山东一次典型持续冰雹过程的闪电活动和雷达特征分析

2020年6月1日下午至夜间,山东部分地区出现降雹天气,利用卫星和雷达以及闪电探测资料详细分析此次降雹过程的闪电和雷达参量特征。结果表明：（1）鲁北和鲁中雹暴闪电活动的主要差异为：鲁中雹暴的对流强度强于鲁北雹暴,其正地闪比例和正地闪平均强度明显高于鲁北雹暴。其相同特征为：在开始阶段正地闪比例和云闪占总闪电的比例较高;在地面降雹开始之前总闪电频数均出现跃增,其峰值提前降雹6~18 min,同时云闪表现更加活跃;地面出现降雹之后,云闪频数快速下降,地闪占总闪电比增加,甚至超过50%。（2）雹暴的闪电活动均发生在云顶温度小于-50 ℃的云区内,且密集出现在云顶温度小于-60 ℃的范围内。闪电主要发生在30 dBZ以上回波区域,密集的云闪对应强对流区,表明云内垂直运动剧烈。负地闪与差分相移率K_DP＞0.5 （°）·km^-1和差分反射率Z_DR＞2.0 dB的区域对应关系非常一致,表明负地闪与强降水区密切相关。雹暴回波穹隆区的Z_DR值较高、零滞后相关系数（C_c）值较低,很好地指示了上升气流区。较高的水平反射率因子（Z_H）和较低的C_c以及较低的Z_DR区域对应冰雹粒子区域。闪电很好地对应于云内霰、湿雪、冰雹、干雪等大的冰相粒子区。（3）0 ℃以上Z_DR≥1.0 dB的体积、Z_H≥30 dBZ的体积、Z_H≥30 dBZ的冰水含量与总闪电频数的时间演变趋势基本一致,其与总闪电频数的相关系数分别为0.756、0.780和0.710,进一步证实大的冰相粒子在起电过程中发挥着主导作用。     

“12·14雷打雪”过程的闪电特征及成因

2023年12月14日在山西和河北南部、河南北部、山东西部出现一次大到暴雪过程,并伴随频繁的闪电活动。利用欧洲中期天气预报中心（European Centre for Medium-Range Weather Forecasts,ECMWF）第五代大气再分析（ECMWF Reanalysis v5,ERA5）资料以及闪电、大气电场仪、双偏振多普勒天气雷达等观测资料对此次“雷打雪”天气过程进行详细分析,得到以下研究结果：（1）此次“雷打雪”是一次明显的高架对流天气过程,低层一直存在逆温层,850~600 hPa为显著的暖湿平流,925 hPa以下近地面东北风形成的“冷垫”楔入到条件性对称不稳定层结下方,抬升暖湿空气,触发对流天气,释放不稳定能量,产生较强的上升运动。（2）降雪过程的雷电活动比较活跃,闪电频数高达99次·（10 min）^-1,云闪和地闪比例为1.7∶1,正地闪的占比为19.4%。此次“雷打雪”天气过程的闪电空间分布和走向与强降雪落区表现出良好的一致性,闪电密集区域对应强降雪区域,74%的暴雪站周围30 km范围内出现闪电,100%的大暴雪站周围30 km内发生了闪电。（3）高空正K_DP区域与地面降水率的增大密切相关。总闪电与6 km等高层雷达回波的空间一致性很好,基本分布在大于20 dBZ的云区内,闪电落区的回波顶高几乎都在5 km以上。雷达发现在5~8 km的高度范围出现Z_DR和K_DP的正值区,揭示云内存在明显的垂直上升运动和过冷却液态水,存在良好云内起电条件,结合地面电场观测资料和闪电资料,推测此次降雪云系的电荷结构为上正下负的电荷结构。     

福建沿海地区海陆风的时空分布特征

本文利用福建沿海8个70 m及2个100 m高度梯度测风塔1 a的多层风观测数据,分析福建沿海海陆风的时空及日变化特征.10个测风塔均匀分布于从南到北沿海,2009年6月1日～2010年5月31日开展了为期1 a的观测,采用50 m高度夜间02:00时前后的风向度数与午后14:00时前后的风向度数相减,其差值的绝对值在90°～270°之间,并且海风及陆风的维持时间均大于3h,定义为海陆风日.分析表明,受台湾海峡的影响,福建沿海海陆风日数南、北多,中部少,中部沿海海陆风日在44～ 60 d之间,长乐以北沿海为66 ～ 94 d,漳浦以南为69 ～92 d.海陆风的季节变化表现为春季最多,夏季其次,秋季最少.海陆风的日变化特征表现为:春季陆风变海风的时间在09:00 ～10:00时左右,夏季在08:00 ～09:00时左右,秋冬季在09:00 ～ 10:00时左右;而海风变陆风的时间各季均在20:00时左右.海陆风的转换一般从低层开始,至100 m高度相差30 min左右;由于受地形的影响,福建沿海大多数海陆风日有其特点,即风向转换时角度变化较小,风向不与海岸线垂直,反而近于与海岸平行;海陆风转换时,当海风为偏北风时,上午陆风变海风时风向顺时针偏转,傍晚逆时针偏转,由海风变陆风;当海风为偏南风时,正好相反.     

