“12·14”山东暴雪过程降水相态的多源观测分析

基于毫米波云雷达、降水天气现象仪、风廓线雷达、双偏振雷达、自动气象站等多源观测资料及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,对2023年12月14日山东暴雪过程的环流背景和降水粒子微物理参数进行分析,探讨新型观测资料在降水相态监测与预报中的应用。结果表明：（1）此次过程受高空槽、低空西南急流和江淮气旋影响,伴随地面气温下降和中层暖层消退,出现雨、雨夹雪、冰粒和雪等相态。（2）降水天气现象仪探测发现,雪和雨的下落末速度均较小,雪粒子直径超过8 mm,雨粒子直径大多在4 mm以下。（3）毫米波云雷达观测到反射率因子、径向速度、谱宽和垂直液态水含量降低时,雨夹雪转为雪。（4）风廓线雷达显示雨夹雪和冰粒阶段对应强的低空西南急流和最大垂直速度（4~5 m·s^-1）,转雪时3 km以下垂直速度降低至2 m·s^-1左右。（5）相关系数（C_c）、差分反射率（Z_DR）和水平极化反射率因子（Z_h）等双偏振参量可判断融化层亮带,亮带的下降和消失可指示此次过程雨向雪的转换。     

东部型和中部型厄尔尼诺事件对山东夏季降水的不同影响

利用1951—2017年NOAA月平均海面温度、NCEP/NCAR的再分析资料以及中国160站月降水观测资料,通过分类合成分析方法研究了东部型（eastern Pacific,EP）和中部型（central Pacific,CP）厄尔尼诺（El Niño）事件当年及次年对山东夏季降水年际变化的影响。结果表明,两类El Niño发生年,山东夏季降水均较常年显著偏少,但EP El Niño对山东夏季降水的影响强度和范围略弱于CP El Niño：EP El Niño发生年夏季,仅鲁西北部分地区以及胶州湾附近降水较常年显著偏少,而CP El Niño当年夏季山东全区降水较常年显著偏少。EP El Niño和CP El Niño次年对山东夏季降水异常的影响呈反位相,且影响大值区空间位置也完全相反：EP El Niño次年夏季山东东部尤其是半岛地区降水较常年异常偏少（青岛地区最为突出）,而CP El Niño次年夏季山东中部和北部尤其是西北部地区降水较常年异常偏多。EP El Niño当年和次年夏季、CP El Niño当年夏季500 hPa高度场异常分布形势不利于西北太平洋副热带高压的北上,850 hPa风场为偏北风和偏东风异常,山东水汽输送条件差,水汽无明显辐合,造成大部分地区降水偏少。CP El Niño次年夏季西北太平洋副热带高压偏强,位置偏西偏北,850 hPa显著西南风场异常,山东中西部水汽辐合明显,这些是降水偏多的重要原因。     

济南市重大短时强降水过程特征分析

利用常规天气资料、多普勒雷达资料和区域自动气象站资料,对发生在济南的33次重大短时强降水过程进行总结分析。结果表明,重大短时强降水过程年均发生3.3次,主要发生在7月上旬—8月中旬,17—23时和02—08时最易发生,南部山区较北部平原地区更易发生,且雨强更大。低槽冷锋型出现最多,水汽和动力条件充足,层结曲线中上层具有喇叭口型结构,对流有效位能呈瘦高状,平均值为1 370 J·kg-1,对流由冷锋触发（有时存在暖区对流）,强降水范围最广;副热带高压边缘型水汽充沛,对流有效位能呈粗胖状,平均值为2 400 J·kg-1,对流由底层的动力系统触发,局地性和突发性强,强降水分布不均匀;低涡切变线型具有夜雨性,水汽较充沛,动力条件一般,对流有效位能平均值为607 J·kg-1。低槽冷锋型和低涡切变线型平均雨强较大,副热带高压边缘型持续时间较长,低槽冷锋型能够产生平均雨强异常大或持续时间较长的过程,因此易出现极端降水事件。带状回波出现最多,主要由低槽冷锋型产生,块状回波主要由副热带高压边缘型产生,分布零散,絮状回波主要由低涡切变线型产生,强度较弱。强回波主要集中在中低层,回波整体质心偏低,呈现热带降水型特征。10次形成列车效应的过程中有7次由带状回波或短带回波的后向传播形成,另外3次由尺度较大的絮状回波形成,其持续时间和平均降水量是其余过程的两倍。     

