山东区域性辐射雾时空分布及地面气象要素特征分析

选取2016—2019年共61次山东区域性辐射雾天气过程,利用山东122个国家级气象观测站逐小时观测资料,对其时空分布及地面气象要素特征进行分析。结果表明：1）山东辐射雾具有显著的季节和日变化特征,主要发生在10月—次年2月,持续性大雾主要发生在1月和12月,一天中20时以后大雾频次增加,02—08时为雾最集中的时段,07时前后达到峰值,下午一般无强浓雾出现。2）辐射雾空间分布呈现明显“西多东少”格局,主要出现在鲁西北和鲁西南地区,山区和半岛沿海地区较少,强浓雾和特强浓雾主要分布在德州、聊城及菏泽等地。3）区域性辐射雾发生时,地面无突出风向,北风略占优势,风速多在3 m·s-1以下;各等级雾形成前气温和露点温度均存在不同程度的下降,20时气温与次日最低气温温差在2～6 ℃、14时地面露点与最低能见度时刻地面露点的温差在1～5 ℃时最有利于辐射雾的发生;随着辐射雾强度的增强,对温度露点差和地面相对湿度的要求越来越高,出现大雾时的温度露点差主要在2 ℃以下,相对湿度大于90%;出现浓雾、强浓雾和特强浓雾时的温度露点差小于1 ℃,相对湿度大于95%。     

一次强降水风暴回波合并前后双偏振特征分析

基于济南S波段双偏振多普勒天气雷达探测数据,结合卫星、探空和地面实况资料,对2020年8月6日发生在山东曲阜一带的强降水风暴合并前后双偏振参量特征和微物理特征进行分析。结果表明:(1)云带之间产生多次合并,合并后风暴加强发展,产生较大的分钟降水量和累计降水量。(2)新生单体最典型的双偏振特征是具有大的Z_DR和CC,以少许液态粒子为主;新生单体迅速发展过程中上升气流强度明显加强,出现明显的K_DP柱和Z_DR柱,液态粒子浓度明显增大并出现偏大的液态粒子。(3)合并后发展的主要特征是,风暴顶高、强回波区顶高和K_DP柱明显增高,-10℃层高度以下,特别是在风暴底层K_DP值明显增大。(4)合并之后风暴发展最典型的微物理特征是,-10℃层高度之下液态雨滴粒子浓度迅速增大,-10℃层高度之上冰晶或霰粒子层的厚度明显增大。发展旺盛的风暴中、低层有丰富的液态水,风暴高层含有丰富的冰相粒子,从而导致风暴产生高强度降水。     

不同天气系统影响下强降雨过程GPS可降水量变化特征对比

利用常规地面高空观测资料、山东省123个自动站1 h降雨量资料和25个地基GPS反演的大气可降水量资料,对比分析不同天气系统影响下典型强降雨过程中的大气可降水量变化特征。结果表明:(1)降雨开始前水汽累积时间与天气系统尺度有密切关系,一般尺度越大,水汽积累时间越长,低槽冷锋强降雨前大气可降水量的积累时长可达约26 h,副高边缘强降雨发生前水汽积累时间仅5~6 h;(2)水汽增速与天气系统尺度密切相关。天气系统尺度越小增速越快,低槽冷锋强降雨发生前水汽增速小于2.0 mm·h~(-1),副高边缘强降雨发生前水汽增速可达3.1 mm·h~(-1);(3)短时强降雨发生前,水汽累积时间与积累速度呈反相关,即水汽增速越快,强降雨发生越快,当水汽增速大于2.0 mm·h~(-1),可降水量经历5~6 h积累即可产生短时强降雨;(4)一般强降雨时段多数在可降水量峰区时段,而副高边缘型短时强降雨和冷式切变线第1阶段强降雨均发生在可降水量增长时段。降雨过程结束后,一般情况下可降水量锐减,而副高边缘型和冷式切变线第1阶段强降雨结束后可降水量继续增长。冷式切变线第2阶段降雨结束后可降水量出现持续小幅减小,数小时后,可降水量再次增长。     