渤海海效应暴雪微物理过程的数值模拟

采用RAMS4.4中尺度数值模拟结果,分析了2008年12月4～6日1次渤海海效应暴雪的微物理过程。结果表明:(1)在降雪初期,云中水物质包含云水、雨水、霰、冰晶和雪晶,及地水物质为雨水和霰。随着温度的降低,中后期仅存冰晶和雪晶,产生降雪。由于整个过程以降雪为主,降雨时间短暂,通常忽略降雨,称为降雪过程。(2)本次海效应暴雪的微物理过程表现在两方面:一是"播撒-反馈"机制,二是合适的冰相过程。这两种过程均有利于降雪增幅。(3)西风槽前产生的环境云和冷空气流经渤海暖海面时形成的海效应云之间在合并时发生"播撒-反馈"作用,前者是中云,后者是低云,前者从上层播撒冰晶和雪晶到下层,使得降雪增强。(4)微物理过程另一个有利因素是环境温度,本次强冷空气使得降水云中的温度在-10～-15℃之间,有利于树枝状冰晶的增长,从而产生强降雪。强降雪发生在强上升运动、高相对湿度和适宜的温度的叠置区域。     

江淮气旋暴雪和海效应暴雪个例的微物理特征对比

利用雨滴谱等多源观测资料,对2023年12月山东江淮气旋暴雪和海效应暴雪的微物理特征进行了对比分析。结果表明：（1）相比于海效应暴雪,江淮气旋暴雪云系云顶高度较高,云顶亮温较低,对流强度较强。（2）江淮气旋暴雪的粒子数浓度高、粒子谱较窄、粒子体积较小、降雪强度较大;海效应暴雪的粒子数浓度低、粒子谱较宽、粒子体积较大、降雪强度较小。（3）江淮气旋暴雪的粒子下落末速度以单峰型为主,海效应暴雪则多为双峰型;江淮气旋暴雪的粒子下落末速度及其谱宽均大于海效应暴雪。（4）江淮气旋暴雪含有较多的霰粒、冰粒、雪花,海效应暴雪则以雪花及其聚合体为主。（5）两次暴雪的等效反射率因子（Z_e）-降雪强度（I_s）关系有较大差异。在降雪强度相同时,海效应暴雪的Z_e更大。     

大西洋上四个爆发性气旋的云微物理参量垂直分布特征分析

利用CloudSat卫星数据处理中心(CloudSat Data Processing Center,CloudSat DPC)提供的CloudSat卫星数据、欧洲中期天气预报中心(European Centre for Medium-Range Weather Forecasts,ECMWF)提供的ERA5再分析资料和美国国家航空航天局(National Aeronautics and Space Administration,NASA)提供的Aqua卫星可见光云图,对冬春季发生在大西洋上四个爆发性气旋个例的云微物理参量垂直分布特征进行了分析。结果表明:爆发性气旋中心云系多为层积云或积云,中心外围云系以雨层云为主,雨层云外部往往伴随着相似高度的高层云,气旋冷锋云带内以雨层云、高层云和高积云为主,冰粒子出现的最低高度与0℃等温线高度几乎重合;冰粒子有效半径随高度的增加而减小,而冰粒子数浓度随高度增加而增大;冰水含量大值区主要位于雨层云中部;液态水主要分布在高层云和层积云底部,冬季爆发性气旋个例内的液态水含量大于春季。     

