山东省三次暖切变线极强降水的对比分析

应用加密观测、常规观测、卫星云图和雷达探测的资料及NCEO/NCAR(1°×1°)再分析资料,对由东省三次极强降水天气进行了诊断和对比分析。结果表明,,低层暖式切变线和500 hPa西风槽是三次强降水的主要影响系统。强降水前低层大气高温、高湿、对流不稳定同,有较高的对流不稳定能量。低层暖式切变线辐合和暖湿平流产生的上升运动与地面辐合线附近产生的上升运动相叠加,触发对流不稳定能量释放,产生强对流,造成强降水。较强的风垂直切变使得对流有组织地发展。强降水期间,中高层弱的干冷空气侵入,使得对流不稳定加强,中高层具有高位涡的干冷空气入侵诱发低层中尺度涡旋发展,辐合上升运动加强。低层暖湿气流螺旋式辐合上升与中高层入侵的干冷空气相遇,水汽凝结率增大,降水强度增强。中高层干冷空气侵入的时段与极强降水的时段相对应。有利的地形对局地短时极强降水有重要作用。低层暖式切变线和500 hPa低槽的位置、强弱不同,中高冷空气的强度和入侵路径不同,对流云团的发生发展、内部结构和移动方向不同,造成强降水的地理位置和强度不同。

雷暴大风落区的天气学模型和物理量参数研究

对1971 2008年山东雷暴大风的气候特征、天气系统配置模型和物理量参数特征进行分析研究。结果表明,雷暴大风的天气系统分为四种类型:槽前型、槽后型、副热带高压(下称副高)边缘型和横槽型。春季和秋季以槽前型为主,6月和8月槽后型较多,副高边缘型只出现在7月。副高边缘型的对流不稳定能量最高,0~6 km风垂直切变最小;槽后型风垂直切变最大,对流不稳定能量也较大;槽前型的风垂直切变和对流不稳定能量都较大;横槽型的风垂直切变和对流不稳定能量都较小。在鲁西北和鲁中地区槽前型最多,鲁南地区槽后型最多,横槽型主要影响山东北部和半岛地区,副高边缘型主要影响鲁西北和鲁中地区。在内陆地区,春季大气湿度小,不稳定能量低、上下层温差大、0~6km风垂直切变大,大风指数大;夏季低层大气暖湿,对流不稳定能量高、风垂直切变小,大风指数小。鲁南地区产生雷暴大风的温湿条件比鲁西北和鲁中地区高。在山东半岛的沿海地区,低层大气湿度大、温度低,对流不稳定能量小,大风指数较小,但是K指数、θse上下层之差和0~6 km风垂直切变较大,低层大气温度和湿度的月变化较小。

2009年“8·17”鲁南低涡暖式切变线极强降水分析

利用各种观测资料及NCEP/NCAR 1°×1°再分析资料,对2009年8月17—18日鲁南极强降水进行多尺度分析。结果表明:强降水由500 hPa西风槽、850 hPa暖式切变线和地面倒槽共同影响产生。强降水发生前,中低层湿层深厚且有弱的水汽辐合,大气对流不稳定,并有较高对流不稳定能量。低层暖式切变线辐合、暖平流以及中高层正涡度平流、侧向辐合和倾斜涡度发展,使垂直涡度增大、上升运动发展;低层东南气流与高空槽配合产生次级环流,其上升支使上升运动增强,触发对流不稳定能量释放并产生强对流,造成强降水。强降水期间,中高层弱冷空气侵入使对流加强和降水强度加大。中尺度对流云团产生在地面低压倒槽东部和中尺度辐合线附近,地面加热和冷却不均匀导致低压倒槽中小尺度温度梯度加大,极端强降水中心出现在小尺度温度梯度区。强降水由长条形中尺度对流系统及其北端发展的圆形中尺度对流云团产生;中尺度对流系统(云团)自西向东缓慢移动,在回波强度图上表现为气旋性向北汇合的带状强回波。

