2021年11月山东一次极端天气成因分析

利用地面自动气象站观测资料、美国国家环境预报中心再分析资料,对2021年11月6—7日发生在山东省西北部地区的一次极端天气成因进行分析。结果表明:此次极端暴雪天气具有强度大、范围广等特点,其主要受500 hPa冷涡、700 hPa高空槽、850 hPa切变线,以及低空东南、西南急流等系统影响;此次极端暴雪过程发生时,山东省西北部地区水汽来源路径众多,其中700 hPa与850 hPa东南与西南暖湿气流对此次降雪天气的水汽贡献最大,为其提供了充沛的水汽条件;低层强烈辐合、高层强烈辐散的结构配置,再加上低层强冷空气的影响,辐合中心明显抬升,并与低层切变线相耦合,导致上升运动明显增强,为其提供了良好的动力抬升条件。

1991—2023年临沂市极端气温变化的特征分析

利用1991—2023年临沂市国家气象站逐月极端最高气温、极端最低气温、高温日数及霜日数等资料,分析了临沂市极端气温变化趋势。结果表明:近30年内,临沂市极端气温呈暖化趋势,其中,临沂市年极端最低气温主要出现在11月—翌年2月,出现在1月的频率较高,出现在2月和11月的频率较低;极端最高气温主要出现在每年的5—8月,出现在6月的频率较高,出现在5月和8月的频率较低。同时,临沂市呈现出高温升高、低温降低的特征,年极端最低气温整体呈现出下降趋势,气候变化倾向率为-0.369℃/10年,极端最低气温下降趋势并不显著;极端最高气温整体呈现出上升趋势,气候变化倾向率为0.454℃/10年,极端最高气温上升趋势较为显著。此外,临沂市年平均高温日数整体增加,呈西南高东北低分布;而霜日数整体减少,呈南北高、中间低分布。

基于标准化降水指数的近51a山东临沂市旱涝时空特征

基于1961—2011年临沂市10个气象观测站的逐月降水数据，采用标准化降水指数（SPI），分析了临沂市旱涝时空分布特征。结果表明：临沂市旱涝变化具有阶段性特征，1960年代初中期和1970年代初中期，雨涝频繁；1960年代中后期和1970年代中后期及整个1980年代，干旱频繁；1990年代到21世纪初早期旱涝交替发生，2003年以后以雨涝为主。冬春季干旱呈弱的减轻趋势，秋旱呈弱加剧趋势，夏季旱涝变化趋势不明显。北部山区、西部丘陵、南部平原的旱涝变化总体上具有相对一致的趋势，但在1960年代中期、1980年代中期、21世纪初早期西部丘陵的旱涝变化幅度较其他2个区域要大。全市旱涝变率在21世纪初早期最大，1970年代中后期最小，3个区域的变率总体上表现出与全市大致相同的趋势，2004年以后南部平原旱涝变率持续增大。

近51年山东临沂市冷暖冬气候特征及其成因分析

为了掌握临沂市冬季气候特征及其冷暖冬的成因,减少冷暖冬对农业生产的不利影响,以便更有效利用冬季气候资源服务于临沂地区农业生产,利用临沂市1961—2011年12—2月气温观测资料,采用统计方法进行气候诊断研究,分析了临沂市近51年冬季平均气温的变化趋势,在此基础上,依据中国国家标准《暖冬等级》,参照单站、区域暖冬等级标准,确定了单站和区域冷冬等级,统计分析了1961—2011年临沂10个站冷、暖冬事件的气候变化特征。结果表明：近51年临沂各地冬季平均气温呈明显升高趋势,尤其是在20世纪90年代以后表现更为明显。临沂单站和区域暖冬指数均呈显著上升趋势,51年区域暖冬事件共发生10次,强暖冬3次,主要出现在20世纪90年代以后。各站冷冬事件发生频率为47%~59%,强冷冬频率为20%~31%。区域冷冬指数呈-17.7%/10 a的显著下降趋势,区域冷冬事件共发生27次,其中强冷冬14次,主要出现在20世纪80年代以前,20世纪90年代以后显著减少,与暖冬成相反的变化趋势。冷暖冬的成因主要归咎于温室效应、东亚冬季风、西太平洋副热带高压、ESNO等因素,其中最重要、最直接的原因取决于南下冷空气的强度和频率,冷空气强且频,其冬必冷,冷空气强度小、频率低,则易出现暖冬。

