山东半岛一次强冷流降雪过程的中尺度特征分析

利用高空和地面的常规观测和天气加密观测资料,以及MM5V3.6中尺度数值模式系统的模拟结果,对2003年1月3~5日山东半岛北部地区发生的暴雪过程进行了中尺度特征研究。实况资料表明:在高空有利的大尺度环流形势控制下,不断入侵的冷空气作用下,受渤海暖海面的热力作用和山东半岛地形作用,产生了中尺度的海岸锋。在强冷平流、海岸锋锋生及半岛地形的摩擦抬升共同作用下,产生了这次强冷流降雪。海岸锋环流形成的对流云能引起降水量的局部增强。数值模拟结果表明:海岸锋生过程及其产生的沿岸辐合带是形成山东半岛冷流暴雪的主要原因,同时海岸锋同低层大气重力波耦合形成了海岸锋陷波。本文给出了山东半岛北岸海岸锋的概念模型。     

地形对山东半岛冬季冷流暴雪影响的一次数值模拟研究

利用MM5数值模式对山东半岛北部2005年12月3～4日暴雪天气进行模拟试验,研究了山脉地形和渤海对半岛北部冷流暴雪的影响,实验表明半岛北部的山脉地形对冷流暴雪的落区和强度影响较大,有山脉地形时降雪强度增大,降雪中心略北移,无渤海时没有明显降雪;同时,保留地形时的上升运动、低层风场辐合和正涡度区都要比无地形和渤海时大得多.     

一次典型大范围冷流暴雪个例的诊断分析

利用常规天气图和WRF模式模拟的数据,对2010年12月30日发生在山东半岛的一次冷流暴雪过程进行了天气学诊断分析。结果表明:(1)这是一次典型的大范围冷流暴雪过程,500hPa低涡位置偏南(43°N以南)、850hPa西北冷平流范围广,强度强是造成本次暴雪范围大的主要原因,为强冷流降雪的产生提供了有利条件。(2)降雪的水汽来自渤海,由西北风向山东半岛输送,并在半岛北部辐合;高湿区集中在850hPa以下,湿层较为浅薄。(3)降雪落区与高相当位温脊的位置存在着对应关系,强降雪通常发生在脊线附近;θe等值线向上凸起的高能区集中在750hPa以下,大气不稳定层结较低。(4)强烈的上升运动集中在对流层低层750hPa以下,上升运动越强,降雪量越大。⑸受地形影响,西北风吹向辽东半岛时转为东北风,西北风与东北风在渤海中东部至山东半岛形成切变线,切变线的方向和位置决定了降雪的强度与落区;风速在半岛北部低山丘陵前辐合,有利于产生上升运动,使得降雪加强。     

山东半岛冷流暴雪的WRF数值模拟方案研究

采用WRF数值模式,选择2005年12月6—7日和21日两次冷流暴雪天气过程进行模拟,通过有Kessler微物理方案和无微物理方案进行了敏感性试验对比分析。结果表明,有Kessler微物理方案对冷流降雪过程模拟效果好,模拟的降雪量和降雪落区更接近于实况,对流层低层温度平流和风场辐合能够揭示冷流暴雪产生的原因。而无微物理方案模拟的山东半岛降雪量较实况明显偏少,850h Pa温度冷平流的绝对值偏小,且风向辐合的交角偏小,辐合强度偏小。     

2005年12月上旬山东半岛暴雪的观测与数值模拟研究

利用NCEP(National Centers for Environmental Prediction)的FNL(Final Analyses)资料、红外卫星图像、中分辨率成像光谱仪MODIS(Moderate-Resolution Imaging Spectrometer)图像以及位于烟台的Doppler雷达图像,对2005年12月3日～8日发生在山东半岛的暴雪进行了观测和数值模赔分析.天气形势分析表明:高空冷涡从西北方向持续不断地向山东半岛输送冷空气.此次暴雪过程中,渤海海水温度异常偏高,平均海温在11 ℃左右,远高于气候平均值8.2 ℃,表明渤海对过境冷空气的增温增湿作用是此次暴雪形成的重要原因,山东半岛的复杂地形对降雪带分布也有重要影响.降雪地点、持续时间、降雪量以及雪带方向等主要特征都被美国宾夕法尼亚州立大学和美国大气研究中心联合研制的中尺度模式(MM5)较好地模拟再现.模拟结果分析表明:此次暴雪过程属于浅对流过程,主要集中在对流层低部.     

