1951—2011年临沂高温天气特征及高温预警

采用临沂1951—2011年逐日最高气温资料和1997—2011年实况天气图资料,研究了临沂高温天气特征及高温预警制作,结果表明:(1)临沂35oC以上的高温天气最早出现在5月8日,最晚结束在9月2日;高温日数以7月最多,其次是6月和8月,分别占40%,34.5%和19%;高温日数50年代—80年代呈现由多到少的趋势,80年代至今又开始逐渐增多。(2)35℃以上的高温天气主要影响系统是副热带高压,37℃以上的高温天气多由大陆暖高压脊影响产生;临沂高温预警信号主要为黄色和橙色预警,红色高温天气仅出现过两次。(3)850hPa≧20oC是高温黄色预警的主要指标;橙色以上级别高温天气的预报预警需根据影响系统区别对待,副热带高压影响时可以更多参考前一日的最高气温和副热带高压是否有进一步加强的趋势;大陆暖高压脊影响时需要综合考虑850hPa,925hPa的温度及湿度、高压脊是否加强、其它影响系统(如东北冷涡对气温的影响)影响、前一日的最高气温等多个要素。     

2002年7月15日华北地区酷热事件的诊断分析

为开展对高温酷热天气事件的研究 ,根据 2 0 0 2年 7月 15日我国华北大部分地区出现地面气温 >40℃的酷热天气 ,利用已有的各种观测资料 ,对酷热事件发生前和发生时的地面和高空天气形势进行了分析 ,并详细讨论了各物理量的时空分布情况。热力学方程各项因子的诊断分析表明 ,此次“酷热”事件是由于温度平流、温度垂直输送和非绝热加热 3个因子共同作用的结果。     

中国夏季干湿型热浪天气时空分布及环境舒适度评价

基于中国气象局对热浪天气的定义并参考地理分区和热浪日湿度分级标准,定义连续3 d以上地面最高气温≥35℃的天气过程为热浪,选取1960—2018年476个地面气象站观测数据研究中国夏季干热型和湿热型热浪日数的时空分布特征及其变化趋势。结果表明,中国夏季热浪日数除新疆外呈现东南高、西北低的空间分布格局,江南地区夏季热浪发生日数最多(年均15 d)。温湿指数和人体舒适度指数评价结果表明江淮地区热浪天气期间环境舒适度最差,热浪天气对人体的不利影响更显著。相对于内陆地区,沿海地区因海风影响午后气温显著降低,有利于缓解热浪天气的影响,因而沿海站点夏季热浪日数比邻近的内陆站点偏少。除黄淮地区外中国大多数站点热浪日数均呈现增加趋势,江苏、浙江沿海、广东、重庆、海南、新疆及广西东部热浪日数增加趋势显著(1～5 d·(10 a)-1,α=0.05);中国东部和东南沿海湿热型热浪增加趋势显著,增幅达1～5 d·(10 a)-1;浙江、江西北部、甘肃、新疆等地区干热型热浪日数显著增加(α=0.01)。1990年以来全国夏季热浪天气发生更为频繁;其中2000—2009年间干热型热浪日数偏多,而2010年之后强湿热型热浪日所占比例增加。     

山东相态逆转降雪天气的特征与预报

采用高空和地面观测资料,对山东1999—2013年24次有相态逆转降雪过程的影响系统、出现时间、逆转前后的温度变化及各类系统逆转的天气形势特征进行了统计分析。结果表明:1)低槽冷锋、江淮气旋、黄河气旋和暖切变线可在山东产生降水相态逆转,而回流形势降雪不会产生逆转。2)山东降水相态逆转发生在11月—次年4月,以12月和1月居多,12月频率最高;有明显的日变化,14时前后最容易发生逆转,而23时—次日05时最少。3)雪转雨时最显著的特征为地面2 m气温升高,升温幅度多在1~2℃;850 h Pa以下至地面的温度至少有1~2个层次升温。4)地面2 m气温对逆转的指示性最好,降雪时在0℃左右,略高于通常降雪阈值,最低为-1℃;其次为1 000 h Pa,降雪时接近于0℃。5)对流层低层暖平流升温或温度日变化升温导致雪转雨,温度平流弱时温度日变化起主要作用。各类天气系统的逆转范围、时段等有明显差异。因此,对于降雪阈值附近的相态预报,需综合考虑低层温度平流和日变化两个因素,重点关注地面2 m气温能否升温,午后为关键时段。     