1962-2013年山东临沂四季变化特征分析

为了反映气候变暖对临沂季节变化的影响,以便更好地服务于当地应季农业生产、防灾减灾等方面,根据气候季节划分国家标准,利用临沂市气象局所辖10个台站1962—2013年逐日气温资料,分析了临沂地区近52年来四季开始日期和四季长度的变化特征。结果表明:临沂市春季起始日明显提前,秋、冬季起始日均有不同程度的推迟,且这种变化在20世纪90年代到21世纪初最为明显,而夏季起始日变化趋势则不明显。四季长度的变化表现为,春、夏季略呈延长趋势,冬季则呈现明显缩短趋势,秋季变化趋势不明显。四季长度的突变多发生在20世纪80年代末到90年代初,且在80年代后,春、夏季长度呈增加趋势,冬季长度则持续缩短,尤其是1998年以后冬季缩短更为明显。四季长度均存在3年、6年、9年的周期,其中春季以3年周期最为明显,夏、秋、冬季则以6年的周期最为显著,另外春、夏、秋季长度还存在12年左右的周期,冬季长度存在30年左右的周期。

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。

临沂一次局地大暴雨成因分析

[目的]研究2010年8月3日晚至4日凌晨临沂一次局地大暴雨过程的成因。[方法]利用MICAPS天气图、NECP分析场实况资料、加密自动站资料和多普勒雷达产品等,从发生的天气背景、中小尺度特征以及中小尺度系统发生、发展物理机制等方面详细分析了2010年8月3日晚至4日凌晨临沂一次局地大暴雨、特大暴雨过程,探讨此次大暴雨过程的成因,并尝试从中找出一些短历时强降水发生的规律。[结果]此次局地大暴雨过程短时降水量大,局地性特点明显;主要影响系统为副热带高压、西风槽和地面中小尺度低压,是由不同尺度、不同高度的多个系统共同作用的结果。上冷下暖的不稳定层结蓄积了大量的不稳定能量,是强降水发生的基本条件;上空底层为辐合切变线,上空有一层深厚的西南—西北—偏东气流的垂直切变、湍流层;上下系统的共同作用触发了上升气流的产生,使不稳定能量得以释放;由于不稳定能量的释放,西北气流被切断消失后,上升气流使西南气流向上发展,与东风波相接形成新的垂直切变,是强降水持续时间较长的一个原因。副高边缘的西南气流是此次降水过程的水汽来源,为大暴雨的产生提供了充足的水汽供应。发展、增强中的系统会使系统的移动速度变慢,从而增大降水量,也是强降水维持时间较长的一个原因。[结论]该研究为今后的预报工作积累一定的经验。

山东省临沂市10月份雾的统计特征

利用2000~2009年临沂市10月份资料,对该地区10月份雾发生演变的气候学、天气学特征进行了统计分析。结果表明：该地区是雾多发区,雾在前一天20：00至当日08：00之间发生,65.8%的雾在09：00之前消散;雾日08：00风速97.4%小于2 m/s,静风最有可能出雾,其次是偏东风,再者是偏南风;雾日前一天20：00以东南东风频率最高,其次是东南风和静风;临沂雾的天气形势主要有5种,分别为锋前均压场型、弱高压或脊型、鞍形场型、高压入海型和倒槽（低压）前部型。

山东西北部两次局地大暴雨过程对比分析

[目的]对比分析山东西北部2次局地大暴雨过程。[方法]利用自动站观测资料、探空资料及NCEP再分析资料,从环流形势、影响系统和物理量场方面,对2010年7月18日夜间和8月9日夜间发生在山东西北部地区的2次局地大暴雨天气过程进行对比分析,探讨山东局地大暴雨的内部结构以及形成的可能机理。[结果]这2次暴雨均产生在500 hPa槽前西南气流的前部,在850 hPa附近的锋区中,大气均有较强的斜压性;2次暴雨均发生在低层有西南暖湿气流和850 hPa有切变线影响下,θse高能舌后部的密集区内常是暴雨易发地带,暴雨区与垂直速度大值区有较好的对应。不同点是:前次暴雨过程,700 hPa有明显的西南风低空急流与切变线,大降水区主要为700 hPa暖切南部地区;而在后次暴雨过程中,没有明显的西南风低空急流与切变线,大降水区处于两高之间。[结论]该研究为今后此类暴雨的预报提供有价值的思路。