山东深秋一次暴雪过程雪水比影响因子分析

利用地面气象观测站资料、加密地面观测资料和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（ECMWF Reanalysis v5,ERA5;分辨率为0.25°×0.25°）逐小时资料,对山东2021年11月6—8日极端暴雪过程雪水比影响因子进行研究。结果显示：此次暴雪过程平均雪水比分布总体呈“北大南小、西大东小”的分布特征,降雪初期产生的雪水比小,降雪中后期产生的雪水比大;温度偏高、云内液态水含量较高的地区雪水比较小,温度偏低、云内液态水含量较低的地区雪水比较大;雪水比与地面气温、地表温度呈负相关,地面气温与雪水比的相关性最大,积雪产生之后地表温度与雪水比变化无明显相关。     

一次长生命史超级单体风暴的雷达观测特征和维持机制

2016年6月14日一个长生命史的超级单体风暴在山东产生了大范围的冰雹和雷暴大风天气。利用常规观测资料、中尺度自动站资料、多普勒天气雷达资料和风廓线雷达资料对其天气背景、雷达观测特征进行分析,对其维持机制进行探讨。结果表明:在华北冷涡的背景下,在较强的深层垂直风切变和中等强度对流有效位能环境条件下,地面中尺度辐合中心触发生成强对流风暴;维持阶段风暴右前方低层一直存在暖湿气流的入流槽口,垂直结构呈现出经典超级单体的结构特征,中气旋发展深厚且强盛,最大垂直涡度在1.0×10~(-2)s~(-1)以上,每次单体强中心高度的跃升和快速下降均伴有一次地面大冰雹事件的发生;发展和维持阶段地面冷池边界扩张与低层垂直风切变大小相当,达到平衡状态,在风暴前方形成较强的辐合上升运动,大于150m~2·s~(-2)的风暴相对螺旋度环境,风暴沿地面中尺度辐合线移动,这些都是超级单体风暴维持较长生命史的有利条件。     

2004年7月北京和上海两次重大气象事件的异同及其科学问题

00 4年 7月 10日北京市出现的局地强降水导致城区交通严重拥堵 ,12日强对流伴随的飑线造成上海市重大的人员伤亡。这两次突发性气象事件都引起了社会公众和政府部门的高度关注。文中给出的观测分析和理论估算初步表明 ,这两次重大气象事件都是由中尺度对流系统 (MCS)引起的。但是在卫星云图上 ,造成北京强降水的对流云团外形不规则、云顶温度较高、云体边缘不光滑并且没有密集的亮温梯度 ,与大多数MCS有很大的不同。此外 ,这两个事件都发生在季风极度北涌 ,同时冷空气又强烈南下的经向环流背景下 ,但两者发生的位置差别很大。文章认为对于这种非典型性MCS的结构和发生条件以及 2 0 0 4年夏东亚季风极度北涌是否与全球环流异常有关等科学问题值得引起重视。     

一次由线状风暴和阵风锋引发的致灾大风成因

2018年6月13日,多条线状风暴和阵风锋造成山东多地出现致灾大风,基于常规、加密气象观测资料、卫星云图和多普勒天气雷达资料,对此次大风成因进行了分析。结果表明:(1)冷涡后部横槽转竖引导冷空气叠加在低层暖脊之上,850 hPa与500 hPa 温差高达34.7 ℃,同时925~600 hPa 的干层与地面至925 hPa的近饱和层相叠置,上下层大气之间温、湿差异显著,形成强热力不稳定,持续并增强的低层逆温层使不稳定能量得到积累,显著干层和低层强温度垂直递减率为夹卷和蒸发冷却过程提供了有利条件。(2)线状风暴各生命期强阵风是由内嵌其中的普通单体或超级单体下击暴流所引发。单体间下沉气流合并使地面大风的影响范围和强度有所增大。强阵风均伴随较强降雨和降雹,雨滴和冰雹的拖曳是产生下击暴流的重要原因,极大风速与5 min降水量具有正向相关性,青岛34.8 m ·s-1的极端大风出现时5 min降水量达19 mm。(3)山东东南部的初生对流在地面辐合线、海风锋、对流云街上被接连触发,遇阵风锋后生命史延长,得以并入到主风暴,使风暴发展壮大,而风暴中的下沉气流又驱动多股阵风锋加速向南推进,增强地面风速,阵风锋与风暴主体之间存在相互促进机制。在对流潜势较高的条件下,需关注边界层辐合线对对流的触发作用。     

