“12·14”山东暴雪过程的极端性特征及成因

利用国家级地面气象观测站、风廓线雷达、X波段双偏振相控阵雷达等多源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（ECMWF Reanalysis v5,ERA5）资料,总结了2023年12月13—14日山东大范围暴雪、局地大暴雪（简称“12·14”暴雪）极端性的特征和成因,并与2021年11月7日山东极端暴雪过程（简称“11·7”暴雪）对比分析了降雪量和雪水比差异的原因。结果表明：（1）典型的暖平流型天气形势是产生极端暴雪有利的环流背景条件,低层切变线和风速辐合区在鲁西北叠加,形成强烈而持久的上升运动。（2）低空急流异常偏强,降水强度不仅与低空急流的强度有关,而且与其厚度有关。当3.0 km高度保持低空急流的强度时,10 m·s^-1风速到达的高度越低,降雪强度越大。（3）700 hPa比湿超过4 g·kg^-1、850 hPa比湿超过3 g·kg^-1的持续时间均长达10 h以上,为极端暴雪过程提供了充足的水汽。850 hPa比湿和比湿平流远远高于“12·14”暴雪过程,是“11·7”过程最大累计降雪量大于“12·14”过程的原因之一。（4）“12·14”暴雪过程垂直运动旺盛,最大上升速度位于不稳定层顶的前沿,处于-20~-10 ℃层,有利于树枝状冰晶生长,降雪效率高。对流层整层温度低于0 ℃,雪花下落过程中没有融化,雪水比高,积雪深度大。“11·7”暴雪过程初期最大上升运动中心高度低,形成更多柱状冰晶,经过暖层时融化,雪水比低,积雪深度小于“12·14”暴雪过程。     

某国家基准气候站雷击事故分析

2013年4月27日位于山东东部的国家基准气候站遭受雷击,导致设备无法正常工作。运用现代防雷理论,参考闪电实时监测资料,结合气象站的构成要素及气象台站防雷设施安装、运行的现状,对雷击事故进行现场勘查、分析,提出该自动气象站综合防雷的整改措施,为保证该气象站安全稳定运行提供了技术参考。     

面向应急响应常态化的风云四号B星快速成像仪指挥控制系统

面向多种灾害频发的应急观测任务,现有地面应用系统响应能力无法满足常态化的高时效性观测需求。为发挥风云四号B星(FY-4B)快速成像仪灵活、快速的载荷性能优势,通过设计应急响应与常规观测一致的观测模式及时间表,规划中国及全圆盘区域,建立智能决策观测任务的自动化星地指挥调度系统,在保证卫星安全前提下实现载荷应急观测快速部署,全业务流程响应平均不超过30 min。该系统有效减少频繁变更观测任务所引起的星地资源压力,保证遥感数据连贯性,已在汛期服务及各类灾害气象保障中发挥重要数据支撑作用。     

星地探测闪电在一次中尺度对流系统中的活动特征分析

为更好地发挥星地闪电探测资料在中尺度对流系统中的监测预警应用潜力,本文以2018年6月27日山东地区的一次中尺度对流系统为例,利用云顶温度、云顶降温率、雷达等资料与FY 4A闪电成像仪LMI（Lightning Mapping Imager）、ADTD（Advanced TOA and Direction system）闪电定位系统星地闪电探测资料,分析了星地闪电数据在中尺度对流系统中闪电分布特征及其与对流演变的关系,结果表明:星地探测闪电一致性较好,LMI相对位于对流云前方,星地闪电与降水区域吻合度较高。在系统发展初期,LMI超前于ADTD探测到闪电,且位于回波中心和前侧,回波垂直方向呈现出向前倾斜特征,这对于判识对流移动和演变趋势有较好的指示作用,在预报业务中可采用LMI的位置来辅助制作强对流落区预报。在成熟阶段,星地闪电频次出现跃增,正地闪比例较高,该时段山东多地发生冰雹灾害,LMI多出现在对流系统移动方向前方的弱回波或无回波区内,ADTD则更接近回波中心位置。合并阶段,部分LMI位于前方强回波区后部,与强回波区相对应。     

风云四号A星闪电成像仪程序自动上注系统设计与实现

风云四号A星闪电成像仪是中国首个采用在轨接收大量遥控指令,进而实现程序上注的高轨气象卫星。FY-4-(01)批地面应用系统在建设中通过设计程序上注策略和部署程序自动上注系统,实现了任务时间表生成、指令发送、上注结果辨识、错误指令重发等全自动化功能。仿真结果表明该系统能满足卫星在稳定性和时效性上的需求,并有效缩短了上注时间。程序自动上注系统的研发与应用对未来风云系列卫星多星统一指挥测控任务的开展具有重要的意义。     

基于快慢天线的闪电电场特征分析

通过分析单站快慢天线（时间常数分别为0.1ms,300ms）测量的2015年7—8月的3855次快慢电场数据,选取了18次干扰波形较少的闪电进行分析。18次闪电中负地闪占比83.3%,平均回击次数1.78次,2次闪电慢电场出现了饱和现象。预击穿平均持续时间264ms,梯级先导平均持续时间781.4μs。慢前沿过程持续时间平均6.85μs,快变化2.388μs,过零时间平均40.45μs。     

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。     

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。