青岛短期降水空漏报及小量降水预报指标分析

对2011年青岛短期降水空漏报进行了分析,并利用近年来观测资料,对暖湿气流降水、伴随海雾出现的毛毛雨及冷流降雪三种小量降水预报指标进行了研究。结果表明,500h Pa西风槽尚未进入或刚进入山东省时,青岛处于槽前西南暖湿气流影响下,低层存在上升运动、925h Pa,850h Pa,700h Pa相对湿度两层达到80%且K指数大于32℃全区可出现有量降水;受台风外围东南暖湿气流影响时,除满足低层相对湿度、上升运动外,还需关注低空急流存在与否。伴随海雾出现毛毛雨的预报指标为湿层厚度大于等于300m,湿层平均相对湿度大于等于92%。青岛北部地区出现冷流降雪时,850h Pa以下风向多为N-NNW向,850h Pa风速基本达到10m/s或以上,850h Pa温度多在-12℃以下,925h Pa温度露点差多小于等于5℃,当500h Pa环流存在横槽转竖或横槽南压时,冷流降雪也可影响到青岛南部地区。     

风廓线雷达垂直速度与地面降雨关系研究:以济南为例

基于风廓线雷达数据产品的垂直速度资料和地面气象观测站2014年分钟降雨记录,采用多项式非线性拟合方法,探讨了各季节特征高度层垂直速度与地面降雨之间的相关关系;并根据场次降雨过程的分钟数据分析了垂直速度阈值对降雨开始、结束时间以及降雨强度的指示性。结果表明,垂直速度能够反映雨滴的下落速度特征,综合各个高度层来看,700 m高度层垂直速度与小时雨量回归方程拟合优度较为稳定,其他高度层在不同季节拟合优度差别略大;垂直速度的大小虽不能完全定量地预报降雨强度,但对于整个过程的雨强波动变化有着明显的指示性作用,700 m高度层垂直速度对于降雨的预报指示效果最为稳定。垂直速度对降水的指示性可用于灾害性天气,如暴雨、冰雹、降雪等的预警及临近预报,其阈值的确定受降水相态、降水类型、气温、湿度、湍流等影响,且并非唯一指标。     

江淮气旋影响下的山东降雪过程相态特征

利用常规的地面观测资料、高空探测资料、自动气象站1 h间隔观测资料、NCEP/NCAR再分析资料(1°×1°,6 h)和ERA5再分析资料(0. 25°×0. 25°,1 h),针对1999—2013年山东省12例江淮气旋降雪过程,总结了降水形态类型及时空分布、相态转换等特征并讨论了降水相态"逆转"现象的物理机制。结果表明:1)江淮气旋降雪过程的降水形态种类多样,可出现雨、雪、雨夹雪、冰雹、冰粒、霰、米雪和雨凇,降水相态转换过程中,除了雨夹雪,冰粒也是一种过渡形态; 2)冰雹、冰粒、霰、米雪和雨凇5种特殊降水形态最易出现在2月和3月,"雷打雪"现象亦多发于2月和3月;3)鲁东南和半岛南部地区以降雨为主,鲁西北地区多出现降雪,雷暴集中出现在鲁中的中西部和鲁南地区,尤其是鲁东南地区; 4)江淮气旋降雪过程相态转换的基本形式为雨转雪,以有无明显雨雪分界线为依据,可分为"典型雨转雪"和"无明显雨雪转换"两类,二者的影响系统特点显著不同;5)范围较大的相态逆转现象易发区域在地面雨雪分界线附近,位于地面倒槽后部,走向与地面倒槽槽线走向一致。气旋生成前低层暖温度平流增强引起低层增温以及气温日变化导致的中午前后近地层浅薄增温均可引起相态逆转,上述两个因素均与地面倒槽的发展态势关系密切。     

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。     

辽宁东南部一次强降雪天气的成因分析

利用常规观测资料、NCEP再分析资料、多普勒雷达资料等对2015年2月25日辽宁东南部一次强降雪过程进行分析。结果表明:此次强降雪过程发生在低空切变线东侧暖湿区对应高空急流出口区左侧的辐散区内,有强的水汽辐合中心;地面偏南气流受山前地形抬升作用在强降水区形成风向辐合和850 hPa以下急流中心,是造成强降雪的主要原因之一;暴雪过程开始前6 h出现温度平流随高度减小的配置,假相当位温空间分布上锋区的形成,有利于不稳定层结的建立; 8～12 h前正涡度平流、中低层风向辐合带、近地面冷空气层的建立以及次级环流的形成加强了上升运动,对强降雪预报具有很好的指示作用;在降水相态是雨或雨夹雪时,雷达回波最大强度达到40～45 dBZ,而强降雪时回波强度为20～25 dBZ;当大连本站850 h Pa温度以及1 000 hPa与850 h Pa两层等压面之间的厚度处于雨雪转换临界值时,大连南部为雨或雨夹雪,北部为雪,此时出现强降雪,回波高度基本在6 km以下,最强回波25～35 dBZ维持在1 km以下,近地层为弱偏北风,与其上的西南风在边界层形成切变层,将暖湿气流抬升,为强降水提供动力条件。     

