一次冷锋过境后的海风三维结构数值模拟

为研究大尺度系统风对海风的影响以及海风三维结构特征,利用山东省123个地面自动站资料、青岛地区三十多个内陆及沿海、海岛观测站以及奥帆赛场3个浮标站资料,对2006年8月21日青岛一次海风个例进行了分析,并利用美国俄克拉荷马大学风暴分析预测中心开发的ARPS(the Advanced Regional Prediction System)模式,对海风过程进行了数值模拟研究。结果发现:在较强的离岸风背景下,当内陆气温高于海面气温2℃左右时,海风也可以发生。海风首先在海岸线附近的海上开始,发展的同时向内陆及远海地区推进。海风低层环流很浅,主要位于500 m以下。在较强的偏北离岸风下,海风向内陆推进的距离很短。偏北的大尺度系统风由于渤海冷下垫面的影响,不利于青岛海风的维持。海风开始时,在1500～2500 m高度处同时有反环流出现,但直到傍晚前后,海风的垂直环流圈才发展得比较清晰,其高度也更接近地面。海风消亡后,高层的垂直环流圈及反环流维持3 h左右才逐渐消亡。     

ASCAT近岸风在山东沿海的适用性分析

利用2013年1月—2014年12月山东近海的8个浮标站、海岛站和自动站资料与ASCAT近岸风速和风向进行对比,以分析ASCAT反演风场在山东沿海的适用性。研究发现：总体上看,ASCAT近岸风速与代表站实况风速正相关,ASCAT近岸风速在山东沿海误差较小,风向有明显的偏离。ASCAT近岸风在渤海、渤海海峡和黄海北部的适用性优于黄海中部。风力不同时,ASCAT近岸风速与实况偏差有明显差别,表现为当实况出现6级及以上的大风,ASCAT近岸风速小于实况;当实况出现6级以下的风,ASCAT近岸风速大于实况。就ASCAT风速偏差而言,6级以下的风速偏差小于6级及以上风。ASCAT近岸风向与实况偏差也有明显差别,当实况出现6级及以上的大风,ASCAT近岸风向与实况的偏离变小;当实况出现6级以下的风,ASCAT近岸风向与实况的偏离变大。因此,ASCAT近岸风速在山东沿海有较好的适用性,6级以下风更优;ASCAT近岸风向也有一定的适用性,6级及以上风向可用性比6级以下强。     

青岛奥帆赛场不同背景条件下的海陆风特征

对青岛奥帆赛竞赛海域不同背景条件下的海陆风进行分析,并用高分辨率数值模式进行了模拟实验。结果发现,不同背景气流,海风的发展状况有很大差异。均压场、西向气流、弱的东向气流都有利于海陆风的发展;南向气流最不利于海风的发展;北向气流虽有利于海陆风发展,但海风强度取决于背景气流强度:气流越弱,海风越强。700～1500m高空为不太强的北风时有利于海风环流的生成;因与补偿回流反向,较强的南风则会严重抑制海风环流的发展。胶州湾和崂山东侧强南风轴会迫使气流在奥帆赛场附近分支而使风速明显减小;太平山、浮山等的阻滞作用也会使该区域气流减速。有利于奥帆赛场海风发展的条件是:(1)晴天,适当的海陆温差;(2)较小的地面气压梯度;(3)700～1500m平均经向风为不太强的北风;(4)地面图上的地转风为非南向等。实践表明:以上分析结果,都对奥帆赛场风的预报有重要的参考意义。     

局地资料同化在2008青岛奥帆赛风场预报中的应用

基于PSU/NCAR中尺度大气数值模式MM5,分别采用Cressman逐步订正和牛顿张弛逼近的同化方法将青岛地区自动气象站、浮标站、边界层风塔、风廓线雷达、新一代Doppler气象雷达VAD风资料同化进模式,建立了一个青岛及周边地区资料同化预报系统,用于2008年青岛奥帆赛赛场风场精细化预报。统计分析表明,2008年8月9—21日比赛期间模式预报浮标A、B、C和D的风速平均绝对误差为1.6m.s-1,风向平均绝对误差为38°。分析指出,此预报模式系统能够为奥帆赛场提供精细化的风场预报产品,详细刻画青岛近海海面风场分布特征,为预报员的预报提供一种预报依据。     

