基于雷达和卫星资料对一次冰雹天气过程的中尺度特征分析

利用多普勒天气雷达资料以及FY2D逐小时亮温(TBB)资料对2015年4月28日发生在苏皖地区的一次冰雹天气过程进行分析研究,结果表明:(1)利用多普勒天气雷达资料分析可知,此次冰雹天气是由超级单体风暴造成的,这次风暴不但发展非常强烈并且持续时间较长,13:00左右对流风暴产生,16:45左右对流风暴发展成为超级单体,从22:02开始,超级单体逐渐减弱并向东南沿海方向移去。另外,0℃层高度为3.7 km左右,-20℃层高度为7.0 km左右,反射率因子强度达到50 dBZ的区域伸展到了-20℃高度以上,表明有产生大冰雹的可能性。(2)利用FY2D逐小时亮温(TBB)资料分析可得,此次中尺度对流风暴云团产生于13:00,并于24:00减弱入海,而后消失。冷云中心TBB最小值达到-60℃,与实际降雹区域进行比较可得,降雹发生在亮温梯度较大的区域。     

一次长寿命超级单体风暴雷达回波特征分析

利用常规气象观测资料、章丘站探空资料及滨州、济南新一代SA天气雷达探测资料,对2016年6月14日发生在山东中部地区一次强降雹天气过程进行分析。结果表明:雷暴发生前大气不稳定能量的明显增加,较强垂直风切变是有利于强对流天气发生的环境条件;长寿命超级单体沿两山之间的谷地运动,地形对雹体发生、发展起到了抬升和维持作用,对单体的移动起到了导向作用;雷暴发生前的垂直累积液态水含量(VIL)跃增对冰雹粒子的形成和增长十分有利;超长的三体散射(TBSS)、深厚而持久的中气旋、高悬的强反射率中心、有界弱回波区以及风暴顶强烈辐散都是大冰雹发生的显著特征。     

2019年6月黄河口6次局地冰雹实例分析

利用常规气象资料、多普勒雷达资料、加密自动气象站资料及第五代欧洲中心再分析资料(ERA5),分析了2019年6月发生在黄河口地区的6次局地冰雹天气过程。结论如下：1）6次降雹过程是在有利的环境条件下产生的,大尺度影响系统是东北（华北）冷涡与横槽、中纬度高空槽;冰雹天气即将发生前,对流层低层多存在逆温,有对流抑制,对流有效位能在1 000 J·kg-1以上,环境比较干,0 ℃层与-20 ℃层之间的厚度在1.8～2.3 km,两温度层的高度较经验值偏低。2）雹暴云在发生发展阶段存在最大组合反射率（MaxREF）、回波顶高（ET）和垂直累积液态水含量（VIL）的迅猛跃增;6次雹暴云气柱内冰水含量偏多,且积累迅速,液态水含量较少,雨水含量最少,因而造成降雹时多伴有弱降水。3）雹暴云的中层风场特征表现为雷达径向风的水平切变与垂直切变,而在对流层低层则表现为风向辐合与风速脉动。4）6次冰雹天气发生的地点多在黄河口的沿岸地区;特殊的地理位置有利于在对流层低层形成中尺度风场辐合线,在有利的环流背景下,可激发局地对流或使移入的雷暴云得到迅猛发展,这是导致该地对流频发的原因。     

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。     

一次冰雹天气过程分析

运用常规观测资料及济南齐河多普勒雷达探测资料,分析了2004年6月24日鲁西北、鲁中地区的冰雹天气过程,结果表明：降雹过程是华北冷涡型天气系统影响下产生的;期间鲁西北、鲁中等地区先后出现4块冰雹云,冰雹云持续时间在1.5～5.5h,最大反射率在云的主要阶段都超过50dBz,最强时超过60dBz。最大VIL值在不同的冰雹...     

