呼伦贝尔市降雪含水比变化特征研究.pdf
《呼伦贝尔市降雪含水比变化特征研究.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《呼伦贝尔市降雪含水比变化特征研究.pdf(5页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、2023 年第 1 期9内 蒙 古 气 象文章编号 1005-8656(2023)01-0009-05呼伦贝尔市降雪含水比变化特征研究王洪丽1,刘伟1,杨雪峰1,苗春艳2,王颖1(1.呼伦贝尔市气象局,内蒙古 海拉尔 021008;2.阿荣旗气象局,内蒙古 阿荣旗 162791)摘要 利用 19912020 年 11 月至次年 4 月呼伦贝尔市 16 个国家气象站 24 h(0808 时)累积降水量、24 h 新增积雪深度、日平均地面温度、日平均地面风速等资料,通过对筛选出来的降雪事件分析全市降雪含水比的变化特征,并分析地面温度和地面风速对降雪含水比的影响,研究结果表明:(1)呼伦贝尔市 24
2、 h 降雪含水比平均值为 10.01,中位数为 9.30,众数为 11.50;变化范围跨度较大,主要集中在 2.0022.00,降雪含水比大于 22.00 的极端值出现频率较低。(2)呼伦贝尔市各地平均降雪含水比空间分布存在差异,不同台站的平均降雪含水比变化范围在 8.6911.72;11 月至次年 3 月平均降雪含水比稳定在 10.00 附近,12 月最大,4 月最小,存在显著月变化特征。(3)不同量级降雪的平均降雪含水比不同,中雪约为 10.00、大雪约为 9.00、暴雪及以上为 8.60,呈现出降雪量级越大其值越小的特征。(4)地面温度为-18.0-3.0,平均降雪含水比稳定在10.00
3、11.00;当地面温度低于-18.0 或高于-3.0 时,平均降雪含水比不稳定,呈跳跃性,忽高忽低。地面风速 4.5 ms-1时对平均降雪含水比影响较大。关键词 降雪含水比;变化特征;地面温度;风速中图分类号:P426.633 文献标志码 A doi:10.14174/ki.nmqx.2023.01.002 资助项目:内蒙古自治区气象局引导性创新基金项目(nmqxydcx202204 );中国气象局气候变化专项(CCSF202025);内蒙古自治区气象 局科技创新项目(nmqxkjcx202304)。0 引言 我国北方冬季雪灾频发,对畜牧业、交通运输和百姓生产生活造成不同程度的不利影响1-4。
4、众所周知,降雪结束后形成的积雪一方面会增加淡水资源,另一方面短时间大量积雪也会造成交通事故增多,给民众出行带来不利影响。在雪灾形成过程中,积雪是重要的致灾因子5-6。那么如何在准确预报出降雪量级的基础上进而准确预报出积雪深度呢?这就需要了解本地降雪含水比的分布特征。降雪含水比(Snow-to-liquid ratio,SLR)是将定 量 降 水 预 报(Quantitative precipitation forecast,QPF)转化为雪深预报所必须的重要参数。SLR 是新降雪深度与融化后等量液体深度(降水量)的比值,等价于液态水密度与平均雪密度之比,是预测雪深所需的一个重要参数。即使天气预
5、报员能对降雪量级作出准确预报,但 SLR 预报误差会给雪深预测造成明显的失误,影响预报服务的效果。比如对于降雪量同样是5 mm的降雪预报,如果SLR预报值为8.00,那么雪深预测值大概是 4 cm,但如果 SLR 预报值为20.00,那么雪深预测值大概为 10 cm,差异之大给预报服务带来截然不同的效果。崔锦等7-9对辽宁省降雪含水比进行了系统研究,并得出辽宁省 SLR 存在明显的时空变化特征。陈铁等10研究得出南通地区不同相态的 24 h 平均 SLR 存在明显不同,并指出可通过 850 hPa、2 m 气温及地表温度对降水相态转换和 SLR 做出预判。呼伦贝尔市降雪时间较长,其 SLR 的
6、变化特征如何呢?为满足气象服务精细化目标要求,能够根据降雪量预报同时估测出积雪深度,不断满足用户及社会的需求,开展呼伦贝尔市降雪含水比变化特征研究十分必要。1 资料及其处理方法1.1 选取资料选用呼伦贝尔市 16 个国家级气象站 19912020 年 11 月至次年 4 月逐日数据(0808 时),包括 24 h 累积降水量、24 h 新增积雪深度、日平均地面温度、日平均地面风速。上述资料均来源于CIMISS 数据接口。1.2 资料筛选方法新增积雪深度观测误差主要来源于大风、非降雪类的混合性降水等因素。为了减少观测误差对研究的影响,首先需对观测数据进行一定条件的筛选。筛选方法参考 ROEBBE
