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“23·7”华北特大暴雨过程的水汽特征 被引量：26
1
作者 张芳华 杨舒楠 +2 位作者 胡艺 宫宇 秦华锋 《气象》 CSCD 北大核心 2023年第12期1421-1434,共14页
基于常规地面和探空观测以及ERA5再分析资料,分析了2023年7月29日至8月1日华北特大暴雨过程(简称“23·7”过程)的水汽输送、收支及其极端性等特征,探讨了太行山地形对持续性水汽辐合与垂直输送的重要作用。结果表明:此次过程发生... 基于常规地面和探空观测以及ERA5再分析资料,分析了2023年7月29日至8月1日华北特大暴雨过程(简称“23·7”过程)的水汽输送、收支及其极端性等特征,探讨了太行山地形对持续性水汽辐合与垂直输送的重要作用。结果表明:此次过程发生在台风杜苏芮残涡北上,受高压坝阻挡,并有双台风(杜苏芮、卡努)水汽输送的有利背景下,降水时间超长、日降水量和累计降水量极大,在华北地区均有显著极端性。低层强盛的东南急流源源不断向华北地区输送水汽,暴雨区南边界和东边界均为水汽净流入,尤以南边界为主。偏东风在太行山东麓地形高度梯度区强迫抬升,形成强的水汽辐合与垂直输送中心,并稳定维持,是造成此次特大暴雨的重要原因。持续的水汽输送与辐合使得整层可降水量最大值超过75 mm,距平超过气候平均3个标准差,具有较强的极端性。对比“23·7”过程与2016年7月19—20日华北特大暴雨过程的水汽特征发现,二者低层水汽来源不同,前者主要来自西北太平洋和我国南海,后者则主要来自我国南海和孟加拉湾;前者区域平均水汽辐合强度明显弱于后者,单位时间内较强的短时强降水站次亦少于后者,但影响时间长于后者,说明相较于雨强而言,超长的降水时间是产生“23·7”极端强降水更为关键的因素。 展开更多
关键词 “23·7”特大暴雨 水汽 双台风 太行山地形
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“23·7”华北特大暴雨过程雨强精细化特征及动力和热力条件初探 被引量：21
2
作者 符娇兰 权婉晴 +7 位作者 麦子 罗琪 陈涛 李晓兰 许先煌 朱文剑 华珊 韩旭卿 《气象》 CSCD 北大核心 2023年第12期1435-1450,共16页
基于ERA5再分析资料、国家级和区域级地面气象观测、双偏振多普勒雷达、地面雨滴谱仪、闪电定位仪、风廓线雷达等多源观测资料,对“23·7”华北创纪录极端降水过程中雨强的精细化特征,导致极端降水的中尺度对流系统(MCS),极端降水... 基于ERA5再分析资料、国家级和区域级地面气象观测、双偏振多普勒雷达、地面雨滴谱仪、闪电定位仪、风廓线雷达等多源观测资料,对“23·7”华北创纪录极端降水过程中雨强的精细化特征,导致极端降水的中尺度对流系统(MCS),极端降水的微物理特征及动力和热力条件进行了分析。结果表明:整个过程小时雨强表现出面弱点强的特点,局地小时、分钟级雨强具有极端性。雨强阶段性特征明显,2023年7月30日08:00至31日20:00(第二阶段)雨强最强,与多个β-MCS发展有关,并伴有后向传播及列车效应等中尺度过程,降水以中等直径、高浓度雨滴为主,具有一定量的低浓度大粒子雨滴样本,属于海洋性与大陆性混合型降水,暖云碰并与冰晶聚合融化过程共存。7月29日08:00至30日08:00(第一阶段)和7月31日20:00至8月2日08:00(第三阶段)雨强相对较小,对应于前者的MCS垂直伸展高度较低、强度不强,以暖云降水为主导,雨滴浓度高、直径中等,对应于后者的MCS发展强盛,但移动速度快,也具有海洋性与大陆性降水混合型降水特征。三个阶段的大气整层可降水量最大值均超过70 mm,第一阶段天气尺度强迫强,对流有效位能(CAPE)在500 J·kg^(-1)左右,MCS发展高度相对较低;第二阶段后期天气尺度强迫有所减弱,但华北中南部对流不稳定能量再次重建,上游地区CAPE较第一阶段有所增大(600~1000 J·kg^(-1)),导致极端降水的MCS发展为深厚湿对流系统,雨强明显增大;第三阶段天气尺度强迫明显减弱,低层偏南风脉动辐合和大的CAPE为MCS强烈发展提供了有利条件。 展开更多