济南春季一次罕见降雪过程成因分析

利用高空和地面观测资料、温度廓线仪资料、L波段雷达资料、NCEP资料对济南春季一次罕见的降雪过程进行了分析。结果表明:降雪过程的水汽输送主要来自于中层,由700h Pa西南急流提供;低层冷空气垫的维持,有利于中高层西南气流的爬升;强降雪发生在850h Pa冷平流开始减弱,700h Pa暖平流增强的时段内,是典型的回流降雪形势;925~1000h Pa的温度和降水相态的转变相关性更好,温度廓线仪资料可信度比较高,可以很好地反应降水相态转变时边界层温度的垂直分布;未出现降水时,市区和郊区边界层内的温差大;出现降雪后,市区和郊区边界层内的温差比较小。     

2014年鲁南一次暖切变暴雪过程的诊断分析

利用常规观测资料、自动站资料及NCEP1°×1°再分析资料对2014年2月4—6日鲁南暴雪过程进行诊断分析。研究表明:(1)500h Pa的短波槽,700h Pa和850h Pa暖式切变线及低空急流是造成这次暴雪的关键影响系统,同时位于华北700h Pa的小高压对强降雪的形成也起到关键作用。(2)东南低空气流的移动跟雨区的移动具有很好的对应关系。第一阶段降雪的水汽辐合主要集中在700h Pa,第二阶段的水汽辐合集中在对流层低层。(3)此次降雪过程降水相态的温度与厚度判据与经验统计预报指标一致。     

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。     

青岛沿海海雾决策树预报模型研究

利用青岛2006—2013年4—8月地面观测资料以及FNL再分析资料,采用分类与回归树(CART)方法建立了青岛沿海海雾决策树预报模型,并根据2014年4—8月海雾预报空报情况,调整了预报模型中部分判别流程及预报指标阈值。2015年5月预报结果表明:修订后的青岛沿海海雾决策树预报模型72 h内海雾预报准确率可达70%—75%左右,表明修订后的海雾决策树预报模型可基本满足常规业务预报需求。青岛沿海海雾决策树预报模型中2 m相对湿度和海表温度最为关键,另外850 h Pa风向在海雾判别中也很重要,而且随着季节的不同判别阈值也明显不同。     

2015年春季(2015年3—5月)山东天气评述

利用2015年3─5月山东省气温、降水资料以及500h Pa月平均位势高度场、距平场等资料,结合逐日高空环流形势,分析了山东省2015年春季的天气气候特点、环流特征和主要天气过程,对季内的主要天气及其影响进行了评述。     

2015年秋季(9—11月)山东天气评述

利用2015年9—11月山东省气温、降水资料以及500h Pa月平均位势高度场、距平场等资料,结合逐日高空环流形势,分析了山东省2015年秋季的天气气候特点、环流特征和主要天气过程,对季内的主要天气及其影响进行了评述。     

2015年夏季(6—8月)山东天气评述

利用2015年6—8月山东省气温、降水资料以及500h Pa月平均位势高度场、距平场等资料,结合逐日高空环流形势,分析了山东省2015年夏季的天气气候特点、环流特征和主要天气过程,对季内的主要天气及其影响进行了评述。     

2014年秋季(9—11月)山东天气评述

利用2014年9—11月山东省气温、降水资料以及500h Pa月平均位势高度场、距平场等资料,结合逐日高空环流形势,分析了山东省2014年秋季的天气气候特点、环流特征和主要天气过程,对季内的主要天气及其影响进行了评述。     

2014年冬季(2014年12月—2015年2月)山东天气评述

利用2014年12月—2015年2月山东省气温、降水资料以及500h Pa月平均位势高度场、距平场等资料,结合逐日高空环流形势,分析了山东省2014年冬季的天气气候特点、环流特征和主要天气过程,对季内的主要天气及其影响进行了评述。     

非地转湿Q矢量对0505号“海棠”台风特大暴雨过程的诊断研究

利用NCEP和地面雨量资料,应用非地转湿Q矢量三维结构对2005年"海棠"台风在浙江造成的特大暴雨过程进行诊断研究,结果表明:大暴雨和特大暴雨发生地区上空非地转湿Q矢量在低层存在强烈辐合,辐合区的垂直伸展深度和随高度的变化倾向能预示未来降水的强度和移动趋势;多数大暴雨和特大暴雨发生地850hPa高度的非地转湿Q矢量辐合极大值与降水极大值存在12h的滞后相关,大暴雨和特大暴雨发生地的辐合值往往在50×10-17hPa-1s-3和150×10-17hPa-1s-3以上,平均辐合极大值分别达到了121.89×10-17hPa-1s-3和237.65×10-17hPa-1s-3:850hPa的非地转湿Q矢量散度水平分布对未来12h台风强降水的落区有较好指示意义,大暴雨和特大暴雨的落区常位于强辐合区附近;850hPa非地转湿Q矢量流场的中尺度辐合线的活动与强雨区的移动相对应,两者走向也基本一致,能预示出后期台风大暴雨和特大暴雨落区演变的一些细致特征.     