山东省线状中尺度对流系统的天气学特征

按照如下标准确定一个线状中尺度对流系统(linear mesoscale convective system,LMCS):40 dBz以上反射率因子连续或准连续回波带尺度≥100 km并持续至少1 h,镶嵌着40 dBz回波的35 dBz回波要求严格连续,线状或准线状的对流区域拥有一个共同的前边缘,最大回波强度≥50 dBz。从2012—2016年雷达资料中挑选出27个影响山东的LMCS,分析其天气学特征。结果表明:影响山东的LMCS 8月出现次数最多,形成时间集中在傍晚到前半夜,生命史一般为1～2 h,大多数具有后向传播特征;形成LMCS的初始对流单体绝大多数位于河北省,单体生成后一般向东偏南方向移动;LMCS大多数是东北—西南向,尺度一般介于100～200 km。文章提炼了形成LMCS的后倾槽、前倾槽和冷涡等三类天气学模型。850 hPa伴有暖温度脊或暖中心是形成LMCS的一个重要特征,冷涡和前倾槽类500 hPa中空急流以及后倾槽类700 hPa以下低空急流在形成LMCS中起着重要作用。当850 hPa比湿8 g·kg~(-1),沙氏指数和抬升指数均为负值时,可能出现LMCS。若对流有效位能1 000 J·kg~(-1),对流抑制较小,且850 hPa与500 hPa气温差大于25℃,出现LMCS的概率达80%。LMCS出现时均伴有短时强降水,70.4%的LMCS造成雷暴大风、冰雹或强降水灾害。冰雹和大风比短时强降水需要大气层结的不稳定度更高,仅有短时强降水出现时,0℃层和-20℃层的高度明显比冰雹和大风出现时的高度高。     

山东区域性辐射雾时空分布及地面气象要素特征分析

选取2016—2019年共61次山东区域性辐射雾天气过程,利用山东122个国家级气象观测站逐小时观测资料,对其时空分布及地面气象要素特征进行分析。结果表明:1)山东辐射雾具有显著的季节和日变化特征,主要发生在10月—次年2月,持续性大雾主要发生在1月和12月,一天中20时以后大雾频次增加,02—08时为雾最集中的时段,07时前后达到峰值,下午一般无强浓雾出现。2)辐射雾空间分布呈现明显"西多东少"格局,主要出现在鲁西北和鲁西南地区,山区和半岛沿海地区较少,强浓雾和特强浓雾主要分布在德州、聊城及菏泽等地。3)区域性辐射雾发生时,地面无突出风向,北风略占优势,风速多在3 m·s~(-1)以下;各等级雾形成前气温和露点温度均存在不同程度的下降,20时气温与次日最低气温温差在2～6℃、14时地面露点与最低能见度时刻地面露点的温差在1～5℃时最有利于辐射雾的发生;随着辐射雾强度的增强,对温度露点差和地面相对湿度的要求越来越高,出现大雾时的温度露点差主要在2℃以下,相对湿度大于90%;出现浓雾、强浓雾和特强浓雾时的温度露点差小于1℃,相对湿度大于95%。     

ERA5再分析数据适用性初步评估

利用山东省及周边地区10个站点的地面和高空观测资料对ERA5再分析资料的适用性进行了初步评估。结果表明:再分析的海平面气压和2 m温度与实况资料的相关性明显优于2 m相对湿度和10 m风场;高空温度和相对湿度在对流层中低层的适用性要好于高层,而位势高度和风场在中高层适用性较好;海平面气压再分析与实况的相关有着最明显的季节变化,2 m温度、2 m相对湿度和10 m风速则在部分站点有较明显的季节变化,而10 m风向的相关系数更多地表现出站点之间的差异,高空要素的适用性,季节和区域差异不明显。另外,对比发现,ERA5的适用性总体上要优于ERA-Interim再分析资料,地面和对流层低层的相对湿度、风场提高更为明显。     

“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。     

一次晚春暴雪天气成因分析

利用常规气象观测资料、山东省123个自动站资料及NCEP1°×1°再分析资料,对2013年4月19—20日山东晚春极端暴雪天气过程的成因进行分析,重点分析了产生暴雪的温度条件。结果表明:前期气温偏低是晚春暴雪发生的气候背景,回流天气形势为暴雪发生提供了天气背景,低空西南风急流和山东北部纬向切变线是导致暴雪发生的直接原因。回流型暴雪天气过程的水汽及水汽的辐合均集中于700~500hPa。高低空急流的动力耦合以及与纬向切变线相应的对流层中的正涡度柱为暴雪的产生提供了动力条件。回流暴雪发生在对流稳定性大气中,暴雪区上空有θse能量锋锋生。受阻于太行山东麓的东北风形成的冷池,是气温骤降的温度环境背景,暴雪发生前,存在于850~700hPa冷空气团中的弱下沉运动导致了0℃等温线呈"漏斗状"向下延伸,造成了暴雪区地面气温的骤降,是降水相态由雨迅速转为雪的直接原因。0℃等温线呈"漏斗状"向下延伸区对未来降水相态由雨转雪区和暴雪出现区有指示意义。     

85O hPa夏季西太平洋副热带高压的年际变化特征

本文选取1520线作为刻画850 hPa夏季西太副高年际变化的指标线.定义了西脊点、面积、脊线和北界指数.结果表明,夏季西太副高850 hPa的年际变化与500 hPa有一定差异,但850 hPa是较500hPa研究夏季西太平洋副热带高压年际变化更为合适的一层.赤道太平洋海表面温度异常(SSTa)对850 hPa夏季西太副高的位置和面积的年际变化都有较显著的影响.