位涡在冷流暴雪短时预报中的应用

利用NCAR/NCEP逐日6 h间隔的再分析资料,对2005 年冬季发生在山东半岛的冷流暴雪过程中的位涡演变特征及其对降雪的作用机制进行了分析.结果表明:(1) 中高纬度阻塞环流形势经历了转型,其发展演变过程有利于冷空气频繁南下从不同的路径入侵渤海和山东半岛地区,造成持续性冷流暴雪;(2) 高位涡从高层下传,降雪强度与下伸高度有关;(3) 高位涡的移动可以很好地示踪冷空气的源地和路径,此次持续性强降雪过程的冷空气来源于4种路径;(4) 对流层中层的高位涡区的强度和影响时间可作为冷流暴雪预报的有益指标,500 hPa等压面的高位涡信号明显,与强降雪的出现有很好的同位相对应关系,700 hPa的位涡场有时候也表现出强劣信号,业务应用中可同时比较分析二者的高位涡区;(5) 高层的高位涡冷空气下沉时产生位势不稳定和对称不稳定层结,对降雪起到增强作用,500 hPa出现明显槽时可形成"不稳定-稳定-不稳定"的大气层结稳定垂直结构,在短时间内产生强降雪.     

2005年山东半岛特大暴风雪分析

利用常规资料及MM5模拟结果，对2005年12月3-22日山东半岛特大暴风雪过程进行分析，结果表明：此次过程发生在前期异常偏暖，而在强冷空气导致寒潮爆发的形势下，强海气温差、日本海后部横槽持续气旋性弯曲和强冷平流是大尺度环流背景，半岛北部一带850hPa气温下降到-12℃是出现大雪或暴雪的重要指标；中尺度分析的结果表明，冷流降雪的散度、垂直速度、涡度垂直结构不同于一般暴雨过程，其上升运动、高空辐散等局限在500hPa以下的对流层中低层，使冷流降雪由低云引起，为更深入了解冷流降雪的机制提供参考。     

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。     

一次渤海海效应暴雪云团的卫星观测及成因分析

利用星载激光雷达资料等多种卫星遥感数据,结合大气再分析资料等,对2008年12月4—6日发生在山东半岛北部的一次海效应暴雪云团降雪过程进行了分析。结果表明:(1)暴雪云团发生在东北冷涡西南部对流层中低层强西北冷平流、地面气压场气旋式弯曲的天气背景下。(2)受冷平流作用,对流层中下层降温明显,导致渤海低层大气不稳定度增加,海面风场辐合产生上升运动,并将大量的水汽和热量输送至低层大气,这有利于浅对流的加强,并进一步促进降雪云团的形成。(3)降雪云团虽然为浅对流云,但云系冷中心较强;云团发展旺盛时期的云内平均降雪率为0.41mm/h,且降雪率的大值区表现为强弱相间的条状分布。(4)云团的射出长波辐射通量不仅与云团温度有关,还与云内冰水含量有关,冰水含量越高,射出长波辐射通量越低;在研究云对辐射的影响时,没有降水(雪)的云系和有降水(雪)的云系应该分别考虑,降水(雪)弱的云系和降水(雪)强的云系也应该分别考虑。     