一次局地大暴雨的地面观测资料同化预报试验研究

基于WRF(Weather Research and Forecasting)模式及其3DVAR(3-Dimentional Variational)资料同化系统,采用36 km、12 km、4 km三层嵌套网格进行逐3 h资料同化和快速更新循环预报,对2011年5月8日鲁中一次局地大暴雨过程进行了资料同化敏感性试验。试验结果表明,地面观测资料同化和快速更新循环对本次降水的预报起到了关键性作用。在快速更新循环预报时不同化地面观测资料,或同化全部观测资料进行冷启动预报,模式均不能预报出山东的降水。同化地面观测资料后,显著改进了模式降水落区预报。地面观测资料同化可以影响到700 hPa高度以上温压湿风要素的变化,从而改变了大气初始场的温湿结构,导致模式预报的700 h Pa附近高空大气湿度和热力不稳定增强,700 hPa以下低层风场更强,850 h Pa鲁中以南风速较无观测资料同化的偏强2～4 m·s-1,低层风场的动力作用触发高空的不稳定大气,降水出现在山东。     

东南沿海前汛期与后汛期降水的比较分析

本文通过对东南沿海前汛期降水与后汛期降水的多年气候变化及500hPa环流场和北太平洋海温场对比分析发现:前汛期降水与后汛期降水在年代际变化上差异明显。前汛期降水逐年变化幅度小,大旱、大涝年少;后汛期降水逐年变化幅度大,大旱、大涝年多。前汛期降水与后汛期降水的大旱、大涝年环流形势场和海温场均存在明显差异。在与北半球500hPa高度场和北太平洋海温场的相关分布上,表现出基本相反的分布类型。计算分析还发现,前期8～9月和冬季1～2月北半球副高,尤其是太平洋副高与前汛期降水相关尚好。前期1月赤道洋流区中部海域的海温,对前汛期降水均有较好的预测指示意义。前期2月北大西洋涛动和黑潮区以东至太平洋中部海域的海温对后汛期降水具有较好的预测指示意义。     

近50a菏泽气温与高低温日数变化特征分析

选取1961—2010年菏泽平均气温、最高气温、最低气温资料,采用线性倾向估计、九点二次平滑和M-K检验法等气候统计方法,分析了近50a菏泽气温及高低温日数变化特征。结果表明:近50a菏泽平均气温每10a升高0.26℃,平均最高气温每10a升高0.15℃,平均最低气温每10a升高0.35℃,最低气温的升高在平均气温升高中起主要贡献作用。菏泽气候自1990年代中期开始变暖,气候变暖的主要贡献在2000年代,主要是冬春季节的升温造成的。高温日数每10a减少0.85d,低温日数的减少幅度远远超过高温日数,每10a减少5.37d,低温日数显著减少的主要时段在1990年代和2000年代。高温日数集中在6月和7月,低温日数集中在1月。除9月外,高温日数与平均气温和平均最高气温均呈正相关,低温日数与平均气温和平均最低气温均呈负相关。     

山东夏季高温天气特征分析

选取1951—2008年山东121个站日最高气温观测资料和高空、地面常规观测资料做统计分析。结果表明:山东的高温具有明显的时空分布特征。山东≥35℃炎热日年际变化总趋势是两多一少,1951—1971年为第一多值阶段,1991—2005年为第二多值年1972—1990年为少值阶段。山东≥40℃酷热日出现在5月下旬—7月中旬,主要集中在6月和7月上、中旬,其中6月中旬最多;山东各地≥35℃炎热日以鲁西北西部、鲁西南西部和鲁中北部出现较多,其中淄博最多;山东日最高气温≥40℃的酷热日主要出现在鲁西北西部、荷泽和鲁中北部,最多出现在聊城的夏津,山东酷热天气虽多出现在内陆,但1980年以后山东半岛沿海部分站点也出现了酷热天气。山东的高温天气分为干热型和湿热型两类。干热型高温的天气形势为:850h Pa图上有≥20℃的暖区控制山东,地面图上山东处在东高西低的气压场内;当850h Pa在河套存在中心温度≥24℃的暖中心,24℃等温线延伸到济南东部,20℃等温线穿过山东半岛,山东就会出现酷热天气。湿热型高温的天气形势为:山东从低空到高空都受副高控制,且850h Pa≥20℃的暖区控制山东内陆地区。     

山东冬季近41年气温异常及其海气背景场特征

采用山东省 2 6个站点 1 96 1～ 2 0 0 1年的月平均气温资料 ,利用 Mann- Kendall突变检验法、线性倾向估计等方法分析了山东省冬季 (1 2月～次年 1月 )平均气温的变化特征 ,并从北半球5 0 0 h Pa位势高度距平场、冷空气活动路径及太平洋海温距平场等方面分析了冬季气温异常的原因。分析发现山东省冬季气温变化具有明显的阶段性 ,突变发生在 1 986年。存在冷冬年欧亚盛行经向环流 ,暖冬年盛行纬向环流的差异。这可能与冷空气路径不同有直接原因。