关键词 “23·7”特大暴雨 极端降水 雨强 中尺度对流系统 降水微物理特征 动力和热力条件
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“23·7”暴雨对永定河出山口地下水水质的影响机制
3
作者 马硕 何宝南 +4 位作者 张学航 何江涛 龙翔云 杨珊珊 史芫芫 《中国环境科学》 北大核心 2025年第4期1973-1984,共12页
为探究“23·7”特大暴雨对门头沟平原区地下水水质的影响及机制,以永定河出山口为研究对象,通过对比暴雨前后地表及地下水水质变化,结合水文地球化学模拟及微生物表征技术进行成因分析.结果显示:暴雨洪水后地下水中Ca^(2+)和HCO_(3... 为探究“23·7”特大暴雨对门头沟平原区地下水水质的影响及机制,以永定河出山口为研究对象,通过对比暴雨前后地表及地下水水质变化,结合水文地球化学模拟及微生物表征技术进行成因分析.结果显示:暴雨洪水后地下水中Ca^(2+)和HCO_(3)^(-)浓度均值上升9.75%~14.68%,Cl^(-),SO_(4)^(2-),F^(-),总Fe,总Mn浓度均值下降26%~86.92%,与地表水变化趋势相同,表明地下水水化学变化主要由受影响的地表水入渗引起.然而,地下水中K^(+),溶解氧(DO),氧化还原电位(Eh),NO_(3)^(-)-N指标变化趋势与地表水相反,表明地下水水化学变化不仅仅是与地表水简单的物理混合.PHREEQC反向模拟结果表明,暴雨影响下地下水水化学演化受物理混合与稀释,矿物溶解沉淀,反硝化以及硫酸盐还原作用共同调节.具体而言,物理混合与稀释贡献为15.82%,在此基础上,硅酸盐矿物溶解增加Ca^(2+)浓度,硅酸盐和蒸发岩矿物溶解与阳离子交换作用共同维持了Na^(+)平衡,降雨入渗与有机质分解增加了HCO_(3)^(-)浓度,反硝化与硫酸盐还原作用使得NO_(3)^(-)和SO_(4)^(2-)浓度降低.值得关注的是,特大暴雨加剧了首钢工业园附近高浓度Fe污染的稀释扩散,尽管稀释作用使Fe的超标浓度峰值由89.5mg/L降低至25.4mg/L,但Fe超标的数量却由1个增加至4个,比例达66.67%.同时,这一过程显著促进了地下水中Fe(Ⅱ)自养反硝化菌属的富集,提高了反硝化速率,显著降低了地下水中NO_(3)^(-)-N的浓度. 展开更多
关键词 永定河 “23·7”特大暴雨 地下水水质 反向模拟 微生物响应
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北京市昌平区韩台村“23·7”暴雨山洪泥石流灾害特征分析 被引量：6
4
作者 马俊学 高会然 许冲 《水利水电技术（中英文）》 北大核心 2024年第7期1-18,共18页
【目的】近年来,受极端降雨事件影响,北京西部和北部山区山洪泥石流灾害频发,给当地造成巨大的生命财产损失。针对北京市昌平区韩台村“23·7”暴雨山洪泥石流灾害事件开展灾害过程和特征研究,为小流域灾害防治及提升灾害应对能力... 【目的】近年来,受极端降雨事件影响,北京西部和北部山区山洪泥石流灾害频发,给当地造成巨大的生命财产损失。针对北京市昌平区韩台村“23·7”暴雨山洪泥石流灾害事件开展灾害过程和特征研究,为小流域灾害防治及提升灾害应对能力供基础支撑和参考依据。【方法】以昌平区高崖口沟韩台村支沟为研究区,采用“区域灾情调查-重灾区现场调研-室内评估分析”相结合的方式,查明研究区的雨水情特征及灾情特征。基于堆积物沉积结构、实物破坏形式和流体的内在特性,分析了韩台村支沟内山洪泥石流的灾害过程和基本特征,初步探讨了此次灾害的成因,并提出灾害防范对策建议。【结果】结果表明:(1)韩台村上游沟道集雨面积约0.1 km^(2),根据王家园水库自动站2023年8月31日12时至13时降雨数据,估算的韩台村上游沟道内1小时洪水总量约6870 m^(3),其破坏力非常大。(2)韩台村支沟自沟顶至韩台村西部村南口,具有典型的泥石流特征。村南口进村120 m范围内有泥石流堆积物,覆盖于山洪沉积物之上,属于典型的泥石流堆积前缘特征。