动态统计预报模型及其在2008奥帆赛风场预报中的应用

通过比较各种MOS方法在短期风速风向预报中的优劣,建立了一种基于动力统计预报模型和数值预报结果进行优化集合的动态MOS预报方法。在2005—2007年8月份风速的后报检验中,集合MOS预报可以将数值模式MM5的风速预报绝对平均误差减少30%以上。对风向预报的准确性也有明显的改进。从2008年8月10日至21日奥帆赛期间浮标A、B、C和D的检验结果来看,观测风速不大于6m.s-1的情况下,MOS平均绝对误差仅为1.1m.s-1,比MM5相应的预报误差(1.45m.s-1)减小24%。值得指出的是MM5对8月17至18日和21日的大尺度大风天气过程预报相对准确,而统计模型对这三天的风速快速加速过程反应迟缓。MOS的风向预报与MM5没有本质上的差别。两者的平均绝对误差总的来说相差小于10°,对预报员的风向预报决策影响没有明显的区别。     

运用14时气压、绝对湿度变量和日最低气温曲线图作短期降水预报

运用14时气压、绝对湿度的24小时变量及日最低气温曲线图,参考14时绝对湿度值,风向风速作短期降水预报,是我站作短期预报的方法之一,经过几年的实     

基于渤海石油平台海面风观测的FNL资料评估

对2018年全年渤海石油平台海上观测的15个站点的风速风向进行了分析,并利用4个代表站1、4、7和10月的资料对分辨率为0.25°×0.25°NCEP/NCAR的FNL资料分析风场的误差进行了对比评估。结果表明:(1)观测风速风向存在较大区域性差异;(2)FNL风场资料在渤海地区近海风速整体偏大;(3)夏季当风速小于15 m/s时,FNL的风速可信度最高;冬季当风速大于15 m/s时,FNL的风向可信度最高;(4)秋季风向误差最高,春季次之。当风速小于5 m/s时,风向误差较大。     

惠来县海陆风环流地面气候特征分析

利用惠来国家基本站连续5年地面风观测资料,对惠来县海陆风环流的季节分布、持续时间、风速风向等地面气候特征进行分析,结果表明:该地区四季都有海陆风环流出现,夏季出现频率最高,海风平均持续时间为9.6 h;海风年均风速明显大于陆风,海风发展最强盛时刻出现在15:00前后;秋、冬两季陆风以顺时针方向向海风转变,春、夏季则反之。     

海面风精细化集成预报系统在青岛奥帆赛期间的应用

2008年第29届奥运会帆船赛(奥帆赛)在青岛市浮山湾至石老人湾附近的海域举行。8月份正是青岛的汛期,天气复杂多变,而且赛区周边地形复杂。奥帆赛需要提供50km2海域内4个浮标站逐时风向、风速的定量预报。为此,开发、引进了以MM5、WRF等多种模式建立了海面风精细化预报系统(图2),并在多种模式的基础上形成一套适应奥帆赛赛区复杂天气、复杂地形特征的集成预报产品。实践表明,集成预报产品为预报员提供了良好的技术支撑,在奥帆赛期间风速预报平均绝对误差仅为1.2m.s-1、风向预报平均绝对误差仅为36°。     

气象站自动与人工风观测数据对比分析

通过分析2006-2007年德州市自动站与人工站风观测资料,发现人工站观测的十分钟日平均风速(风速＞2.0m/s)、最大风速、极大风速比自动站偏大,并且随风速增大偏大越显著.当台站被局地环流控制,风速较小时,自动与人工观测的风向相符百分率较低.     

一次秋季大暴雨的风廓线特征分析

2008年10月21日青岛胶南地区出现大暴雨过程,胶南站降水量达到了149.5mm。利用胶南边界层风廓线雷达资料,分析了这次大暴雨过程中风廓线资料演变以及利用风廓线资料计算得到的风暴相对螺旋度（SRH）特征。结果表明：当风廓线资料中存在弱风区时,虽然上下层间有风向顺转和有暖平流,但对应地面降水较小。随着最大风速增大及其高度的下降,地面降雨逐渐增强。12m·s-1风速的最低高度不断降低、大于12m·s-1的风的整体厚度不断增大的过程,对应了地面降雨强度不断增大过程。低层SRH与降雨强度有较好的对应关系,在短时临近预报中应该重点考察低层SRH的变化。在实际工作中应实时计算SRH,与风廓线风羽图对比使用将会更有效。     

日照帆船比赛期间风的特征分析

利用日照1995-2004年8月和9月风向、风速的时值、日值、旬值及各风向频率以及日照水上运动基地加密自动气象站2006-2007年8-9月逐时风向、风速等资料,对日照8-9月尤其是帆船比赛期间风向、风速的平均状况及演变特征进行了统计分析.结果表明:日照帆船比赛期间日照站和水上运动基地加密自动站风速差别不大,且日变化特征一致,均呈现出夜间风速较小,白天风速较大特征;起风时间也一致,上午9:00风速开始增大到3.0m*s-1以上,平均最大风速时间段均出现在12:00-16:00之间;略有差别的是两个站8-9月各旬平均最大风速出现时间段的平均风速大小有所不同,8月上旬、中旬和9月中旬日照站的平均风速均大于水上运动基地,尤其是8月中旬平均风速大2.3m*s-1,但是8月下旬和9月上旬平均风速基本相同.≥20m*s-1的风速,出现几率很小,仅为0.99%.可为帆船比赛赛程安排提供有益参考.     