山东南部一次大暴雨过程的中尺度特征及成因分析

应用常规气象观测及地面加密自动站观测资料、FY-2E红外云图、NCEP再分析资料和多普勒雷达资料,对2012年7月9日山东南部一次大暴雨过程进行诊断分析。结果表明:这次鲁南大暴雨发生在"2高对峙"的环流形势下;高、低空急流的位置和强弱影响大暴雨的落区和降水强度大小;地面β中尺度气旋的发生发展是造成本次大暴雨的最直接原因;贝加尔湖以西高压系统加强引导其北部的干冷空气南下进入鲁南地区是地面辐合加强生成初始β中尺度气旋的触发机制;冷暖空气在暴雨区汇合并触发不稳定能量释放是造成本次大暴雨的根本原因;多普勒雷达VWP产品可以很好地捕捉冷暖空气的活动情况。

Excel函数在农业气象测墒工作中的巧用

利用Excel提供的四则运算函数编写程序完成农业气象测墒中对土壤样本数据的基本计算,用逻辑函数编写程序实现对土壤湿度持水量的查表计算工作,最终只需输入湿土+盒重和烘干后干土+盒重2组数据就能得到需要的含水量、干土重、土壤含水量、土壤持水量等多组数据。

山东省雷暴大风天气的气候特征

应用1971—2008年山东省122个气象站观测资料,对山东省雷暴大风等强对流天气的气候特征进行了分析,并与冰雹天气的气候特征进行了对比。结果表明:山东省雷暴大风年均为46.6d,区域性雷暴大风年均为15.7d,随年代有明显减少的趋势。山东的雷暴大风主要集中在5—8月,7月最多。雷暴大风的地理分布极不均匀,大部分地区年均在1～3d。雷暴大风的影响范围较大,最多可达87个测站。雷暴大风的极大风力一般在8～9级,最大可达12级,极大风速的风向以西北风最多,但在7月以西南大风最多。雷暴大风与冰雹相比,二者出现月份和影响范围有明显差异,冰雹主要集中在4—6月,冰雹影响的范围远小于雷暴大风。

山东省南部一次极端特大暴雪过程诊断分析

为了更全面地认识鲁南地区历史极端暴雪发生发展的机制,利用常规探空和地面观测资料、FY-2E长波辐射资料(Outgoing Long-w ave Radiation,OLR)和NCEP/NCAR 1°×1°再分析资料,采用天气动力学分析方法,对2015年11月23-24日出现在山东省南部极端特大暴雪过程的成因和动力结构演变特征进行分析。结果表明:(1)此次降雪发生在回流形势下,对流层中层强西南低空急流、切变线及低层强东北风共同作用,造成异常强暴雪天气。(2)低层西南急流把水汽输送到鲁南地区,并在暴雪区上方产生强的水汽辐合中心,为本次特大暴雪提供了有利的水汽条件。(3)高低空急流耦合,高空槽前正涡度平流使得低层减压,产生上升运动,有利于暴雪发生发展。(4)西南低空急流与偏北风在鲁南上空辐合,是强降雪主要集中在该地区的重要原因。(5)强冷空气降温使得雨快速转雪,降雪持续时间长,导致强降雪发生。(6)OLR特征分析表明,OLR 3 h平均低值中心与3 h最大降雪中心存在明显的负相关关系。研究鲁南地区极端暴雪特征有助于提高该地区灾害性天气的预报能力,对防灾减灾有着重要意义。

乌鲁木齐达坂城谷地一次极端暴雪成因分析

2018年3月17—18日乌鲁木齐达坂城谷地出现一次极端暴雪天气,过程累积降雪量达28.7 mm,为冬半年平均降水量的4.35倍。本文利用常规与加密观测、区域自动气象站、FY2G卫星相当黑体亮温(TBB)、NCEP/NCAR再分析等资料,分析此次极端暴雪成因。结果表明:此次极端暴雪天气是以500 hPa中亚低涡、700 hPa气旋性辐合中心及切变线、850 hPa西北气流作为环流背景的低涡型暴雪;水汽主要是地中海、红海的水汽沿着偏西气流经波斯湾—阿拉伯海加强后,随中亚低涡前西南气流输送至暴雪区,另一支为低层西北路径水汽输送,同时由低涡携带的里、咸海水汽,随着系统东移沿其前部的偏西气流输送补充至暴雪区。700~850 hPa达坂城谷地附近为强上升运动区,西北气流受天山阻挡强迫爬升,其较强的上升支气流为暴雪提供了有利的中尺度动力条件;乌鲁木齐至达坂城一线受斜压不稳定增长机制作用,利于暴雪的持续与增强;先后有2个中β云团和1个中α云团东移北上影响造成极端暴雪,强降雪区均位于中尺度云团的北至东北侧TBB等值线梯度最大区。