由此至韩台村北口(韩台村支沟沟口),具有明显的山洪灾害特征,平均洪水深度超过5 m,淹没面积约33940 m^(2)。(3)2305号台风“杜苏芮”外围残余环流北上引发的极端强降雨是此次灾害的直接致灾因子,同时,受区域地形地貌、山洪泥石流作用及居民对所处地质环境的认知程度等因素的影响。【结论】此次昌平区高崖口沟韩台村支沟特大暴雨洪涝灾害是一次极端暴雨引发的山洪泥石流复合灾害事件。短时强降雨导致地表径流流量陡增是造成此次灾害的直接原因,初步推测泥石流发生时间晚于山洪,亦或是形成于山洪减弱阶段。自支沟顶至韩台村西部村南口(约1.4 km)为泥石流区域,村南口进村120 m左右为泥石流堆积前缘区域,同时部分区域具有山洪特征,村南口至村北口(支沟口)为山洪受灾区域。 展开更多
关键词 气候变化 极端降雨 “23·7”京津冀特大暴雨 山洪泥石流灾害 受灾过程 灾害特征 高崖口沟韩台村支沟 防洪减灾
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“23·7”河北太行山东麓罕见特大暴雨特征及成因 被引量：18
5
作者 杨晓亮 金晓青 +5 位作者 孙云 陈碧莹 梁天 杨敏 闫雪瑾 李江波 《气象》 CSCD 北大核心 2023年第12期1451-1467,共17页
受台风杜苏芮北上减弱的低压影响,2023年7月29日至8月1日,京津冀地区遭受了历史罕见的特大暴雨,海河发生流域性特大洪水并造成人员伤亡和经济损失。利用高空观测、地面自动站、S波段多普勒天气雷达、风廓线雷达、ERA5再分析资料等,对此... 受台风杜苏芮北上减弱的低压影响,2023年7月29日至8月1日,京津冀地区遭受了历史罕见的特大暴雨,海河发生流域性特大洪水并造成人员伤亡和经济损失。利用高空观测、地面自动站、S波段多普勒天气雷达、风廓线雷达、ERA5再分析资料等,对此次天气过程进行了初步分析。结果表明:特大暴雨过程具有累计降水量大、持续时间长、地形作用明显等特征。台风杜苏芮、卡努提供了极为有利的水汽条件,华北北部形成的高压坝阻挡了台风环流北上,华北地区先后经历了阵性降水、台风倒槽降水和倒槽减弱阶段对流性降水三个阶段,降水落区的叠加效应是形成罕见特大暴雨的主要原因。台风倒槽阶段850 hPa切变线受太行山阻挡移动缓慢,降水持续时间长,初期大气处于近中性状态,雨强整体平稳,30日午后对流开始加强,河北中部降水区冷池出流的偏北风与偏东风形成地面辐合线,使得河北东南部高能区中触发的对流单体发展加强为MCS,移入保定后形成“列车效应”;太行山冷池出流的偏北风与地面东南风形成辐合线触发不稳定能量释放,是30日夜间河北西南部降水维持的原因。31日早晨超过20m·s^(-1)的东南风急流再次建立,造成北京南部超过110 mm·h^(-1)的强降水。 展开更多
关键词 太行山东麓 “23·7”特大暴雨 北上台风 地形作用
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基于时空变源分布式模型的流域洪水复盘分析方法——以海河流域北三河系“23·7”较大洪水为例 被引量：3
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作者 马强 史朝旭 +3 位作者 赵悦 杨邦 张晓祥 刘昌军 《人民长江》 北大核心 2024年第7期1-9,共9页
海河流域北三河系覆盖北京、天津、河北三省(直辖市),其防洪安全事关当地社会经济发展。为有效应对气候变化影响下极端暴雨频发所带来的洪水防御新挑战,提出了一种时空双维度流域性洪水复盘新思路,以“23·7”北三河系较大洪水为例... 海河流域北三河系覆盖北京、天津、河北三省(直辖市),其防洪安全事关当地社会经济发展。为有效应对气候变化影响下极端暴雨频发所带来的洪水防御新挑战,提出了一种时空双维度流域性洪水复盘新思路,以“23·7”北三河系较大洪水为例,通过构建时空变源分布式水文模型结合暴雨时空统计分析对全河系洪水的发生、发展过程进行了模拟。模拟结果的确定性系数均大于0.7,洪峰相对误差均小于5%,所建模型可以较好地表征此次洪水的产流机制变化。分析发现,此次洪水过程中北运河流域产流以蓄满产流机制为主,潮白河流域产流则蓄满及混合产流两种机制均有体现,特别是靠近降雨集中区的山区平原过渡地带表现出明显的混合产流机制。建议在未来进一步完善流域防洪体系,重点提升该区域的水雨情监测能力。所提出的时空双维度下的流域性洪水复盘分析方法可为今后其他流域级洪水模拟复盘提供技术参考。 展开更多