湛江东海岛二月海陆风环流特征研究

利用2011年2月湛江东海岛风廓线雷达资料,系统分析了湛江东海岛2月平均风场特征及海陆风特征,结果表明:2月湛江东海岛150 m高度处以东偏北出现频率最大,在E、ENE和NE三个方位的风向出现频率之和为66.6%,偏西七个方位的风向出现频率之和仅为1%。以SSW方位为界,偏东风与偏西风的出现频率差异明显。各整点的月平均风速1:00—15:00变化较小,均在1 m/s左右波动;15:00—20:00风速及风速波动都较大,最大值出现在16:00时,为2.1 m/s。2011年2月中只有2日与14日两日符合海陆风日条件,两日共同海风时段为13:00—20:00,持续7 h;陆风时段为2:00—7:00,持续5 h。海风平均风速为2.1 m/s,陆风平均风速为0.8 m/s,海风平均风速明显大于陆风风速。海风与陆风环流垂直高度相差甚小,约1.2 km,风速随高度变化趋势均为先增后减;海风最大风速出现在750 m高度处,陆风出现在500 m高度处,500～750 m高度区间海风环流强度明显强于陆风环流。2 km之上为均匀一致的系统性西风环流。     

青岛奥帆赛场浮标站弱风成因

针对第29届北京奥运会青岛奥帆赛竞赛海域浮标站风力与背景气压场的关系进行了分析。结果显示:因地形等影响,奥帆赛海域的背景气流为东、西向或为均压场时不易出现弱风;而由于海洋冷平流、地形抬升水汽辐合,以及低空与补偿回流反向的背景气流抑制海风环流发展等原因,弱南向背景气流最易出现弱风;背景气流为北向时,因有利于陆地气温升高和海风环流的发展,情况变得极为复杂,配合以不同的天空状况,较强和较弱的背景气流条件都可能产生弱风。奥帆赛海域的风场不仅受当地背景气流和海陆风的影响,有时还受周围邻近地区(例如胶州湾等)强海风发展的连带影响。不同背景气流下的弱风,其预报难度也不同。南向背景气流弱风主要取决于气压梯度大小,北向背景气流弱风主要取决于天空云量多寡。     

青岛奥帆赛高分辨率数值模式系统研制与应用

该文初步建立了青岛奥帆赛高分辨率数值模式系统（包括预报模式和释用模式）。预报模式基于Weather Research & Forecast（WRF）模式V3.0,模式设计为网格数60×50×38,水平分辨率500 m。在IBM小型机上用8个线程作15 h预报所需机时约为1 h 20 min,可满足实时业务预报需要。利用高分辨率边界层模式和城市小区尺度模式对该预报结果进行了动力释用（水平分辨率分别为100 m和10 m）。该模式系统于2008年夏季进行了实时运行试验,模式产品在北京奥运气象服务中心青岛分中心使用。结果表明:该模式系统有较强的稳定性和实用性,对城市热岛、海陆风、地形及建筑物影响等局地环流特征有较好的模拟效果。数值试验分析表明:城市化引起城市热岛效应,增大了海陆温差,使海风加强;城市建筑物拖曳作用使风速减小,从而使海风推进速度减缓;精细下垫面资料的引入对海风等局地环流高分辨率数值模拟至关重要。     

天津地区夏季海陆风对城市热岛日变化特征影响的观测分析

应用2008年天津市14个自动气象站逐小时观测资料、北京站探空资料和天津站6h一次的地面常规观测资料,分析了2008年天津地区夏季海陆风对城市热岛日变化特征的影响.结果表明:在大气层结稳定条件下,海陆风日与非海陆风日相比,天津市热岛强度的日变化幅度增大,海风能使城市降温,削弱城市热岛强度,推迟夜间热岛的出现时间,而陆风能使夜间热岛显著增强;天津市热岛强度与海风向内陆传播的距离有密切关系,在海陆风日,当天气尺度地转风与离岸风的方向一致时,海风的传播距离较近,而当天气尺度地转风与向岸风方向一致时,海风的传播距离较远,当海风只能到达津南、东丽或宁河站时,天津市热岛强度增幅最大,随着海风传播距离的增加,热岛强度的总体增幅减小.     