泰山景区地闪分布特征及与海拔高度关系研究

我国因雷击造成的森林火灾和景区人员伤亡时有发生,近年来,泰山景区也多次发生雷击森林火灾和设备损坏等事故。为了有效地避免或降低雷击对泰山景区的危害,利用2007—2018 年山东省闪电定位系统监测的地闪资料,对泰山景区闪电活动特征及其与地形、海拔的相关性进行分析,从而为有效地开展防雷减灾服务及为地方政府部门决策提供技术支撑。 结果表明：虽然不同年份的落雷次数有所差别,但每年不同海拔高度落雷次数的分布特征比较一致,泰山景区年均地闪密度为1.82 次•km-2•a-1,地闪密度较高的区域集中在主峰和主峰西北方4 ～7 km附近山顶区域;地闪活动的季节性分布特征明显,夏季（6—8月）地闪次数约占全年总地闪次数的86.86%,海拔900 m以下落雷次数较多;日落雷次数的高峰时段为14:00—20:00,落区集中在200～800 m之间;正闪强度均值随海拔升高波动较大,负闪强度随海拔的变化较小;地闪密度随海拔升高呈现上升趋势,海拔高度＜800 m的区域地闪密度随海拔增加呈缓慢上升的趋势,海拔高度＞1 000 m的区域地闪密度随海拔增加呈明显上升的趋势,同时发现随海拔高度的增加地闪密度和陡度呈现增大和增高的趋势,800 m以上尤其明显,可见泰山景区地闪密度与陡度和海拔高度呈现较好的正相关性。     

青岛近岸海域海水透明度时空变化及与环境因子之间的关系

根据2014年3,5,8和10月青岛近岸海域的海洋监测资料,分析了海水透明度的时空分布状况。利用多元线性回归方法,以透明度为因变量,筛选出水深、水温、盐度、硝酸盐、亚硝酸盐、溶解氧和叶绿素a七个影响显著的关键环境因子,建立了最优的多元线性回归统计模型;利用单因子相关性分析方法和曲线拟合分析结果,进一步证明了海水透明度与叶绿素a含量、悬浮物含量及水深呈显著相关,并得出曲线拟合方程。     

闽南沿海地区海岸带韧性时空分布特征

在全球气候变化和人类活动的双重胁迫下,人口密度高、经济发达的沿海地带成为生态环境风险的高危地区。为揭示研究区海岸带韧性特性,有效评价海岸带韧性发展历程,从而对海岸带韧性提升提出针对性成效管理策略。本研究以闽南沿海地区的18个县区（不包括金门县）为研究对象,选取海岸动力、海岸防护能力、经济发展、社会发展以及生态特征等5个方面、14个海岸韧性指标因子,利用AHP Critic法、灰色关联TOPSIS法、自然断点法以及贡献度模型,构建研究区海岸带韧性评价体系。结果表明,闽南沿海地区在空间上呈现出中部以厦门市辖区为代表区域的海岸带韧性高值区（韧性平均值为0.517~0.542）,南部是漳州沿海地区的海岸带韧性低值区（韧性平均值为0.482~0.514）;海岸动力、海岸防护能力是其主控要素和影响因子。闽南沿海地区韧性演化经历了3个阶段,分别是早期的韧性提升阶段（1980—1990年）,经济高速发展中生态环境造破坏的韧性破坏阶段（1991—2010年）,注重生态修复保护工作,使海岸带韧性提升的恢复阶段（2011—2020年）。厦门、漳州、泉州三地在上述3阶段的韧性演化过程存在时间上的相位差异,其与三地不同的区位特点与地域经济发展历程有关。     

西北太平洋及中国东部近海秋季海洋气溶胶分布特征

2015年9月,分两个航次同时对西北太平洋及中国东部近海上空海洋气溶胶进行采集.对样品中的Na~+、K~+、Ca~(2+)、Mg~(2+)、Cl~-、NH~+_4、NO~-_3、SO~(2-)_4、甲基磺酸(MSA)等9种组分进行了分析,结合数理统计方法探究两个海域上空海洋气溶胶的来源.结果表明西北太平洋及中国东部近海海域气溶胶来源具有显著差异,西北太平洋海域气溶胶以海盐来源为主,中国东部近海海域则受陆源气溶胶影响较大,K~+、Ca~(2+)及二次气溶胶含量明显高于西北太平洋;此外,中国东部近海海域气溶胶中MSA含量平均值高于西北太平洋.本研究还估算了NH~+_4、NO~-_3、SO~(2-)_4在两个海域的干沉降通量,中国东部近海营养盐气溶胶干沉降通量远大于西北太平洋,营养盐的输入有利于海洋初级生产力的提高,也会促进生物来源气溶胶的产生.     

浙江近岸海域赤潮事件时空分布特征研究

利用浙江省海洋灾害公报中2006-2017年的赤潮灾害数据,分析了浙江近海赤潮的年、月和季节尺度的变化规律,同时分析了浙江近海赤潮的空间分布规律.将自适应带宽核密度分析方法应用于赤潮灾害研究,分析了浙江近海不同海域受赤潮影响的程度.研究结果表明:浙江海域赤潮高发于春末和夏季,5月是发生峰值期;从年际情况看,近年来赤潮发...     