7、R 等11对 24 h 降雪观测数据部分标准,并结合本地实际情况,制定如下筛选2023 年第 1 期10内 蒙 古 气 象标准:(1)为减小可能的误差,并保留可能多的降雪样本,剔除小雪量级的降雪日(日降雪量 2.4 mm);(2)为确保没有雨雪相态的影响,选取地面温度低于0 的降雪过程;(3)地面风速 9.0 ms-1(0808 时24 h 平均风速)。经过上述标准筛选后,统计得出呼伦贝尔市 19912020 年符合条件的降雪事件共973 次。2 结果分析2.1 24 h 降雪量和新增积雪深度关系利用 19912020 年筛选出来的 0808 时 24 h降雪量和次日08 时积雪深度做相关性分
8、析(见图1),可以看出,新增积雪深度与降雪量整体呈现正相关关系,二者相关系数为 0.64,通过相关性检验,利用最小二乘法对其进行线性拟合,得到如下关系式:y=0.77x+0.87 (1)式中:y 为新增积雪深度(单位:cm);x 为 24 h累积降雪量(单位:mm),拟合系数为 0.77,表明呼伦贝尔市日新增积雪深度和日降水量的比值为0.77,与杨琨等12利用 20092011 年全国加密降雪观测资料(3 h 或 6 h)和常规降雪资料得到我国冬季积雪深度和降水量的线性拟合系数为 0.75 相当接近。y=0.7721x+0.8688R2=0.41260102030400612182430新增积
9、雪深度/cm降雪量/mm新增积雪深度线性(新增积雪深度)图 1 呼伦贝尔市 24 h 累计降雪量和新增积雪深度关系2.2 SLR 的变化特征2.2.1 总体特征SLR 有多种估算方法,预报员常用的是 10:1 这个标准经验法则,此时的 SLR 值为 10.0016。利用新增积雪深度和降雪量数据计算分析呼伦贝尔市 16 个国家气象站 973 次降雪事件 SLR 得知:SLR 的变化为 0.68 44.44,变化范围跨度较大,以宽度为 2 的组距对 SLR 进行分组,图 2 为分组后全部降雪事件的 SLR 统计数目直方图,从图中可看出:SLR 主要集中在 2.0022.00,占总数的 96.40%
10、;大于 22.00 的极值出现频率相对偏低,仅为 2.9%。为了检验整体数据的偏斜程度,通过计算以中位数为中心 50%数据的偏斜度,减少异常极值的影响,使用对称性统计量 Yule-Kendall(Y-K)指数,该指数在偏斜度测量上更具有抗干扰能力,计算公式如下:0.250.50.750.750.252YKqqqqq+=(2)式中:为 Y-K 指数,q0.25、q0.5和 q0.75分别为第一、第二和第三四分位数。通过上式计算全部降雪事件的Y-K 指数为 0.03,数据呈正偏态分布17;若该指数为0,则为正态分布;即:指数0为正偏态、指数0为负偏态分布。正偏态分布的单峰峰值偏离区间中心,出现在以
11、10.00为中心、组距为4的区间内,即614,该区间的降雪事件占总数的 66%,第一和第三四分位数正好位于该区间,分别为 6.67 和 12.12。全部降雪事件的 SLR 平均值为 10.01,中位数为 9.30,众数为 11.5,平均值与经验值一致度最高,中位数和众数相较 10.00 也未出现较大偏差。经统计,SLR 恰好为 10.00 的降雪事件共发生了 17 次,占总降雪事件的 1.75%。由此可见,标准经验法则中通过10:1 估算积雪深度适用于降雪过程中对于积雪深度的初步估算。图 2 呼伦贝尔市 SLR 频数分布2.2.2 空间变化特征由图 3 可知,呼伦贝尔市各地平均 SLR 空间分
12、布存在差异,不同台站的平均 SLR 变化范围为8.6911.72。具体分布特征是:额尔古纳市北部、满洲里市、根河市大部、扎兰屯市南部的平均值为相对高值区;新巴尔虎左旗南部、新巴尔虎右旗南部、阿荣旗北部、牙克石市东南部、鄂温克族自治旗局部的平均值为相对低值区。表 1 为呼伦贝尔市 16 个国家气象站 SLR 统计。可以看出,各站的 Y-K 指数均不为 0,属于偏态分布,但从第二和第三四分位数可以看出,位于北部的额尔统计数目2 6 10 14 18 22 26 30 34 38 42 46 SLRYK200150100500-平均值 左侧为中位数,右侧为众数 左侧为 25%右侧为 75%2023