山东雨凇的天气气候特征分析

利用常规观测资料,对1971—2008年山东省雨凇天气的气候概况进行了统计分析,结果表明:空间上,山东省发生雨凇的分布极不均匀,鲁西北西部和鲁西南西部最多,鲁中山区和鲁东南地区次之,半岛东部最少;时间上,山东省雨凇有明显的年代际、年际变化特征,全省雨凇日数总体呈现下降趋势;雨凇发生时日平均气温为-2.0℃,雨凇发生时地面常规观测时次的风向大多为偏北风,最大结冰一般在30mm以下;38a共7次系统性雨凇过程,均为先暖后冷型。     

济南市区短时强降水特征分析与天气分型

利用2007—2015年济南市区及历城区自动气象观测站的逐小时降水量资料,以及常规高空、地面观测资料,统计了198次短时强降水过程的范围和强度特征,年际、月际变化特征,按照短时强降水发生时的天气形势和影响系统,分为切变线型、低槽冷锋型、西风槽型、冷涡型、台风外围型及无系统型6类,并分析了不同类型和不同范围短时强降水的关键环境参量。研究表明:短时强降水的强度与范围有较好的相关性,7月中旬—8月中旬出现强降水的次数最多;切变线型短时强降水发生范围与强度分布最广,7、8月的低槽冷锋型过程极易造成大范围高强度降水;地面露点(Td)、850 h Pa假相当位温(θse)、对流有效位能(CAPE)以及暖云层厚度能较好地区分不同范围的短时强降水过程。在天气分型的基础上,结合不同降水范围和不同降水类型环境参量箱线图与阈值表,可为济南市区短时强降水的预报提供有价值的参考。     

一次渤海“切变线”诱发强对流天气监测及可预报性探讨

利用micaps3.2系统强对流实况监测、渤海6部天气雷达、海洋WRF模式等同步资料,对2015年8月31日渤海一次典型"暖式切变线"引发强对流天气过程进行综合分析及可预报性探讨。结果表明:天气尺度系统的有效配置为不同时段的中尺度对流系统发展提供了环流背景条件。08—20时渤海湾一线925—850 h Pa切变线东移增强,08时临近探空K指数35℃、SI指数-1.81℃及CAPE为166 J/kg,垂直风切变16 m/s,导致天津一线的强对流天气发生。20—02时低层925 h Pa"暖式切变线"北抬,20时K指数32℃,SI指数为1.36℃,CAPE达383 J/kg,垂直风切变为19 m/s,对流性不稳定能量增强,在渤海中部的切变线附近诱发多个中γ、β尺度强对流风暴单体,在雷达回波"列车效应"下,造成了秦皇岛近海新一轮强对流天气过程。WRF模式数值模拟与实况对比:对流有效位能(CAPE)08时初始场运行结果误差大于14时;逐小时强对流回波带演变与925 h Pa切变线和CAPE高值区较一致;强垂直运动和边界层水汽辐合触发CAPE的释放;在辽东湾北部Δθse(850—500 h Pa)较弱干冷切入与对流系统的发生、落区有一定对应关系;雷达监测网与WRF物理量叠加是提升海区强对流预警方法的有效途径之一。     