渤海海效应暴雪的三维热力结构特征

采用烟台多普勒天气雷达、天气图等观测资料和中尺度模式(RAMS4.4)进行数值模拟,分析了2008年12月4~6日发生的一次海效应暴雪的时空分布和三维热力结构特征。结果表明:(1)渤海海效应降雪并非传统认为的仅发生在蓬莱以东的山东半岛地区,而是广泛分布于山东半岛、莱州湾、渤海中东部和黄海西部洋面上;降雪源地有暖海面和陆地,即莱州湾、渤海中部至渤海海峡和山东半岛。(2)浅层对流是海效应降雪的重要热力特征,当强冷空气流经渤海时,暖海面通过湍流交换等作用向冷空气底层输送感热和潜热,使得低层增温增湿,产生对流层中上层干冷低层暖湿的对流性不稳定。(3)冷空气的强弱影响渤海暖海面及山东半岛地区的垂直热力结构,导致降雪强度在不同时段存在显著差异。海气温差与热通量成正比,初期冷空气弱,对流层中低层的垂直温差小,海面上空的暖湿层浅薄,不稳定能量弱,产生的降雪量小;中后期冷空气强盛,对流层中低层的垂直温差大,暖湿层较为深厚,不稳定能量增强,导致降雪强度和降雪量大。(4)与单一要素温度和湿度相比,对流层低层相当位温的水平分布对强降雪落区具有更好的指示意义,强降雪发生在高相当位温脊线附近。     

冬季大风影响下的渤黄海水交换特征

利用ROMS海洋数值模式对2006年冬季渤黄海的海洋动力环境进行模拟,基于温度、盐度模拟结果,使用谱混合模型进行水团分析,定义了渤海海峡地区的水交换区。并进一步讨论了冬季大风事件对水交换区的影响,给出了冬季大风影响下的渤黄海水交换特征。研究得出,冬季的黄海水团以“舌”形分布于渤海海峡地区,水交换区则表现为沿“舌”形边缘呈带状分布,具有西北——东南的走向趋势,并且在“舌”尖处的水交换面积最大。通过缩小研究范围,发现位于黄海最北部的沿岸海域并不参与渤黄海之间的水体交换。最后研究发现,冬季大风事件对渤海水交换具有促进作用,具体表现为：大风过程使黄海暖流对渤海的入侵更加深入,水交换区向渤海方向伸展,南部的水交换带变宽,河流径流进入渤海后与渤海水的混合区加大,并发生北移。     

渤、黄海风生流场季节循环时空模态与变异

根据1978—2015年渤、黄海沿岸观测风应力场与二维非线性垂直平均风生流模式，以及旋转经验正交函数（REOF）、调和分析等方法，研究了渤、黄海月平均风生流速度势、流函数场季节循环时空模态与年际变异.渤、黄海月平均风生流速度势、流函数场主要有两种时空模态，季节周期分量是时空模态的主要分量.由于风应力场季节循环变异，渤海流函数场季节时空循环变异程度大于速度势场，速度势、流函数场第二模态是季节变异的主要分量，黄海速度势场季节时空循环变异程度大于流函数场，速度势场第二模态是季节变异的主要分量.由于月平均风应力场强度年际变化显著线性减弱，渤、黄海季节平均风生流场强度年际变化也显著减弱.渤、黄海暖流与冷水团季节生消是风生流水平环流与垂直对流对冷 暖水体输送与汇集共同作用的结果，渤、黄海春、夏季辐合上升环流延缓及减弱了浅层暖水向深层传播，是春、夏季冷水团与温跃层形成的重要动力因素，因此，速度势是研究渤、黄海风生流场十分重要的因素.冬季渤海中部、黄海东部反气旋型及辐散下沉环流与黄海中部气旋型环流、辐合上升环流是黄海暖流季节转换与强度的主要动力控制因素，夏季黄海东部气旋型环流、辐合上升环流与黄海中部反气旋型环流、辐散下沉环流是黄海冷水团季节转换与强度的主要动力控制因素.     