13、年第 1 期11内 蒙 古 气 象古纳市、根河市等站 SLR 均值区间偏高;除此之外,第三四分位数较高的莫力达瓦达斡尔族自治旗标准差也较高,说明该区域的数据离散程度较高。图 3 呼伦贝尔市平均 SLR 空间分布表 1 呼伦贝尔市 16 个国家气象站 SLR 描述性统计 站名个数平均值中位数标准差25 百分位数75 百分位数Y-K指数额尔古纳54 11.33 10.76 5.62 7.17 13.86-0.07 根河79 11.28 10.34 5.22 7.48 14.04 0.13 图里河77 9.30 8.70 4.49 6.25 12.00 0.15 鄂伦春自治旗92 9.82 9.68
14、 4.54 6.81 12.00-0.11 满洲里21 11.27 10.71 5.04 8.96 12.90 0.11 陈巴尔虎旗57 9.72 9.38 5.01 7.50 11.11-0.04 鄂温克族 自治旗52 9.84 9.68 3.93 6.68 12.05-0.12 牙克石80 9.17 8.91 4.07 6.61 11.46 0.05 海拉尔70 10.22 9.31 4.91 6.90 12.18 0.09 小二沟70 9.10 8.99 4.15 6.11 11.81-0.01 新巴尔虎右旗30 9.35 8.49 4.10 6.14 11.98 0.19 新巴尔虎左旗
15、47 9.32 7.89 4.57 6.43 11.77 0.45 博克图63 10.21 9.38 5.75 6.67 11.98-0.02 扎兰屯56 10.79 10.62 4.68 7.69 13.10-0.08 莫力达瓦达斡尔族自治旗68 11.72 9.80 8.31 6.50 13.82 0.10 阿荣旗57 8.69 7.69 5.66 5.56 10.00 0.04 2.2.3 时间变化特征从图 4a 看出:11 月至次年 4 月均有满足筛选条件的降雪事件。11 月为峰值,30 年间共有 295 次降雪过程;次多值出现在 3 月,为 228 次降雪过程;最少为 4 月份。图
16、4b 是指各月 SLR 值箱线图。由图可见,11 月和 12 月的 SLR 最大,均值为 9.80,非常接近10,其中 11 月为 25%75%,分位在 6.90 13.00,12 月为 25%75%,分位为 7.10 13.00;1、2、3 月SLR 略低于 11 月和 12 月,均值分别为 8.60、9.40、9.10,其中 1 月为 25%75%,分位为 6.70 12.00,2 月 为 25%75%,分 位 为 6.90 12.00,3 月 为25%75%,分位为 6.30 12.00;4 月 SLR 均值最小,为 6.70,25%75%分位在 3.60 10.00。平均值的变化与气温
17、有关。11 月至次年 2 月气温低,雪干且密度小,积雪更加蓬松,因此 SLR 相对更大13,同等降雪量导致的积雪深度增量更大;而4月降雪多为湿雪,密度大,因此SLR值相对更小9。2.2.4 不同量级降雪 SLR 变化特征经过筛选的973 次降雪事件中包含中雪733 次、大雪 211 次、暴雪及以上 29 次,中雪事件最多,占总降雪事件的 75.3%(见图 5)。对各量级降雪的 SLR 值进行统计计算得出中雪 SLR 均值为 9.68,25%75%分位为6.90 12.50;大雪SLR均值为8.93,25%75%分位为 6.00 11.30;暴雪及以上 SLR 均值为 8.60,25%75%分位
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 呼伦贝尔市 降雪 含水 变化 特征 研究
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【自信****多点】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【自信****多点】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。