关键词 洪水复盘 分布式水文模型 暴雨时空统计分析 “23·7”特大洪水 北三河流域 海河流域
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基于分布式模型的流域洪水时空特征分析方法 被引量：2
7
作者 马强 王莹 +4 位作者 魏琳 史朝旭 王浩雯 张晓祥 刘昌军 《水科学进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期726-737,共12页
为加深对极端暴雨条件下流域洪水形成机理的理解与认识,以“23·7”海河流域大清河特大洪水为例,提出一种基于分布式模型的流域洪水时空特征分析方法。采用时空变源分布式水文模拟方法,分别构建覆盖大清河南、北两支的分布式水文模... 为加深对极端暴雨条件下流域洪水形成机理的理解与认识,以“23·7”海河流域大清河特大洪水为例,提出一种基于分布式模型的流域洪水时空特征分析方法。采用时空变源分布式水文模拟方法,分别构建覆盖大清河南、北两支的分布式水文模型,开展分组并行模拟。结果表明:14个站点模拟洪峰误差平均值小于5%,纳什效率系数平均值为0.7,模拟结果较好。“23·7”特大洪水大清河北支平均径流系数为0.55,远高于南支流域(0.27),致灾洪量主要来自北支。北支流域在洪水过程中呈现超渗、蓄满混合产流模式,当该区域累计雨量超过107 mm时,流域出现蓄满地表产流,当小时雨量超过15.3 mm/h时,则可能出现超渗地表产流;对比大清河系南支,北支流域缺少大型控制性水利工程也是导致本次大清河特大洪水灾害发生的另一主要原因。 展开更多
关键词 暴雨洪水 分布式模型 产流模式 时空变源 "23·7"特大洪水 大清河
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CMA-CPEPS和CMA-REPS集合预报系统对2023年中国汛期降水预报的对比评估
8
作者 熊洁 李俊 +3 位作者 陈法敬 李红祺 王明欢 康兆萍 《气象》 2025年第9期1046-1060,共15页
基于CMA对流尺度集合预报系统(CMA-CPEPS)和区域集合预报系统(CMA-REPS)对2023年中国汛期(6月15日至8月28日)降水预报性能进行评估,并检验“23·7”华北特大暴雨过程的预报,得到如下主要结论:CMA-REPS存在降水预报系统性偏强的问题,... 基于CMA对流尺度集合预报系统(CMA-CPEPS)和区域集合预报系统(CMA-REPS)对2023年中国汛期(6月15日至8月28日)降水预报性能进行评估,并检验“23·7”华北特大暴雨过程的预报,得到如下主要结论:CMA-REPS存在降水预报系统性偏强的问题,CMA-CPEPS显著改善了这一问题;相比于CMA-REPS,CMA-CPEPS对晴雨的预报及其随时间变化的预报能力明显更优,且对降水的概率预报和分辨能力更好;CMA-CPEPS和CMA-REPS离散度均偏小,两套系统离散度与均方根误差的比值及空间相关系数均相当;对于“23·7”华北特大暴雨过程的预报,CMA-CPEPS比CMA-REPS展现出更强的时空分布细节捕捉能力,且CMA-CPEPS在降水强度、降水强度随时间演变趋势以及强降水的时空分辨能力方面均更出色,尤其在短历时强降水的预报上具有明显优势。总体来说,CMA-CPEPS对2023年中国汛期降水的预报能力在CMA-REPS基础上提升明显。 展开更多
关键词 CMA对流尺度集合预报系统(CMA-CPEPS) CMA区域集合预报系统(CMA-REPS) “23·7”华北特大暴雨 FSS评分
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