“2011.07.25”山东乳山强降水中尺度分析

利用常规观测资料、自动站加密观测资料、NCEP1°×1°再分析资料、卫星FY-2E的TBB资料、多普勒天气雷达观测资料等,对2011年7月25日山东乳山强降水进行分析研究,结果表明:(1)这次强降水主要影响系统是高空槽、低层暖式切变线和副高边缘的低空急流。强降水产生在850h Pa和925h Pa切变线附近,低层850h Pa以下有较强的西南气流向北输送大量的水汽,强降水的水汽来源于低层近海面的水汽输送和辐合。(2)强降水产生在高温高湿区,强降水期间,低层有明显的暖平流,高层有明显的冷平流,低层暖平流增强或高层冷平流增强时,降水强度也明显增强。(3)强降水期间,乳山的特殊海岸线地形抬升作用产生的上升运动与中高层入侵的干冷空气(伴有下沉运动)相遇,从而触发对流不稳定能量释放,降水强度增大,产生强降水。(4)乳山出现短时强降水主要是由中-β尺度对流云团造成的,此次强降水的TBB在-63~-52℃,云团发展迅速,高度较高,在云团发展阶段,其反应的云顶温度比实际的云顶温度偏高。(5)风暴低层逆风区和中-γ尺度气旋性涡旋,及风暴顶的强烈辐散,利于回波发展与维持,同时使高值区维持在风暴中层及以下高度,在环境因子有利的情况下产生降水效率较高的强降水风暴。     

渤海西部2次赤潮过程的气象因子对比分析

利用加密自动站资料、NCEP/NCAR 1°×1°再分析资料、海表温度(SST)资料和常规观测资料等气象资料,对2009年5月31日—6月13日和2012年5月18—28日发生在渤海西部海域的2场相似气象因子影响下的典型高影响赤潮过程进行了对比分析。初步结果表明:(1)2场高影响赤潮过程都发生在春末夏初的赤潮高发期,持续时间在10天以上;(2)赤潮爆发前期,伴随有暖湿气流影响形成适度降水,渤海西部的周平均海表温度(SST)升温明显,且SST≥16.2℃,赤潮发生海域为SST的暖脊控制,对赤潮过程的潜势预报有明显的指示意义;(3)850 h Pa以下层次的温度迅速上升,近地层西南暖湿气流的加强和地面6 m/s以下偏南、东南气流在渤海西部海域的汇合,利于渤海西部海洋浮游生物积聚和突发性繁殖,是赤潮形成的重要气象因子特征。     

鲁南初冬一次罕见特大暴雪的成因分析

利用常规气象观测资料和NCEP/NCAR逐6 h再分析资料,对2015年11月23—24日山东南部出现的一次罕见特大暴雪天气过程进行诊断分析。结果表明:1)这是一次典型的回流形势降雪,850 h Pa东南风急流影响的鲁南地区降雪强度较大,而东北风急流影响的区域降雪强度较弱。2)700 h Pa强西南低空急流、850 h Pa东南低空急流为鲁南地区降雪提供了充沛的水汽,水汽通量的强辐合区域即为大暴雪的发生区域。3)暴雪区上空散度呈现出弱辐散—强辐合—强辐散的垂直结构;暴雪落区与高空的强辐合中心以及强上升运动中心吻合度较高。4)暴雪期间,850~925 h Pa之间维持一个逆温层;强冷空气使得925 h Pa以下边界层温度锐降导致降雨迅速转雪,降雪持续时间长是鲁南地区产生异常强降雪的重要原因。     

伴随IOD型和独立型ENSO对山东气候年际变化的影响

使用1951年以来66 a的观测和再分析资料,通过合成分析的方法对比分析了厄尔尼诺/拉尼娜(El Nio/La Nia)伴随正/负印度洋偶极子(positive/negative Indian Ocean Dipole,pIOD/nIOD)发生年或独立发生年山东夏、秋季气温和降水的年际变化特征,结果表明,伴随IOD型和独立型El Nio/La Nia对山东夏、秋季气温和降水的影响在强度、范围、正负位相、空间型态上存在很大的差异。在气温方面,El Nio在p IOD的调制作用下对山东南部地区夏季气温年际变化的影响加强;El Nio与p IOD伴随发生时,山东秋季气温较常年偏高,而独立发生时气温则偏低,呈反位相变化;La Nia与n IOD伴随发生年夏季鲁西北气温较常年偏低,La Nia独立发生年夏季半岛东部气温较常年偏高,气温异常呈反位相变化;nIOD对La Nia的调制促进作用有利于山东秋季气温较常年异常偏高;850 h Pa气温异常与山东表面气温异常有很强的正相关关系。在降水方面,El Nio在pIOD的调制作用下容易引起山东北部地区夏季降水偏少,但会削弱其对山东中部地区秋季降水负异常的影响;La Nia在n IOD的调制作用下山东境内降水都较常年偏多,但降水异常地域分布非常不均,鲁西北降水较常年显著偏多;独立型La Nia更易引起鲁西北西部、鲁中、鲁南大部分地区夏季降水偏少。850 h Pa环流异常配合温度场异常对山东夏、秋季降水异常分布有一定的影响。     