华北地区极端干旱事件的变化特征

利用华北地区1961—2015年72个测站的月降水资料,采用一元线性回归、M-K非参数检验、小波变换、分形理论等方法,研究了华北地区极端干旱事件的变化特征。结果表明,华北地区极端干旱事件频次呈波动递增趋势,递增率为0.21次/10a。1981—1993年极端干旱事件频次低于平均值;1994—2015年的高于平均值,处于极端干旱期。极端干旱事件频次距平值年代际变化差异较大:1961—1980年极端干旱发生频次距平值正负交替;1981—1993年的为负值;1994—2015年的为正值。华北地区极端干旱事件频次在2003年发生了突变性增加,极端干旱事件频次Hurst指数值为0.55,具有长相关性,未来10年内华北地区极端干旱频次呈递增的发展趋势。

鲁西一次持续大雾过程分析

利用 NECP 资料和常规观测资料对2011年12月初鲁西持续大雾过程进行诊断分析，结果表明：本次大雾期间环流形势稳定少变，前期天气晴好，温度日较差大，辐射冷却作用强，以辐射雾为主；后期天气以阴或多云为主，辐射冷却作用弱，偏东风的作用使得雨区暖湿空气移动到冷下垫面上冷却形成雾，平流冷却作用强，以平流雾为主。诊断分析发现：上干暖下湿冷的边界层湿度条件；稳定的大气层结条件；充沛的暖湿水汽输送；低层（1000-900 hPa）较弱的上升运动都有利于大雾的发展和维持。当上升运动发展到整层一致且强盛时，湍流运动会阻碍大雾的发展。

临沂地区秋季一次重霾天气的特征分析

利用大气观测、探测及污染物探测资料、NCEP再分析资料和GDAS资料,对2013年10月26—29日一次持续性重霾天气过程中的气象要素和气溶胶演变特征进行分析。结果表明:本次持续性霾天气过程中,临沂地区PM_(2.5)污染严重,大气中PM_(2.5)的小时平均浓度工业区>城区>郊区,污染最严重时分别为365,344,284μg·m^(-3);较小的地面平均风速及PM_(2.5)浓度的稳定上升和较低的地面湿度为本次霾天气过程的形成和发展提供了有利条件;当临沂地区以南风或西南风为主时,市区霾天气加重,上游空气污染具有平流输送特征。贴地逆温层的形成,导致污染物在低空不断积累,造成污染浓度的持续升高。地方政府应加快产业结构调整,控制企业的污染物排放,才是治理雾霾的根本办法。

夏初850hPa西太副高异常对江淮流域降水影响

[目的]研究夏初850 hPa西太平洋副高的异常对江淮流域降水的影响。[方法]利用NCEP/NCAR 2.5°×2.5°的分析资料,采用合成分析、相关分析等方法,对位势高度场、纬向风场、降水率、垂直速度场等与副高指数相关联的环流和降水异常进行了分析,探讨夏初850 hPa西太平洋副高的异常对江淮流域降水的影响。[结果]夏初西太平洋850 hPa副热带高压的异常对江淮流域降水有重要影响。夏初西太平洋副高面积偏小、脊点偏东、偏北时,500 hPa高度场上鄂霍次克海地区无阻塞型控制,高纬冷空气路径偏北,梅雨锋区低压扰动减弱,东亚夏季风环流加强,江淮流域冷空气偏弱,使得江淮流域降水偏少;夏初西太平洋副高面积偏大、脊点偏西、偏南时,500 hPa高度场上鄂霍次克海地区为阻塞高压控制,梅雨锋区低压扰动加强,东亚夏季风环流减弱,江淮流域冷空气偏强,使得江淮流域降水偏多。[结论]该研究为江淮流域的降水异常提供指示作用。

