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1、水文气象在防汛抗旱中的应用 水利部水文情报预报中心周国良 扬州大学 2012年4月16日 提纲 引言一 气象学科简介二 气象观测系统三 气候形成与中国气候特点四 降水与天气系统五 业务系统与数值天气预报简介 引言 水文气象在防汛工作中的作用 国家防总会商常规内容 雨情 水情 工情 旱情 人情 信息调度 指示 批示 宣传 水文气象 最先汇报 必不可少 续 水文气象汇报 过去降雨 未来降雨预测及依据 台风活动 历史规律分析 建议未来防汛抗旱的主要关注点业务发展过程 1975年8月淮河暴雨洪水后 原水利电力部反思总结 一是全面开展了暴雨洪水的调查研究 二是加强了水情 气象的业务化监视工作开始组建了水
2、文水利调度中心 设立气象业务部门 1994年并入水利部水利信息中心 1998年大水后重新设立水利部水文局目前 除部水文局外 流域机构设有水文气象建制或配备人员 含丹江口等大型水利水电工程 2011年5月水利部水文情报预报中心成立 下设3个处 水情2 气象1 一 气象学科简介 气象 大气中的物理与化学现象大气科学 关于大气及其运动规律的科学地球系统 大气圈 水圈 岩石圈 冰雪圈 生物圈与水文 地质 地理等同属地学 地球科学 大气运动特点 流体 流动性和不可压缩性准地转 风向与等压 高 线平行 高层明显 准水平运动 水平比垂直速度高两个数量级 水汽与降水 水汽压与饱和水汽压 饱和水汽压随温度升高而
3、升高 汛期温度高 降雨强度大凝结与云云分类与降水现象 对流云 层云主要降水系统 气旋 台风 锋面 槽 切变 线 急流 低压 续 降水 水汽凝结成云滴 云滴碰撞增大而脱离云层 降落至地面 包括降雨 降雪 冰雹等降雨形成的重要条件 水汽 上升运动 动力抬升 热力抬升 地形抬升 气象预报 发展阶段 看云 早期资料奇缺 只看局地云况天气图 传统工具数值天气预报 现代 数值模式结果加人工智能修正 二 气象观测系统 1 地面常规观测 人工气象站 4或8次 天常规观测 全国2400多站 要素包括降水量 蒸发量 湿度 气温 风速 风向 气压 地温 能见度 天气现象等 自动气象站 目前 全国约30000站特点
4、空间密度大 时间间隔小 续1 2 高空探测 全国120站 每天2次 覆盖全球 探测高空气温 风向 风速 湿度 从地面一直探测到平流层 至少10多公里 续2 3 气象卫星 极轨 静止 其它 卫星 静止与极轨云图 红外与可见光 常见 静止卫星红外云图 续3 4 雷达 探测半径230km 150km 规划全国将建设超过200部多普勒雷达5 海洋浮标 类似地面观测 三 气候形成与中国气候的特点 一 气候的形成1 辐射 温度 降水随纬度递减 一级近似 2 地球自转 三圈环流 经向垂直环流 二级近似 举例 副高的形成及地球沙漠带 3 海陆分布 纬向差异 三级近似 欧洲西岸比俄罗斯东岸同纬度冬季温度高20度
5、 温度对辐射的滞后 气温 海温 续 4 大地形影响 四级近似 如亚洲的青藏高原 美洲的落矶山脉5 Walker环流与厄尔尼诺现象 五级近似 纬向垂直环流赤道东太平洋海温显著升高 二 中国气候主要特点 季风气候 降水量季节分布差异悬殊 汛期 非汛期 我国大部地区是 但新疆例外大陆性气候 气温年较差在同纬度最大 除沙漠 类型多样 赤道 热带 温带 寒带 高原 沙漠 丘陵 要素特点 气温自南向北递减 冬季南北差异最大年降水量大体上自南向北 自东向西递减降雨量年际差异大 旱涝频繁 暴雨强度大湿度与降水量基本一致 自东南向西北递减 我国降水时空分布特征 年降水量全国平均648mm400毫米 漠河 张家口
6、 兰州 拉萨800毫米 淮河 秦岭长江流域 1000 1500mm东南和华南大部 1500 2000mm华南及藏东南边境 2000mm最多 台湾4000mm 藏东南最少 柴达木 塔里木 吐鲁番盆地20mm以下 如新疆南疆 我国主雨带活动规律 4月 6月上旬 华南和江南南部6月上中旬 长江流域7月上旬 淮河流域盛夏 华北和东北北抬较慢南撤较快 四 降水与天气系统 天气系统 副高的形成 前述 三圈环流 西北太平洋副高的活动特点 我国主雨带台风活动及与副高的关系 强度 移速 西风带槽 脊 低 槽 高 脊 1 干旱 天气层面干旱的成因 1 西风带冷空气不活跃 2 大陆高压控制 3 冬季积雪偏少 融雪径
7、流量小2 洪水暴雨 盛夏短历时强降雨 参考雨量数值预报融雪 冬半年高原降雪形成积雪 遇盛夏突发高温 参考500hPa高空场 探空站 温度 温度数值预报冰湖溃决 西藏厅 防办近年关注多 洪旱与气象的联系 五 业务系统与数值天气预报简介 内网http 10 1 18 31 气象传真产品 日本 1 台风 副高 降水 流线预报 2 中长期预报信息 海洋等欧洲 500hPa形势预报 副高 经 纬向环流中国 T639 T213 另有显示方式 格点化降水预报 天眼 业务系统简介 目前业务常用的有 欧洲中心 高空形势预报日本 降雨量预报中国 全部要素 数值天气预报简介 10月12日20时 例 欧洲中心500h
8、Pa形势预报图 副高 数值产品现状与评价 欧洲中心的高空形势预报 7 8天 较准确日本气象厅的降雨量预报 6天 前4天较准中国气象局的降雨量预报 4 5天可用 准确率略次于日本的同类产品以上是对汛期而言的 气象学基本方程 最基本的是三类 1 连续方程 流体力学 2 运动方程 运动力学 3 热力方程 热力学其它 描述土壤等边界层的 求解问题 复杂的偏微分方程组 没有解析解 解的存在性 唯一性 或解的个数 目前在理论上都没有解决天气学处理 比较量级 简化方程求解 数值解的稳定性与算法设计有关 若干理论问题 边界条件计算时间与空间步长集合预报 概率论预报产品的有效时效 全球模式与区域模式四维同化技术初始场 降雨量数值天气预报 为延长洪水预见期带来曙光 混沌现象与预报准确率 公认大气中存在混沌现象预报准确率的提高不以100 为渐近线数值解永远有出错的可能 不是误差目前数值扰动试验 降水场可能是双解单站降水预报的评估 空报率与漏报率预报时效 超短时 短时 短期 中期 长期 气候 相关公共网址 日本气象厅 http tenki jp typhoon 台风预报香港天文台 http www hko gov hk wxinfo currwx tc posc htm中国中央气象台 谢谢 错误之处欢迎批评指正