山东一次极端雨雪过程积雪特征分析及模式产品检验

利用地面自动气象站资料、人工加密积雪深度逐时观测资料和ERA5再分析资料,对山东2021年11月6—8日极端雨雪过程积雪特征进行分析。结果表明：(1)降水量突破同期历史极值导致此次雨雪过程成为极端天气事件,积雪深度是预报难点。(2)暴雪和积雪集中分布在山东的中北部地区,有量积雪的范围与降雪量R≥5 mm的分布范围基本一致。积雪深度具有明显的时间变化特征。(3)在山东典型回流暴雪天气形势下,有利的水汽、动力条件和冷空气降温作用,造成山东出现极端雨雪。低层的强冷平流降温导致降水发生相态转换,山东中北部出现暴雪及严重积雪。(4)积雪区降雪含水比差异大,平均降雪含水比为0.53 cm·mm^-1,比历史平均值偏低。积雪深度与高空温度、相对湿度和垂直速度的配置有关,低的温度有利于降雪和积雪。地理位置、鲁中山地地形和地面风速对积雪深度有影响,海陆差异较纬度差异影响大,海拔高度影响较小。(5)欧洲中期天气预报中心业务预报模式积雪产品对山东积雪有较好的预报能力,时效近、误差小,但存在预报总体偏弱、北部偏小和中南部偏大的特点。     

2009年华北大范围暴雪成因及雷达回波特征分析

利用石家庄、济南和濮阳多普勒雷达资料,结合天气形势和实况,对2009年11月9—12日华北大范围暴雪天气过程的分析表明：（1）低层冷、中层暖、高层冷的＂冷-暖-冷＂层结造成了中层以上大气不稳定;中层急流将南方暖湿空气输送到北方,同时低层东北回流将东部海区的水汽向内陆输送,从而为持续性降雪提供了源源不断的水汽;700hP...     

全球变暖对生态环境的威胁

世界最具权威的两大气候变化监测系统(地球气象卫星系统和全球气象观测网)观测记录数据表明,地球气候自本世纪70年代开始明显增温,特别是80年代以来,连续出现高温酷热的年份。1994年全球气温要比1950～1980年30年间的平均气温高约0.3℃,是有气温记录以来最炎热的一个。     

山东省大雾的气候特征分析

利用1971—2008年山东省112个国家气象观测站(泰山站除外)雾日资料,分析了雾的时空分布及变化特征。结果表明:山东省主要有5个雾区,分别是威海市;青岛附近;鲁东南沿海地区;潍坊到莱阳的半岛内陆地区;包括菏泽、聊城、德州和滨州大部分的山东西部地区)。总体上山东雾日年变化呈现振荡中增加再降低趋势。山东区域具有显著的雾日年变化趋势一致性的特点,山东内陆多地雾日年变化与山东省年平均雾日变化有很好的相关性。辐射雾多出现在秋冬季节,海雾主要出现在春夏季节,特别是4—7月,总体上看山东以内陆辐射雾为主。     

台风“巴威”外围致山东半岛西部强降水过程的中尺度特征及环境条件

利用自动气象站观测资料、青岛雷达产品以及“天衍”雷达拼图产品和ERA5再分析资料,对台风“巴威”外围致山东半岛西部强降水过程的中尺度特征及环境条件进行分析。结果表明：1）“巴威”在黄海北上期间,其外围暖湿气流与冷空气在山东半岛西部到鲁东南交汇,对流层中低层形成东北—西南向深厚的切变线,高层处于高空急流入口区右侧,低层辐合、高层辐散有利于产生强降水,强降水位于850 hPa切变线及其右侧偏东风一侧。2）前期降水回波先后表现为两条有组织的线形回波带,其形成、发展和移动与850 hPa切变线密切相关;后期切变线右侧偏东风气流中γ中尺度辐合不断触发单体新生,青岛即墨境内组合反射率因子CR、差分反射率因子ZDR、差分相移率KDP均显著增大,导致即墨南泉连续两个小时雨强大于100 mm•h-1。3）切变线附近垂直上升运动深厚,850 hPa以下水汽通量辐合较强,为中尺度系统提供了触发条件和水汽条件;850 hPa,θse暖舌位置与切变线一致,暖舌中心达352 K,为中尺度系统发生、发展提供了能量条件;对流层中高层弱冷空气对触发强对流天气起到一定作用。4）850 hPa以下水汽通量辐合量值≤-8×10-7 g•cm-2•hPa-1•s-1的区域与暴雨区基本吻合,水汽通量辐合中心及垂直上升运动中心越低越有利于出现强降水。     

