜间的谷峰主循环和后半夜到上午的次循环,且随着极端性增强,主循环振幅增大,次循环峰值减小。不同地理位置看,四川盆地的极端小时降水峰值时刻出现在凌晨,其他三个大值区则与全国平均较为一致,日变化振幅从南到北逐渐减小,西部最大。小时降水峰值时刻具有空间聚集的特征,夜间峰值主要集中在南方沿海和华北、东北,早晨—上午峰值集中在中部、东部、西南和西北部分地区,空间分布中出现的逐渐推迟和突变特征与海陆分布和大地形密切相关。小时降水峰值时刻空间占比与频次占比的日变化特征类似,均有上午峰值平缓、夜间峰值陡峭的特征,这是因为不同站点到达夜间峰值的时刻接近,而到达上午峰值的时刻不同;两者主要区别在随着极端性增强,频次占比夜间主峰值显著增大,而峰值时刻空间占比主峰值几乎不变,这是因为频次的变化主要是由同一些站点上的次数变化导致,而非不同站点之间的差异。

关键词：极端小时降水百分比阈值时空分布日变化

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