冷涡背景下山东省“5·17”极端强对流天气环境条件分析

2020年5月17日,山东省出现大范围强对流天气(简称“5·17”强对流),冰雹范围之广为近10年之首。对流风暴高度组织化,区域性的超级单体群以及一条长度超过500 km的强飑线造成此次极端强对流天气。利用ERA5再分析、加密自动气象观测站、多普勒天气雷达等资料,剖析了此次极端强对流天气的环境条件。结果表明:冷涡位于最有利于山东出现强对流的关键区,大尺度天气系统强迫强,对流层中层异常强的冷空气南下影响前期异常增暖的山东地区,造成“5·17”极端强对流。天气系统的异常程度更能代表动热力强迫的强度,异常程度达到2σ以上有可能造成极端强对流天气。当冷涡南下过程中强度减弱,但异常程度增加时,其东南象限仍能产生极端强对流天气。强的深层垂直风切变有利于对流风暴组织化发展,飑线的长轴走向与0～6 km垂直风切变矢量方向相同,新单体发生、发展、合并的区域位于风矢量差大值中心前沿。低层暖湿平流源源不断地向山东输送暖湿空气,是CAPE重建的机制,是超级单体群和长飑线得以长时间维持的主要能量来源。     

南海季风区地域性大气环流的结构

作者使用 NCEP/ NCAR再分析资料 ,在热带 30°S～ 30°N纬带用谐波分析方法分离出超长波之后 ,再采用环流诊断方法 ,发现南海季风区存在地域性环流系统。文中给出冬、夏季风期该系统的三维空间结构和相应的热源分布 ,讨论了该地域性环流系统对南海季风气候及其异常的作用 ,并探讨夏季风爆发北部先于南部的一种可能的气候原因。     

基于WRF模式的青岛近海能见度算法比较研究

采用GFS背景场资料和ADAS资料同化系统,使用WRF模式对2014—2016年青岛近海17个海雾个例进行了模拟,分析了3种能见度算法的预报效果。结果表明, FSL（Forecast Systems Laboratory）算法对于沿海站、岸基站雾的预报较SW99（Steolinga and Warner 1999）算法有优势;对于海岛站而言,SW99算法则优于FSL算法。混合算法CVIS（Combined Visibility）较单一算法预报雾准确率有所提高。3种能见度算法基本上是高估能见度的,SW99算法能见度预报均方根误差最大。另外,SW99算法对沿海站、岸基站雾开始时间预报较实况多偏晚,结束时间预报较实况多偏早,持续时间预报较实况多偏短。     

2008年青岛奥帆赛及残奥帆赛精细化气象服务综述

2008年第29届北京奥运会帆船赛和第13届北京残奥运会帆船比赛(以下简称奥帆赛及残奥帆赛)在青岛举行,赛场周边地形复杂,而且期间正值汛期,天气复杂多变。青岛市气象局建立了以天气雷达、风廓线雷达、浮标站、自动站等为依托的气象综合探测系统,实现了赛场及其周边高时空分辨率的立体化探测;引进了高性能计算机系统,建立了以MM5、WRF等多种模式为基础的精细化预报系统,提供赛场内4个浮标站的逐时风速、风向的定量预报以及赛场暴雨、雷雨大风、台风、大雾等灾害性天气的短期、短时临近预报;开发了资料综合显示平台、奥帆赛及残奥帆赛产品制作分发平台以及预警信号和天气预报制作平台,快速生成和分发各种预报产品;建成了一个具有综合、宽带、高速、数字化等特征的信息网络系统。组建了近百人的奥帆赛及残奥帆赛气象服务团队,创新服务理念,确定服务策略,通过英文气象信息发布会、张贴栏、服务网站、手机分区预警短信等多种渠道向赛事组织者、运动员、教练员提供了精细化的气象服务,成功地保障了奥帆赛及残奥帆赛的顺利举行。     

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。     

青岛城区一次冰雹过程分析

利用常规探测和区域自动站、雷达等资料,分析了2007年5月28日发生在青岛市的冰雹天气过程,结果表明:这次冰雹天气是在高中低3层都有冷涡系统且呈前倾槽结构的天气背景下发生的;925 hPa的西南急流和中高层的不稳定都有利于冰雹云的形成;冰雹发生前,青岛城区上空低层大气逆温、逆湿,中层有干冷空气入侵,为冰雹云形成提供了有利的位势不稳定层结;造成5月28日青岛城区降雹的直接影响系统是超级单体雷暴,冰雹云的移动和冰雹落区与地面中γ尺度气旋相对应.     

南海上层海洋热结构的年循环与半年循环

根据南海季风试验(SCSMEX)期间南海内区的三个ATLAS(Autonomous Temperature Line Acquisition System)锚碇浮标资料(1998年4月～1999年4月),采用谐波分析方法对南海上层海洋水温年循环、半年循环加以分离,发现无论在年循环还是在半年循环尺度上,18°N附近SCS1站与13°N附近SCS3站的水温变化次表层与表层呈反位相;15°20′N附近SCS2站水温变化基本上次表层与表层同位相.这说明不同区域上层海洋热变化受不同的正压与斜压模态控制.其次,SCS2、SCS3两点水温年循环振幅均在次表层达到极值;而SCS1在表层达到极大值,在100 m深度达到次极大值.3个站位水温半年循环振幅极值均出现在次表层内,这说明该层内的水温半年循环在温度变化趋势中所占的权重比在表层的权重大.     

南海及其邻近海域SST系统的点概率密度谱特征

采用相空间点概率密度谱分析方法对南海及其邻近海域ＮＣＥＰｒｅａｎａｌｙｓｉｓＳＳＴ候平均资料进行了分析,发现南海与其邻近海域的ＳＳＴ系统的结构均具有混沌特征,南海与孟加拉湾ＳＳＴ系统的耦合谱分布几乎一致;年变化最显著,年际变化次之,季节内变化相对较弱。邻近西太平洋ＳＳＴ系统中的准３ａ耦合振荡相当显著。对于季节内振荡,西太平洋ＳＳＴ系统强于孟加拉湾和南海的ＳＳＴ系统。结果还表明季节内振荡（３０～６０ｄ）是一种耦合振荡。     

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°。     

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。