2020年5月山东强对流天气特点及成因

2020年5月山东共出现13次强对流天气过程,其中8次出现冰雹,共15市（93.8%）81站（65.9%）出现降雹,单站最大降雹次数为4次。10次出现10级以上雷暴大风,5次出现短时强降水,强对流次数之多、范围之广、强度之大、灾害之重为近10年少见。其中,“5 ·17”强对流天气过程最为剧烈,其冰雹范围之广非常罕见,最大冰雹直径为4.5 cm,最大风速达36.6 m ·s^-1（12级）,最大雨强达56.9 mm ·h^-1。利用欧洲中期天气预报中心（European Centre for Medium-Range Weather Forecasts,ECMWF）第五代大气再分析数据集（ECMWF Reanalysis v5,ERA5）和加密自动气象观测站、多普勒天气雷达、闪电定位等资料,对2020年5月山东强对流天气特点及强对流多发的原因进行分析,并以“5 ·17”强对流天气过程为例,对雷达回波特征和风暴内的垂直运动进行剖析。结果表明：（1）副热带高压强度偏强,一方面有利于其外围的西南暖湿气流到达山东,另一方面阻挡西风带系统,导致前倾槽强度偏强,长时间维持在山东上空;500 hPa异常偏强的暖高压脊前西北气流携带的冷空气叠加在850 hPa偏强的暖温度脊上空,造成山东上空长时间为位势不稳定大气层结。（2）在上述有利的天气背景下,山东上空水汽充沛,对流有效位能偏大,冀鲁豫3省交界处气旋式辐合偏强,鲁中地区稳定存在一条辐合线,容易触发产生强对流天气,造成山东5月强对流天气频发。（3）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的强飑线是造成“5 ·17”强对流的直接原因,对流风暴内部的上升速度高达28 m ·s^-1。     

山东半岛秋季一次脉冲风暴下击暴流观测分析

利用山东威海CINRDA/SA多普勒雷达探测资料,结合常规天气图资料、地面自动气象观测站资料等,对2018年9月8日发生在威海文登机场附近的一次下击暴流天气特征进行分析。结果表明:1)此次下击暴流天气发生在高低空一致的西北气流背景下,午后太阳辐射使得低空大气加热显著,形成了强烈的不稳定层结。2)大气层结特征呈喇叭状温湿分布,850 h Pa以下接近干绝热的温度直减率,为下击暴流的发生提供了有利环境条件。3)地面辐合线为风暴单体的产生提供了动力抬升条件。4)从多普勒雷达产品上看,风暴初始回波发生在午后海风锋触发的晴空窄带回波上,通过单体间的合并加强,发展成为多单体风暴;下击暴流出现前,对流风暴回波强度及高度明显发展,成熟阶段的对流风暴伴有回波悬垂结构和三体散射特征,伴随着强反射率因子核心的持续下降,下击暴流迅速到达地面,径向速度图上存在明显的中层辐合、旋转、低层辐散的现象; 5 km以上60 dBZ强反射率因子核心的下降,结合径向速度中层辐合、低层辐散特征可提前3～9 min预警下击暴流的发生。     

一次多单体风暴的多普勒雷达特征分析

利用烟台CINRAD/SA雷达产品资料,分析2004年9月1日山东半岛中南部地区的一次冰雹天气过程及其内部风场结构,结果表明:有组织的多单体风暴是引发这次冰雹天气的主要影响系统,对流单体自-20℃层高度发展并逐渐向低层扩展,新生对流单体生成于单体移动方向的右侧。VIL产品(4km×4km)对冰雹的落区有较好的指导作用。对流层上层的冷空气和-20℃层上下的垂直风切变对对流的发展有触发和促进作用。对流层中层的高螺旋度值区,延长了风暴生命史,指示了主要对流活动的高度。     