黄海镆铘岛海域海草床数量分布及其生态特征

海草床是近海三大典型海洋生态系统之一,具有巨大的碳储备功能,并为众多海洋生物提供重要的栖息场所及食物来源,在维持近岸海洋生态系统平衡中发挥着重要的作用。2016年8月通过对黄海镆铘岛海域的现场调查,发现分布面积为272.84 ha的海草床主要种类为鳗草(Zostera marina)和红纤维虾形草(Phyllospadix iwatensis)。鳗草的分布面积约为177.23 ha,占总面积的65%,主要分布在镆铘岛沿岸的海参养殖池中,红纤维虾形草的分布面积约为95.61 ha,占总面积的35%,主要分布在沿岸的礁石上,呈明显的带状分布。鳗草的平均株高为(86.8±5.8)cm,平均植株密度和生物量分别为(364.0±14.2)株/m~2和(528.7±20.5)gDW/m~2;红纤维虾形草的平均株高为(112.8±3.8)cm,平均植株密度和生物量分别为(3087.0±35.4)株/m~2和(2320.0±26.6)gDW/m~2。红纤维虾形草的分布水深为(1.80±0.04)m,海草床的水体溶解氧含量较高,达到(10.4±0.1)mg/L,分布有鳗草的海参池塘的底质粒径为(4.6±0.1)mm。结合历史资料,发现该海域海草床退化现象十分严重,这除了受自然环境变化的影响外,与过度的人类活动干扰有关。并提出了海草床修复与保护的建议和对策,可为进一步研究与保护该区域海草床生态系统提供基础。     

超强台风“威马逊”作用下红河三角洲海域水动力环境变化的数值研究

201409号超强台风"威马逊"于2014年7月从北部湾北部过境,对红河三角洲近岸海域的水动力环境产生重要影响。本文基于Delft3D建立三维潮、流、浪耦合数值模型,对红河三角洲水位、海流及波浪对台风的响应变化进行模拟。结果表明:威马逊台风期间,红河三角洲海域风速增大约6倍,风向由偏南风转为偏北风,表底层流速均受影响,其中表层变化较大,表现为北分量流速明显增大,流向变为偏南向,与风向主分量变化有关;波高增大为正常海况的9倍,时间变化与风速一致。本研究获得了从北部湾北部海域过境的台风影响下红河三角洲海域水动力环境的响应变化特征,对该海域的物质输运研究及海洋工程建设有重要意义。     

Surface tidal currents in the open sea area to the east of the Zhoushan Islands measured with high frequency surface wave radar

Based on the quasi-harmonic analysis of 11 d vector ocean currents obtained from two high frequency sur- face wave radars located at Zhujiajian Island and Shengshan Island, the spatial distribution characteristics of surface tidal currents in the open sea area to the east of the Zhoushan Islands of Zhejiang Province, China are studied. The following conclusions are drawn from the analysis： the tidal current pattern in the open sea area to the east of Zhoushan Islands is primarily regular semidiurnal, which is significantly affected by the shallow water constituents. The directions of the major axes of tidal current ellipses of M2 lie approx- imately in the NW-SE direction. With the increasing of distance away from the coast, the directions of the tidal current ellipses gradually shift toward the E-W direction. The tidal currents are mainly reversing cur- rents. The spatial distribution of probable maximum current velocities decreases gradually from northeast to southwest which is basically in accordance with the spatial distribution of measured maximum current velocities. The residual currents near the coast are larger than those far away from the coast. The directions of the residual currents are basically north by east, and the angle to the due north increases gradually with the increasing distance away from the coast. The topography shows a certain impact on the spatial distri- bution of shallow water constituents, the rotation of tidal currents, the probable maximum currents and the residual currents.     

近30 a来盐城沿海盐沼时空分布演变规律及影响因素分析

盐沼是全球温带及亚热带地区的主要滨海湿地类型之一,具有重要的生态服务功能。本文以盐城沿海区域为例,利用近30 a来的6期遥感卫星图像,通过简单的植被覆盖指数(NDVI)粗提取和目视解译的方法分析了该区域盐沼的时空演变,并对引起这些变化的影响因子进行了探讨。结果表明,近30 a来研究区盐沼面积呈大幅度先升后降又小幅度上升的趋势,至2015年盐沼面积减少了约18 km²;盐沼的空间位置不断向外扩张,最大扩张距离达到了5.5 km,盐沼的宽度也随着时间不断变化;盐沼植被类型发生了不同程度的演变,景观指数表明景观破碎化程度不断加剧,獐毛、碱蓬、芦苇大量减少,单一的互花米草覆盖湿地。对盐沼时空变化起到影响的自然因素和人为因素中,围垦活动的影响最为显著。