人工绿地与自然沙地蒸散的计算与变异研究

利用中国气象局塔克拉玛干沙漠气象野外科学试验基地2014—2015年自然沙地与人工绿地加密观测试验时次数据,采用GB/T 20481-2006气象干旱等级的蒸散算法,详细计算自然沙地、人工绿地以时次为单位的蒸散值。计算过程中采用多种参数算法,增加了观测数据的利用率,提高了计算精度,并尝试通过影响因子的变量赋值研究,量化蒸散的计算增减。结果表明:(1)自然沙地与人工绿地蒸散计算值都较好地刻画出了蒸散的年内变化,自然沙地计算值量级更贴近实际观测值,这与蒸散计算方法适用性有关。(2)人工绿地蒸散计算值在植被生长季与观测值的差值较大,自然沙地与观测值的差值较小;冷季人工绿地蒸散计算值与观测值接近,自然沙地计算值与观测值的差相对较大。(3)饱和水汽压与实际水汽压之差、2 m平均气温、2 m平均风速、饱和水汽压的斜率是计算蒸散的主要影响因子,其中饱和水汽压与实际水汽压之差和2 m平均风速随着赋值递增,蒸散差值时次百分比与年累计差值呈线性增长。2 m平均气温随着赋值递增,蒸散差值时次百分比与年累计差值表现比较稳定,饱和水汽压的斜率随着赋值递增,蒸散差值时次百分比与年累计差值略有递减。因此,GB/T 20481-2006气象干旱等级的蒸散算法在塔克拉玛干沙漠的适用性较好,人工绿地比自然沙地计算精度更高。

莱州湾海区与内陆大风对比分析

为了掌握莱州湾海区的大风规律,更好地为建设海上潍坊服务,本文利用自动气象站观测资料,对位于莱州湾南岸的羊口港、潍坊港、下营港梯度风塔3个港口和内陆的潍坊市城区寒亭国家气象观测一级站4个地方的大风进行了对比分析,并结合常规天气资料,分析了大风的季节变化特点以及与天气形势的关系。分析发现莱州湾海区平均风速是内陆的1.9倍,莱州湾风速东岸略大于西岸。南(东)高北(西)低是偏南大风出现时最常见的天气形势,冷锋后部的偏北大风是造成北部海区偏北大风最主要的形势。

2011年7月3日山东局地大暴雨过程的观测分析

应用常规气象资料、FY-2E红外TBB资料、地面加密自动站观测资料和NCEP再分析资料,对2011年7月3日山东中部地区出现的大暴雨过程进行了分析。结果表明:该过程在有利的天气形势下发生,其降水具有中尺度强对流系统特征;强降水落区位于地面自动站风场辐合中心偏冷锋前位置;一个MαCS和一个MβCS是该暴雨过程的直接影响系统;强降水出现在中尺度对流系统(MCS)发展强盛到成熟阶段,降水区最初位于TBB梯度最大处,再沿TBB梯度最大处向下风方移动,并始终处于强冷云顶区后侧;自高纬度向暴雨区低空锲入的东北气流对降水过程起触发作用;强降水区位于低层切变线南侧与水汽通量舌区左侧等值线密集带上,并与假相当位温陡立面密集区位置对应。

山东中西部一次长生命史超级单体雷达回波特征和触发机制分析

利用常规观测资料、多普勒雷达产品、NCEP/NCAR再分析资料和加密自动站等资料分析了2016年6月14日山东中西部地区一次长生命史超级单体的环境条件和雷达回波结构演变。结果表明,强对流发生在华北冷涡天气背景下,中层有中空急流配合的冷槽叠加在低层低空急流配合的暖脊上,中低层之间水汽和热量的平流差异不断增大。地面露点锋生和中尺度辐合线触发的对流云团在深厚的垂直风切变和强的垂直不稳定层结作用下逐渐发展成超级单体风暴。超级单体低层反射率因子呈现明显"V"型缺口,反射率因子垂直剖面呈现典型的有界弱回波区,回波悬垂和回波墙,相应的中高层径向速度呈现出一个强中气旋,旋转速度达29 m/s,中气旋的发展和维持使得超级单体发展和维持。6月,当最大反射率因子值达到60 dBZ,出现中等强度以上中气旋且VIL值和VIL密度分别达59 kg/m2和4.7 g/m3以上时,在强对流预报业务中需要注意大冰雹的出现。冰雹发生在风暴单体强中心所在高度和回波顶高下降期间。