山东冬季冷暖年气候特征及其成因分析

利用1951—2013年山东122个气象观测站资料,分析山东冬季气温演变特征以及异常冷暖年相对应的大气环流异常。结果表明:山东冬季气温的年代际变化特征明显,冬季变暖的时间是从20世纪80年代中期开始,突变年为1986年;冬季异常冷暖年,乌拉尔山高压脊存在明显差异;在500 h Pa高度距平场上欧亚大陆呈反位相分布,异常冷年极强负距平中心位于贝加尔湖附近,山东处于负距平区底部;异常暖年,正距平中心位于巴尔喀什湖附近,山东处于正距平中。另据分析,冬季拉尼娜事件发生,和山东冬季气温偏冷有较好的关联性;并发现冬季气温与前期7月Nino3区海温正相关最好。     

冷涡背景下两次强对流天气对比分析

2010年5月29—30日和2012年6月12日山东半岛均出现由高空冷涡造成的强对流天气,但其强度和范围却差异较大。综合分析天气形势、探空资料、卫星云图、多普勒雷达和风廓线仪等资料,结果表明:两者均受冷涡低槽影响,前者为地面气旋,后者为冷锋过境;水汽图上水汽区的干湿边界、暗区等与强对流的发生发展有着密切关系;红外云图TBB≤-48℃的范围基本与出现对流的区域吻合,TBB≤-52℃的区域与强降水区域比较吻合,但当湿层比较浅薄时,也可能只出现雷暴天气,而非强降水。     

2007—2019年山东省短时强降水时空分布特征

选用山东 123 个国家级地面气象观测站 2007—2019 年地面逐小时降水资料,分析短时强降水分布特征,主要结论如下：1）其间共有 695 个短时强降水日、3 337 个短时强降水时次和 6 257 个短时强降水样本,基于排序法确定山东省极端短时强降水间值为 71.2 mm • h-1,鲁东南地区间值最高,鲁中地区间值最低。2）各站年均发生 3.9 次短时强降水天气,鲁东南地区短时强降水和极端短时强降水发生频次最多,半岛地区短时强降水发生最少,鲁西南地区极端短时强降水发生最少。3）短时强降水集中出现在 6 月中旬至 8 月下旬,又以 8 月上旬最多。4）日变化显著,呈现典型 “双峰” 特征,主要集中在午后至傍晚,其次是后半夜;6 月中旬至 8 月下旬傍晚和后半夜发生短时强降水的可能性大,需重点关注。     

2008年2月初金华市罕见冻雨灾害成因分析

2008年1月中旬到2月初我国南方一些省份遭遇了50年未遇的持续低温、雨雪和冰冻天气,其中2月1～2日浙江省遭遇最严重的一次冻雨和暴雪天气。通过对2月1日金华市冻雨天气的诊断分析发现:前期北方冷空气不断扩散南下,各层温度都很低。2月1日700 hPa孟加拉湾槽东移,槽前西南急流给我区带来充沛的水汽,强盛的暖平流使中间层出现明显回暖形成融化层。而底层处在冷高压底部东到东北风里,受冷空气回流影响,温度仍很低是个冷层。随着850 hPa切变线北抬,中低层切变辐合加强,水汽升到高空变成冰晶、雪花。高空落下的冰晶、雪花在融化层里融化,再经过底层的冷却层变成过冷水滴,遇到地表物体冻结成冰-冻雨。2月2日河套一带的北支槽东移,槽后西北气流引导新的冷空气南下,中低层出现明显降温使融化层消失,冻雨天气转为降雪天气。