山东半岛强对流天气风暴参数统计分析

利用烟台新一代天气雷达(CINRAD/SA)资料,统计分析了2005—2012年烟台和威海地区27次强对流天气过程的风暴参数。总结出山东半岛不同月份冰雹和雷暴大风的风暴参数判据:对于冰雹,5月、6月、8月基于单体的垂直积分液态水含量(C-VIL)≥35kg·m-2,7月C-VIL≥45kg·m-2,最大反射率因子(DBZM)≥55d BZ;5月、7月C-VIL≥60kg·m-2,6月、8月C-VIL≥45kg·m-2,DBZM≥60d BZ,强中心高度(HT)≥4km,单体顶高(TOP)≥9km,可产生直径大于20mm的冰雹,当风暴单体的最大HT≥6km,TOP≥10km时,可产生直径大于40mm的冰雹。对于雷暴大风,当DBZM≥55d BZ时,HT≥5.5km,TOP≥11km,可产生10级大风;HT≥4.5km,TOP≥9km,可产生8~9级大风。指标在2013—2015年9次冰雹天气过程中进行了验证,冰雹的C-VIL判据准确度较高。     

2020年5月17日和6月1日山东强冰雹风暴双极化特征分析

利用济南、青岛和烟台S波段双偏振多普勒天气雷达资料和常规观测资料以及天气实况,对2020年5月17日和6月1日两次强对流天气过程的关键环境物理量和风暴低层强冰雹区偏振量、三体散射、强冰雹衰减等偏振特征等进行了分析.结果 表明:1)两次强对流天气都具有大的温差和强垂直风切变,中层较干.5月17日山东半岛0～6 km垂直风...     

山东省冰雹频数月际变化的时空特征与成因探究

基于观测数据,统计分析了1999—2017年山东省冰雹频数月际变化的时空特征;基于大气再分析数据,通过对大尺度环流客观分型与物理量场的合成分析,探究了月际变化的成因。统计结果显示,山东省冰雹频数存在显著的月际变化,逐月冰雹落区具有明显的空间差异。成因探究结果表明:1)约88%的冰雹发生于低槽槽前,或槽后西北气流的环流形势下,此两种形势发生频率之和的月际变化与冰雹频数的月际变化呈现一致的起伏特征; 2)水汽与热力条件影响了冰雹发生频数,对4—6月和9—10月而言,充足的水汽与强不稳定对应了较高的冰雹频数,其中6月冰雹频数最高归因于水汽含量与K指数均达到最大,且距平正异常最小; 3) 4—9月冰雹落区的空间分布与低层水汽输送及辐合存在较好的对应关系,而10月对应关系不明显。     

利用Landsat卫星影像研究浙闽地区表层悬浮体的分布和迁移

基于2007年2月和2015年6月的东海悬浮体浓度数据,分别对2007年2月、7月的Landsat Thematic Mapper(Landsat-TM)和2014年12月、2015年6月Landsat Operational Land Imager(Landsat-OLI)卫星影像建立表层悬浮体浓度反演模型,发现建立的指数函数模型反演效果最佳,相关系数分别为0.971和0.856,其可以反映冬夏两季表层悬浮体分布特征及其控制作用。研究发现,浙闽沿岸海域表层悬浮体浓度呈近岸高远岸低、冬季高夏季低的特点;冬季浙闽沿岸流携带的表层悬浮体浓度范围为10~28 mg/L,台湾暖流为1.5~5 mg/L;夏季浙闽沿岸流携带的表层悬浮体浓度范围为4~22 mg/L,台湾暖流为1.2~2.3 mg/L。并且在冬季发现在40 m水深海域存在较明显的表层悬浮体浓度次级锋面及一系列涡旋,而夏季不明显,推测冬季悬浮体对现代浙闽涡旋泥质区形成有所贡献。     

山东气溶胶光学厚度时空分布及其与地面大气污染物质量浓度的相关性分析

基于卫星的气溶胶光学厚度(aerosol optical thickness,AOT)是研究大气污染程度及时空变化的重要参考,由于大气污染物排放特征、地理和气候背景不同,不同区域AOT的时空分布及其与地面大气污染物质量浓度的相关性存在一定的差异.选取了2017年7月-2020年7月山东89个国家环境空气质量监测站数据、...     

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。     

Phytoneuston in the southern Taiwan Strait

In June and November 1988 samples were collected by the improved Manta neuston net at 18 stations in the southern Taiwan Strait.One hundred and two species and variations of phytoneuston are identified.Total individuals of phytoneuston in June are more than those in November.The horiwntal distribution of phytoneuston is that the dense area occurs in the southern Taiwan Bank in June, while it appears in the western Taiwan Bank in November.The diet variations of phytoneuston are very obvious.The.abundance of phytoneuston occurs in the afternoon (16:00),and the minimum at midnight which is opposite to zooneuston.The relationships between phytoneuston and environment, and between phytoneuston and zooneuston are also discussed.     