临沂市农业气象灾害预警系统的开发与应用

为将气象灾害预报及时发送到农民手中,并提出切实可行的防灾减灾措施,临沂市气象局开发了农业气象灾害预警业务服务平台。该平台应用Div+CSS进行网页布局,结合JavaScript、VB、ASP等多种计算机编程语言开发而成。目前,该平台已在临沂地区使用。

临沂市酸雨特征及其与气象条件的关系

根据临沂市气象观测站2003—2013年11年间617次酸雨观测资料,计算和分析了临沂降水pH值、酸雨频率的年际和季节变化特征,研究了酸雨与风向、风速等气象条件的关系。结果表明,临沂市11年间酸雨平均pH值为4.84,酸雨频率为47.0%,2003—2013年间酸雨频率呈下降趋势。季节变化特征为秋季和冬季酸雨频率较大,春季和夏季酸雨频率较小,表明秋、冬季两季的酸雨污染比春、夏两季严重。当风速≤3.0 m/s时,酸雨发生频率达67.6%,随着风速的增大,酸雨发生频率越来越小。当风向为偏东北风和偏东南风时,酸雨发生的机会偏大。

临沂设施农业气象试验站运管服一体化平台建设及应用

为凸显临沂设施农业的信息化特征,提升临沂设施农业生产经营能力和现代设施农业综合水平,本文利用物联网、云计算、大数据等现代信息化手段,全面搭建临沂设施农业气象试验站运输、管理、服务一体化平台。该平台能够实现设施农业管理的精准化、手段的信息化和决策科学化,从而更好地服务于设施农业的生产经营决策,促进设施农业的持续健康发展,提高农民的经济收入水平。

华北冷涡背景下山东两次强对流天气过程对比分析

基于地面和高空观测资料、NCEP 1°×1°再分析资料及多普勒雷达等资料,对发生在山东两次相似环流形势的华北冷涡背景下,造成不同类型的强对流天气进行对比分析。结果表明:(1)2016年6月14日发生的强对流天气(“6·14”过程)以雷暴大风和短时强降水为主,发生在低层弱的垂直风切变环境中,对流层中下层(400~900 hPa)存在较为深厚的暖湿平流,水汽输送充沛,同时造成0℃、-20℃层高度抬升,有利于短时强降水而不利于冰雹产生;2018年6月13日发生的强对流天气(“6·13”过程)以雷暴大风和冰雹为主,发生在较强的条件不稳定层结和强的低层垂直风切变环境中,400~500 hPa冷平流以及低层暖平流的同时增强,有利于对流层中层的温度垂直递减率进一步增大,造成-30~-20℃层进一步下降,促成了大冰雹的发生环境。(2)“6·14”过程是由地面辐合线触发,“6·13”过程是由锋面触发。(3)“6·14”过程强反射率因子高度低,无明显高悬强回波结构,利于出现短时强降水;“6·13”过程具有单体结构密实和明显高悬强回波结构特征,因此,“6·13”过程对流强度更强,更容易出现冰雹。

临沂市气象服务网站的开发与应用

为了将气象预报信息及时发送到农民手中,并提出切实可行的防灾减灾措施,临沂市气象局开发了"临沂天气业务服务平台",该平台应用Div+CSS进行网页布局,结合JavaScript、C++、JSP等多种计算机编程语言开发而成。目前,该平台已在临沂地区使用并且在预报预警方面发挥了了一定的作用。

