【摘 要】
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以土地利用及土地覆盖分类(透水及不透水地表组成)及格点化城市管网排水能力为水文模型主要输入参数,以雷达反演及外推雨量为强迫,模拟城市地表水反应过程及水动力过程,提出在城市水文模型基础上发展城市暴雨积涝风险预警及预报应用.水动力模型以二维浅水方程为基础,用变向隐式法分别在x轴和y轴方向上分两步求解差分方程.此演算方法具回水效应,间接实现了径流路径搜索的多重路径寻向,还原城市地表径流紊流、分流及散流较多的状况.研究分别以在线及脱线方式做了基于城市水文模型的模拟及检验分析.在线模式研究以2012年北京“7 ?
【机 构】
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北京城市气象研究院,北京100089
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以土地利用及土地覆盖分类(透水及不透水地表组成)及格点化城市管网排水能力为水文模型主要输入参数,以雷达反演及外推雨量为强迫,模拟城市地表水反应过程及水动力过程,提出在城市水文模型基础上发展城市暴雨积涝风险预警及预报应用.水动力模型以二维浅水方程为基础,用变向隐式法分别在x轴和y轴方向上分两步求解差分方程.此演算方法具回水效应,间接实现了径流路径搜索的多重路径寻向,还原城市地表径流紊流、分流及散流较多的状况.研究分别以在线及脱线方式做了基于城市水文模型的模拟及检验分析.在线模式研究以2012年北京“7 ? 21”暴雨为个例,用雷达定量降水估计强迫到城市水文模型中演算网格积水深度,模拟“7 ? 21”暴雨积涝情景,发现模拟结果基本反映当天的积水及积涝发生情况;脱线模式模拟则侧重计算城市地区不同风险等级暴雨积涝的临界雨量值(风险阈值),尤其是积涝易发点的风险阈值.研究推导出北京地区49个积涝易发点积水深度分别达到0.2、0.5、0.8和1.2 m时的1、3和6 h的临界雨量,并以此作为北京地区暴雨积涝“蓝黄橙红”四个预警等级的划定标准.
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基于华南区域高分辨率数值模式,采用牛顿连续松弛逼近法(nudging)同化C波段多普勒雷达反射率资料,针对2018年4月2日贵州一次大范围冰雹天气过程进行了数值模拟试验.分析结果表明:在模式中进行雷达反射率因子信息nudging同化后,调整了分析场中的水凝物信息和热力场结构,对流层中层的雨水和冰相粒子含量均增加,水凝物潜热释放加热了云体,对大气热力场进行了正温度扰动调整,这种正温度扰动在维持对流发展过程中起重要作用;通过云分析系统反演云微物理量,并nudging同化到模式中后,对雹云发展演变、雹云生命史、
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