台湾海峡南部漂浮植物

1988年6和11月,在台湾海峡南部用改进的Manta型漂浮生物网采集漂浮植物,共鉴定漂浮植物102种及变种.漂浮植物具有明显的季节变化,6月总数量高于11月.在平面分布上,6月漂浮植物密集区出现在台湾浅滩南部.11月密集区出现在台湾浅滩西部.漂浮植物数量具有一定的昼夜变化,最高值出现午后4时,最低值在午夜前后,与漂浮动物相反.讨论了漂浮植物与环境的关系,以及漂浮植物与漂浮动物的关系.     

基于海色融合数据的东海黑潮锋面检测研究

海洋锋是典型的海洋中尺度现象之一。目前卫星遥感主要利用海表温度数据分析海洋锋,但由于西北太平洋海域夏季海表温度的趋同特性,不能进行有效的锋面监测;而不同水团所具有的生物光学特性往往是不同的,且不具有太阳辐射引起的显著性季节变化,因此海色资料也成为检测海洋锋的有效数据源。文中以东海黑潮为例,详细说明了基于叶绿素a浓度融合数据,采用梯度法进行海洋锋面检测的过程,通过比较不同季节不同梯度阈值得到的东海黑潮锋结果,从保持锋面的完整性及对零碎锋区的剔除效应方面,选取了不同季节较优的梯度阈值。总体来说,文中检测出的东海黑潮区域海色锋与海流黑潮强流区较吻合,12月至4月东海黑潮海色锋检测结果不如海温锋,而5-11月东海黑潮海色锋检测结果优于海温锋,特别是台湾以东黑潮区域,不论什么季节海温锋都没有体现,而海色锋始终很明显。利用文中提出的海洋锋检测算法、分析方法及选择的梯度阈值可以有效地检测东海黑潮区域的海洋锋面,结合海色锋和海温锋,可以监测分析东海黑潮强流区的时空变化。     

登陆北上台风突然转向的预报着眼点

以2018年两个登陆北上影响山东的台风"摩羯"和"温比亚"为例,讨论分析了深入内陆的台风在突然转向时刻的预报着眼点。结果表明:台风的移动路径很大程度上取决于副热带高压(大陆高压)的位置与强度,当高压偏强时,可由三力平衡原理确定台风未来的移动方向。同时,300～200 hPa高度层的风向可以提前18 h指示台风即将发生路径偏折。15日08时,台风"摩羯"转向角较大,主要原因是受高频引导气流影响,且沿着正高频涡度平流的方向移动。而"温比亚"进入渤海向东北方向移动,是受全风速与低频气流影响。这表明高频流对转向角度较大的台风起引导作用,而环境风场对转向角度不大的台风起作用。     

夏季北黄海水体浊度分布特征的初步研究

应用2007月7月国家908专项北黄海区块水体调查获取的浊度资料,与同步获得的悬浮物质量浓度进行拟合分析,结果表明,中底层水的相关系数在0.94以上,表层相关度较差.根据调查海域浊度的水平大面分布及选取的6个典型断面的垂直分布,初步阐述了夏季北黄海水体浊度的分布特征——近岸高和底层高,山东半岛北部沿岸、成山角海域和老铁山水道以及庄河河口附近海域为高浊度区.夏季北黄海冷水团对水体浊度分布具有控制性影响:调查海域水体垂向层结稳定,北黄海冷水团海域中下层表现为高盐、低温、高密特征,水体浊度小,且浊度锋面的分布与温度较为相近.同时,夏季北黄海冷水团对悬浮物的分布起到了屏障作用——在山东半岛北部沿岸和辽东半岛南部沿岸阻止了近岸悬浮物的经向输送,而在山东半岛东部沿岸则阻止了近岸悬浮物的纬向输送.