2015年8月3日山东西北部暴雨过程的中尺度特征分析

2015年8月3日山东西北部出现一次对流性暴雨过程,中尺度特征明显。利用常规和非常规观测资料对该过程的中尺度环境场、对流系统的触发演变及大暴雨的落区进行分析。结果表明：这是一次典型的低槽冷锋暴雨过程。在高层辐散、中层北涡南槽、低层切变线和低空急流的天气背景下,较大的大气可降水量、大的低层比湿、中低层深厚的湿层和暖云层及大的对流有效位能为暴雨的发生提供了有利的环境条件。暴雨由暖区对流和冷锋对流共同造成,暖区对流在地面露点温度大值区内和低层湿舌的南边缘由地面辐合线触发生成,其在聊城形成列车效应,产生大暴雨。地面冷锋侵入低压后暖区对流带与冷锋对流带合并为一条强对流带,且逐渐转向偏东方向移动,列车效应减弱。强对流带后部形成弓形回波,产生地面大风。本次强降水符合热带强降水型特点。强对流带在卫星云图上表现为一个扁平状的中尺度对流系统,小时雨强50 mm以上的区域对应卫星云图上TBB小于-70 ℃的区域。     

东部型和中部型厄尔尼诺事件对山东夏季降水的不同影响

利用1951—2017年NOAA月平均海面温度、NCEP/NCAR的再分析资料以及中国160站月降水观测资料,通过分类合成分析方法研究了东部型（eastern Pacific,EP）和中部型（central Pacific,CP）厄尔尼诺（El Niño）事件当年及次年对山东夏季降水年际变化的影响。结果表明,两类El Niño发生年,山东夏季降水均较常年显著偏少,但EP El Niño对山东夏季降水的影响强度和范围略弱于CP El Niño：EP El Niño发生年夏季,仅鲁西北部分地区以及胶州湾附近降水较常年显著偏少,而CP El Niño当年夏季山东全区降水较常年显著偏少。EP El Niño和CP El Niño次年对山东夏季降水异常的影响呈反位相,且影响大值区空间位置也完全相反：EP El Niño次年夏季山东东部尤其是半岛地区降水较常年异常偏少（青岛地区最为突出）,而CP El Niño次年夏季山东中部和北部尤其是西北部地区降水较常年异常偏多。EP El Niño当年和次年夏季、CP El Niño当年夏季500 hPa高度场异常分布形势不利于西北太平洋副热带高压的北上,850 hPa风场为偏北风和偏东风异常,山东水汽输送条件差,水汽无明显辐合,造成大部分地区降水偏少。CP El Niño次年夏季西北太平洋副热带高压偏强,位置偏西偏北,850 hPa显著西南风场异常,山东中西部水汽辐合明显,这些是降水偏多的重要原因。     

超强台风“利奇马”(1909)强度变化与降水结构分析

利用新一代GPM IMERG卫星遥感反演降水数据产品以及NCEP提供的海表温度(SST)、海(陆)-气界面热通量和风场等资料,对超强台风"利奇马"(1909)强度变化和降水结构特征进行分析。结果表明:(1)2019年8月4日14:00至9日02:00,显著减弱的环境垂直风切变、SST为29.6～30.4℃的海域为"利奇马"提供的感热和大量潜热以及"利奇马"环流东侧极为强盛的偏南风低空急流向其输送充足的水汽和能量,使"利奇马"强度呈显著增强的趋势。2019年8月9日08:00至13日08:00,随着"利奇马"逐渐靠近陆地并登陆,显著增强的垂直风切变、"利奇马"从海洋(陆地)获得的潜热显著减小并且同时失去感热、"利奇马"环流东侧偏南风低空急流的显著减弱、对流层中低层干冷空气侵入"利奇马"环流以及"利奇马"登陆后受到陆面摩擦,使"利奇马"强度显著减弱。(2)当"利奇马"处于中等强度以上的垂直风切变环境中时(垂直风切变≥5 m/s),无论其移动缓慢(移速<5 m/s),还是移动快速(移速≥5 m/s),垂直风切变对其内(距台风中心100 km半径范围)、外雨带(距台风中心100～300 ...