1999—2018年鲁南地区暴雪天气的影响系统及环流特征

利用1999—2018年鲁南地区地面逐日降水资料、NCEP再分析资料,统计了近20a鲁南地区25次暴雪天气过程,分析了四类影响系统的环流形势及其主要特征。结果表明:近20a鲁南地区暴雪过程明显减少;产生鲁南地区暴雪天气的影响系统分为四类,按照发生频次从多到少依次为:回流形势、江淮气旋、切变线和低槽冷锋;回流暴雪灾害重、影响大,11月常出现大范围暴雪,根据500hPa环流形势特征分为高纬低压带型和两槽一脊型回流暴雪,建立了鲁南地区回流暴雪天气模型;江淮气旋暴雪主要发生在2月,影响系统复杂,通常先倒槽降雨,后转为回流形势降雪,揭示了江淮气旋降雪开始与结束时的环流特征;切变线暴雪降水量自南向北减少,以区域性暴雪为主;低槽冷锋暴雪500hPa以下各层低槽比较明显,地面为冷锋,影响系统过境时间短,一般降雪量较小。

2015年6月24日淮河流域暴雨过程分析

根据常规观测资料、NCEP 1°×1°逐6 h再分析资料和自动站资料,对2015年6月24—25日发生在淮河流域一次暴雨过程进行了成因分析。分析表明,副热带高压的西伸北抬和稳定维持使偏南低空急流长时间维持,为暴雨发生提供了充足的水汽和能量,暴雨集中在切变线的南北两侧和低空急流的顶端;深厚长时间的湿层有利于降水维持,充足的水汽输送和强烈的水汽辐合造成了暴雨的发生;高能舌顶端能量锋区与强降水中心有很好的对应;等θse面突然变得陡立密集,在其他条件不变时,大气对流不稳定度减小导致垂直涡度发展、上升运动增强、降水强度增大;较强的辐合和上升运动把水汽输送到较高的高度,有利于高效率降水的产生。

基于Landsat卫星数据的山东临沂市热岛效应研究

利用Landsat卫星数据分别反演了2005和2014年临沂市的地表温度和不透水层指数,分析了城市化进程对临沂市热岛效应的影响。结果表明,2005年临沂市表现为中等强度的热岛效应,2014年表现为强热岛效应。利用地面站点资料统计分析得到,2005—2014年临沂市热岛强度总体呈波动增加的趋势,冬季最强,春秋季次之,夏季较弱。分析城市化因子发现,城市经济、人口、用电消耗、城市房屋面积增量等因素对城市热岛强度变化的影响,其相关系数分别为0.86、0.52、0.67、0.81,其中城市经济和房屋面积增量与热岛强度增强密切相关。结合不透水层指数分布的动态变化得出,城市化进程中城镇建筑和硬化路面的增多导致了热岛强度的增加。

影响山东切变线特征及典型个例分析

利用天气观测资料和NCEP再分析资料对2004-2013年5-9月影响山东的切变线天气特征和环流形势进行了分析。将影响山东的切变线按热力性质分为冷切变线和暖切变线,10a间影响山东的切变线共发生59次,其中暖切变线出现43次,占切变线总发生次数73%;冷切变线出现16次,占切变线总发生次数27%。切变线发生频数7月最多,6月次之,分别占切变线总数的35.6%和23.7%,9月最少,约占0.05%。影响山东典型切变线的发生与副高关系密切,冷切变线多出现在西风槽东移受阻,在对流层低层逐渐形成,暖切变线则出现在西风带小高压与副高合并,副高北抬时形成。针对2次典型冷暖切变线暴雨天气过程对比分析其暴雨落区、雷达回波特征和动力机制等,结果发现:暖切变线降水的强度、暴雨范围和持续时间明显大于冷切变线降水。暖切变线暴雨的GPS可降水量在强降雨出现前8h快速上升,可降水量峰值对应地面降雨大值,对地面降雨变化反映不敏感,物理量呈垂直分布,强回波单体基本位于暖切变线雨带的中间。冷切变线暴雨的GPS可降水量短时间内增幅大,地面强降雨在峰值出现1h后发生,对地面降雨变化反映较敏感,物理量从低层到高层向北倾斜且上升运动区较深厚,回波单体位于切变线南侧。