2020年8月13—14日山东临沂一次暴雨天气过程分析

利用常规气象资料、NCEP再分析资料等气象数据,对2020年8月13—14日山东临沂一次暴雨天气过程进行分析。结果表明:此次暴雨天气发生之前,亚欧大陆中高纬区域主要呈现“两槽一脊”的大气环流形势,2个低槽区分别处于咸海与里海,高压脊分布在贝加尔湖一带;此次暴雨天气是在高空槽、台风“米拉格”、低层切变线、低层低涡以及西南暖湿气流的共同影响下产生的;在副热带高压外围气流和槽前西南气流共同影响下,凭借低空急流构建的水汽输送带,持续将丰富的水汽向降水落区输送,为此次临沂市暴雨天气的发生提供了良好的水汽条件;强降水发生之前,临沂上空区域低空属于较强的正涡度中心,高空属于负涡度中心,负涡度中心在临沂上空偏东区域,意味着这个时候低层为辐合,高空为辐散状态,临沂上层分布着很强的上升运动,同时存在倾斜性,为此次强降水天气的形成提供了较好的动力条件;对流层低层湿正压项负值区反映了暴雨落区的分布情况。

山东省2006年4月28日飑线天气过程分析

对2006年4月28日山东省一次飑线天气过程进行诊断分析,应用湿位涡守恒理论研究了飑线的发展机制。结果表明:飑线是由500hPa西风槽影响产生的,为低层增温增湿,高层冷空气南下,低能舌叠加在高能舌之上,导致大气对流性不稳定。850hPa切变线和地面低压槽中的辐合上升运动触发对流不稳定能量释放,产生中尺度对流云团,在热力不稳定和风垂直切变的环境条件下对流云团东移发展,形成飑线。低层大气湿斜压性增强,破坏了地转平衡,倾斜涡度发展,上升运动增强,对流发展;高空高位势涡度下传使得中低层位势涡度增大,导致其垂直涡度增大,有利于对流层低层中尺度涡旋发展,对流增强。较强的上升运动与风垂直切变相互作用,促使对流系统发展形成飑线,产生雷雨大风。

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。

山东半岛南部一次沿海强降雨成因分析

利用常规气象观测资料、区域自动站观测资料、NCEP/NCAR 1°×1°再分析资料和雷达探测等资料,对2012年9月21日山东半岛南部沿海强降雨过程的成因进行了天气学诊断分析,结果表明:1强降雨是在500hPa第1个西风槽过后第2个西风槽逼近的过程中产生的,850hPa以下为偏南的向岸风,且风速随时间增大,形成偏南的超低空急流,持续地向沿海输送水汽和能量,造成水汽辐合、湿度增大、对流有效位能升高。产生强降雨的水汽和不稳定能量条件远小于内陆地区。2在向岸的超低空急流的左侧产生中小尺度的涡旋和辐合上升,海岸地形抬升作用使得上升运动加强,触发对流不稳定能量释放,造成强降水。3在雷达回波中,小尺度的对流单体沿海岸线向西南方向发展,后期在日照附近的沿海形成弓状回波,向东南海区移动。

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。

泰山一次强雹暴微物理特征双偏振雷达和雨滴谱观测分析

为了研究雹暴的微物理特征,利用双偏振雷达和雨滴谱仪探测资料,结合粒子相态分类算法,对2020年6月1日发生在泰山的一次降雹天气进行了分析,获得了雹暴云影响泰山站时附近区域雷达参量、水凝物粒子、降水粒子谱分布特征。研究表明:雹暴云前缘开始影响泰山站时,反射率因子(ZH)梯度大值区紧邻泰山站,与差分反射率(ZDR)弧位置大致重合,此处主要为大滴粒子,由上空霰粒子融化形成;雨滴谱为双峰结构,对降水贡献较大的为2~3 mm粒子。当雹暴云主体影响泰山站时,其前侧径向出现三体散射,上空出现悬垂回波,泰山站附近区域主要识别为雹粒子;泰山站南侧出现有界弱回波,该处辐合升运动增强,被ZDR大值半环绕,主要分布大滴与雹粒子,夹杂霰与湿雪粒子;归一化等高频率(CFAD)显示冰相过程增强;-10℃层以下雹粒子主要由-10~0℃层的霰粒子凇附上升气流携带的大滴与中小雨粒子形成,这些粒子无法下落碰并形成尺寸较大的降水粒子,雨滴谱变为单峰结构,对降水贡献最大的为14~16 mm粒子。雹暴云主体离开泰山站,CFAD显示冰相过程减弱,冰晶凇附过冷云滴转化成霰的效率降低,泰山站上空识别出大量的冰晶与干雪粒子,出现层状云降水特征;雨滴谱再次变为双峰结构,第二峰值为2~3 mm粒子,对降水贡献最大。