我国近岸海洋生物多样性空间分区方法与应用探讨

划区管理工具被国际社会公认为生物多样性养护和可持续利用最为有效的手段,广泛应用于各国管辖范围内和公海及国际海底区域。本研究在探讨划区管理所依据关键生物地理要素的基础上,以我国管辖范围内的近岸海域为研究对象,根据海洋生物多样性分区原则与分区要素,开展基于生物地理要素的海洋生物多样性管理分区,将我国近岸海域划分为一级分区6个:黄海、渤海、东海、台湾海峡过渡区、南海和三沙岛礁区;二级分区16个:北黄海近岸海域、南黄海近岸海域、辽东湾、渤海湾、莱州湾、渤海中央水域、苏北及旧黄河口、长江口及杭州湾、浙江东南沿海、台湾海峡过渡区、珠江口及广东沿海、环海南岛沿海、北部湾及广西沿海、西沙岛礁区、南沙岛礁区、中沙岛礁区;三级分区101个:黄海14个,渤海10个,东海20个,台湾海峡过渡区16个,南海38个,三沙岛礁区3个。探讨了分区要素对结果的影响,为海洋生物多样性保护和管理提供参考。     

Interdecadal oscillations in the Japan Sea proper water related to the arctic oscillation

The time series of dissolved oxygen (DO) concentration in the Japan Sea Proper Water (JSPW) shows clear interdecadal oscillation with about 20-year periodicity since the 1970s. This interdecadal variation in the DO concentration is positively correlated with the Arctic Oscillation (AO) index; the DO concentration tends to be high during a positive AO phase when the East Asian winter monsoon (EAWM) is relatively weak, which is considered to be an unfavorable condition for the JSPW formation. To clarify the discrepancy, the cause of the interdecadal oscillation was investigated using the wind at Wajima and sea surface temperature (SST) in the JSPW formation area. The cold-air outbreaks determined from the wind at Wajima are synchronized with the interdecadal oscillation of the AO; during a positive AO phase the cold-air outbreaks over the Japan Sea are more active, as reported by Isobe and Beardsley (2007). Since the SST in the JSPW formation area is negatively correlated with cold-air outbreaks, the activity of cold-air outbreaks is more important to the JSPW formation than the EAWM, at least on an interdecadal timescale. Significant correlations of the indicator of low pressure migration with the AO and cold-air outbreaks confirm that atmospheric disturbances move frequently into the Japan Sea from the East China Sea in a positive AO phase. A detailed examination of cold-air outbreaks revealed that the passing of atmospheric low pressures temporarily enhances the east-west pressure gradient over the Japan Sea and effectively brings cold air into the JSPW formation area.     

海岸带环境状况评价方法及其应用

本文以渤海为例,开展海岸带生态系统环境状况综合评价方法研究,在综合分析渤海海岸带生态环境状况与影响因子的基础上,提出适用于区域特点的评价指标与方法,建立具有实用性和综合性的环境状况评价模式,实现对渤海海岸带生态系统环境质量状况的定量评价。借鉴国内外成熟的评价方法和评价标准,以站位评价方法为基础,以点构面,构建大尺度区域多指标综合评价模式,建立由海水水质、沉积物质量、底栖生物、滨海湿地和生物体组织污染物5大类、13个参数指标构成的海岸带生态系统评价指标体系。综合评价结果显示渤海海岸带环境状况为一般到良好,与渤海环境现状基本相符,能综合与客观反映研究区域的环境状况,指标体系及其评价模式具有一定的有效性与实用性。     

激流观测与资料处理若干问题的探讨

随着海洋调查研究的进一步深入 ,海洋激流这一重要的海洋动力现象已越来越引起海洋科学工作者的重视。如何进行激流观测和资料的处理 ,已成为有关人员十分关心的问题。以江苏近海及渤海埕岛海区潮流辐合带流况为例 ,探讨了过去测流和资料分析中的一些问题 ,并提出了若干的建议。