《江苏省城市暴洪灾害预报预警研究》是江苏省科技厅科技支撑计划—社会发展项目,荣获2016年江苏省气象局科学技术奖二等奖。
该项目利用2004-2013年江苏暴洪灾情资料、 1961-2011年江苏67个基本站日降水资料、2011-2015年南京71个加密自动站逐时降水数据、Micaps格式高空环流观测资料、2009-2011年江苏57个地基GPS/MET接收站逐时GPS/PWV资料,对造成江苏城市暴洪的短时强降雨的气候分布特征、天气影响系统的空间配置及其形成机理进行深入研究,建立天气学概念模型;选择代表城市,分析短时强降雨的城郊差异;搭建江苏省致灾短时强降水和灾害资料库,研究城市暴洪监测和预报预警技术。主要得到以下成果:
1. 通过对 1981-2010年短时强降水所有样本的分析,得到了江苏短时强降雨的时空分布特征。江苏沿淮淮北地区和东部沿海地区较多,淮河以南的西部地区较少;≧20mm/h的短时强降水多发生在夏季7月;短时强降水日分布呈显著的双峰型特征,主要发生时段为凌晨和午后到傍晚这两个时段;江苏省短时强降水对暴雨贡献率达到30%。
2. 选取南京为代表站,根据南京市城镇布局格局,区分了南京市34个城镇站和37个郊区站,利用南京71个加密自动站逐时降水观测资料,从月总降水量、不同量级降水及短时强降水的角度探讨了城郊差异,揭示了南京城市“雨岛效应”存在明显的季节差异,主要集中出现在6~8月,尤其是7、8月,而其他季节的城郊降雨无明显差异。对于不同量级的降雨,小雨、中雨和大雨量级的城乡差异均不显著,而城市化使得南京6~8月暴雨和短时强降水的城乡差异较为明显,城区暴雨频次和强度以及短时强降水的频次高于周边郊区,容易形成城市洪涝灾害。城市化进程对一般性降雨的落区分布影响不大,但对城区夏季暴雨、短时强降水这些灾害性降水事件的发生有较明显的加强。
3. 通过对2001-2010年4-9月共539个短时强降雨的样本,通过天气形势普查,得到了500hPa三种天气型、700hPa五种天气型、850hPa四种天气型、地面三种天气型。不同天气形势下的短时强降雨在雷达图像上有所不同,红外云图资料则指示了云顶温度和高度,水汽云图可以反映天气系统上层的水汽含量,可以很好的分辨出干区与湿区,同时对于强降雨前的急流也有着很好的指示作用。
4. 通过计算和分析51种对流参数与短时强降水事件的相关系数,建立了短时强降雨的预报模型。对2004—2013年短时强降水样本拟合的准确率(TS评分)在19.3%~25.0%,对2014年短时强降水样本的拟合准确率在25.0%~28.6%(TS评分)。
5. 收集了2004—2013年10年253次的暴雨洪涝灾情资料,资料包括暴洪灾害发生的起始时间、结束时间、影响区域、死亡人口、受灾人口、农作物受灾面积、直接经济损失、倒塌房屋等。致灾率最高的雨强为50~60mm/h的降雨过程。15~20mm/h的非短时强降雨在时间较长的持续性降雨中也能出现灾情。确定了5个等级的雨量标准。统计分析了2004—2013年江苏省暴洪灾害的空间分布特征和主要影响天气型,定义了江苏暴洪灾害的最小临界雨量、24小时雨量和1小时最大雨强。选用降水量因子,利用逐步回归方程,建立了灾度预测模型。
6. 在江苏气象业务一体化平台上构建了含暴洪灾害库、短时强降雨预报、暴洪灾害灾度等级预测的江苏暴洪预报预警系统,在2014-2016年夏季取得了较好的应用效果。
本项目的研究成果有利于提高对造成江苏城市暴洪的短时强降雨预报的能力,正确估测降水量级,为党政部门和广大社会公众及时采取防御措施赢得宝贵的时间,可以有效减轻气象灾害造成的直接影响程度,将在气象防灾减灾、灾害防御方面取得显著的社会和经济效益。