5类南岳高山气象站风场对湖南不同天气型强降水的指示作用

利用2006—2014年4—9月常规高空、地面观测资料以及同期南岳高山气象站(简称南岳站)逐时风场资料和湖南省96个常规观测站逐时雨量资料,对同期117例强降水天气过程进行天气影响系统分型,并分析5类南岳站风场型对湖南不同天气型强降水预报的指示作用。结果表明:南岳站风场在6种天气型强降水天气过程中主要有5种不同表现型,其中4类逐时风场演变特征对湖南强降水带移动和强度变化有较好的指示作用。该站南风超过10 m·s-1的时刻较湘北和湘西北地区开始出现强降水通常有2~6 h的预报提前量,达到急流标准(12 m·s-1)的时刻较湘中以北地区降水达到最强提前2~5 h,南风剧减至8 m·s-1以下或转为北风的时刻较湘南地区降水加强有2~4 h的预报提前量。当南岳站主导风为南风且风速在12~14 m·s-1之间时,湘西北和湘北降水强度最大,但当该站南风超过14 m·s-1时,雨区将北抬至长江以北。当该站主导风为北风且风速在1~3 m·s-1之间时,湘中和湘西南降水较强;当其在3~5 m·s-1之间时,湘中、湘西南、湘东南地区均有降水;当其超过5 m·s-1时,湘中和湘西南降水减弱或停止,湘东南降水则加强。台风暴雨期间,该站出现明显的南北风交替且风速基本在5 m·s-1以下时,强降水区一般位于湘东南。     

渤海湾西岸海陆风特征对城市热岛响应的观测分析

利用2008年全年渤海湾西岸(天津)14个自动气象站逐小时资料和6 h一次的地面常规资料,采用统计分析的方法,研究了天津城市热岛效应对渤海湾西岸海陆风的影响.结果表明:在冷岛和强热岛条件下,渤海湾西岸海风的发生频率较低,强热岛阻碍了海风向内陆的传播;内陆站在弱热岛条件下出现最大海风的频次较高,但其海风强度与无热岛或冷岛状况下相比要小一些;城市热岛效应的出现,推迟了城市周围郊区站海风的开始时间,缩短了海风的持续时间;城市站的海风风速与热岛强度呈负相关关系,但热岛效应对陆风风速的影响较强,陆风风速在热岛强度小于2.6℃时,随着其值的增大而减小,反之则增加;当海风向内陆延伸时,热岛强度会在午后海风盛行时段内增强,并与传播到此处的海风环流叠加,导致近地层海风风速增强,并可西伸至城市中心.     

2014年2月23—26日呼包鄂地区雾霾天气过程分析

文章利用常规气象资料、自动站气象资料、NCEP2.5°×2.5°资料以及环境气象资料,分析了2014年2月23—26日在呼和浩特市、包头市、鄂尔多斯市全面爆发的一次持续性雾霾天气过程,得出西伯利亚地区冷高压异常偏弱,北半球西风指数较常年明显偏大,表明高空西风分量较强,环流比较平直,经向型环流较弱,不利于引导极地冷空气进入我国;中东部大部地区的海平面气压值较常年偏小1-5h Pa,处于弱气压梯度区,地面风速不大,垂直和水平方向扰动小,静风和小风天气多,形成持续静稳天气。地面风速1-3m,低层垂直速度小,近地层西南气流为主;近地层湿,700h Pa及以上干;地层存在逆温,大气层结稳定。     

多普勒激光雷达探测台风“利奇马”边界层风场精度分析

多普勒激光雷达在台风等强天气背景下的探测能力亟待研究,为此将多普勒激光雷达与70 m测风塔超声风温仪在同址同高度探测台风“利奇马”影响期间的边界层风场数据进行对比,并分析多普勒激光雷达的误差分布以及变化情况。结果显示:在高度70 m上,两者的水平风速、风向相关系数分别为0.97和0.99,垂直风速的相关系数为0.36。以超声风温仪为参考值,激光雷达水平风速、垂直风速和风向均方根误差分别为1.06 m/s、0.46 m/s和17.10 °。深入研究表明:降水对多普勒激光雷达测量水平风速和垂直风速误差均有一定影响。当激光雷达信噪比大于2 000时,各参量的误差与信噪比呈负相关关系。研究表明多普勒激光雷达至少可以较好地刻画台风环流内的水平风场结构及演变,可应用于台风外围环流影响下(即较弱降雨条件下)边界层风场的高分辨率探测和研究。