鲁南初冬一次罕见特大暴雪的成因分析

利用常规气象观测资料和NCEP/NCAR逐6 h再分析资料,对2015年11月23—24日山东南部出现的一次罕见特大暴雪天气过程进行诊断分析。结果表明:1)这是一次典型的回流形势降雪,850 h Pa东南风急流影响的鲁南地区降雪强度较大,而东北风急流影响的区域降雪强度较弱。2)700 h Pa强西南低空急流、850 h Pa东南低空急流为鲁南地区降雪提供了充沛的水汽,水汽通量的强辐合区域即为大暴雪的发生区域。3)暴雪区上空散度呈现出弱辐散—强辐合—强辐散的垂直结构;暴雪落区与高空的强辐合中心以及强上升运动中心吻合度较高。4)暴雪期间,850~925 h Pa之间维持一个逆温层;强冷空气使得925 h Pa以下边界层温度锐降导致降雨迅速转雪,降雪持续时间长是鲁南地区产生异常强降雪的重要原因。     

低涡和副热带高压共同影响下的暴雨落区分析

应用常规观测资料和NCEP 1°×1°再分析资料,分析低涡和副热带高压共同影响下的暴雨过程,发现暴雨落区并不与低涡位置及路径一致,因而不能简单的按其位置和路径预报暴雨落区,应着眼于暴雨发生的物理机理,注意分析影响系统的空间结构、发展阶段和地面形势的演变特征。在有锋面系统影响时,初始对流往往由锋面触发,因此,暴雨的第一落区在锋面附近。冷锋触发的暖区暴雨随后出现,不需强的动力辐合条件,可能远离低涡中心,而是位于副热带高压边缘的高温湿舌内。另外,应密切关注周边初生的对流云团及其移入时造成的暴雨。     

一次冷锋过境后的海风三维结构数值模拟

为研究大尺度系统风对海风的影响以及海风三维结构特征,利用山东省123个地面自动站资料、青岛地区三十多个内陆及沿海、海岛观测站以及奥帆赛场3个浮标站资料,对2006年8月21日青岛一次海风个例进行了分析,并利用美国俄克拉荷马大学风暴分析预测中心开发的ARPS(the Advanced Regional Prediction System)模式,对海风过程进行了数值模拟研究。结果发现:在较强的离岸风背景下,当内陆气温高于海面气温2℃左右时,海风也可以发生。海风首先在海岸线附近的海上开始,发展的同时向内陆及远海地区推进。海风低层环流很浅,主要位于500 m以下。在较强的偏北离岸风下,海风向内陆推进的距离很短。偏北的大尺度系统风由于渤海冷下垫面的影响,不利于青岛海风的维持。海风开始时,在1500～2500 m高度处同时有反环流出现,但直到傍晚前后,海风的垂直环流圈才发展得比较清晰,其高度也更接近地面。海风消亡后,高层的垂直环流圈及反环流维持3 h左右才逐渐消亡。     

ASCAT近岸风在山东沿海的适用性分析

利用2013年1月—2014年12月山东近海的8个浮标站、海岛站和自动站资料与ASCAT近岸风速和风向进行对比,以分析ASCAT反演风场在山东沿海的适用性。研究发现：总体上看,ASCAT近岸风速与代表站实况风速正相关,ASCAT近岸风速在山东沿海误差较小,风向有明显的偏离。ASCAT近岸风在渤海、渤海海峡和黄海北部的适用性优于黄海中部。风力不同时,ASCAT近岸风速与实况偏差有明显差别,表现为当实况出现6级及以上的大风,ASCAT近岸风速小于实况;当实况出现6级以下的风,ASCAT近岸风速大于实况。就ASCAT风速偏差而言,6级以下的风速偏差小于6级及以上风。ASCAT近岸风向与实况偏差也有明显差别,当实况出现6级及以上的大风,ASCAT近岸风向与实况的偏离变小;当实况出现6级以下的风,ASCAT近岸风向与实况的偏离变大。因此,ASCAT近岸风速在山东沿海有较好的适用性,6级以下风更优;ASCAT近岸风向也有一定的适用性,6级及以上风向可用性比6级以下强。     

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。     

西风槽与副高相互作用的暴雨过程动热力场结构特征分析

利用常规气象观测、自动气象站加密观测、NCEP/NCAR(1°×1°,逐6 h)再分析以及FY 2C卫星云图等资料,分析了2007年8月15—18日发生在山东的一次暴雨过程中,西风槽与副热带高压(以下简称副高)相互作用三个阶段的热力、动力场结构特征。结果表明:整个过程先后经历了副高西进切变线缓慢西移、横槽南压副高减弱和横槽转竖副高南撤三个阶段,三个阶段的共同特征是中低层有切变线和θ_(se)锋区;700 hPa有低空急流;产生暴雨的对流云团具有后向传播特征,生命史中多次发生合并。三个阶段的不同点是:(1)副高西进过程中,锋区随高度向北倾斜,坡度小,切变线和θ_(se)锋区均为后倾,为典型的暖锋降水。暴雨区范围大,强度均匀,位于850 hPaθ_(se)锋区与暖脊的交界处的水汽辐合中心附近。饱和区宽广,伸展高度高。低层气旋性辐合、切变线辐合、锋面抬升是触发暴雨的动力机制,低空急流是暴雨增强机制。(2)副高减弱过程中,干冷空气分别从低层和中层侵入θ_(se)暖脊,θ_(se)锋区随高度先向北后向南,呈交错倾斜现象,坡度大,为典型的强对流降水,上升运动最为激烈。暴雨区范围小,强度大,分布不均,位于θ_(se)暖脊垂直方向轴线附近。饱和区狭窄,伸展高度高。锋面抬升运动是触发对流性强降水的主要动力机制,对流层中层干冷空气入侵是强降水的增强机制。(3)副高南撤过程中,θ_(se)锋区随高度向南倾斜,坡度大,呈前倾特征,为典型的高空槽降水。暴雨区狭长分散,强度弱,位于850 hPa切变线上、θ_(se)暖舌靠近锋区一侧。饱和区狭窄,伸展高度低。低层切变线辐合抬升是触发强降水动力机制,中层干侵入是降水增强机制。     

黄渤海一次强风天气成因分析

利用常规气象观测资料和NECP/NCAR1°×1°再分析资料,对2012年12月5—6日山东黄渤海强风天气过程进行了天气动力学分析。结果表明:较强冷空气与地面气旋相互影响造成大的气压梯度是造成此次海上强风的直接原因。变压梯度使得强风爆发初期风速迅速加大。单站3h变压越大,变压梯度越大,风速的变化就越大。当地面盛行北风时,正变压梯度方向与风向一致,变压梯度对北风风速的增幅作用就越明显。中高层冷平流的补充下传作用和低层冷平流的扩散均对此次强风过程具有重要影响。     

基于GIS技术的山东省短期定量降水预报制作平台开发

应用最新WEB,GIS技术,研究开发了山东省短期定量降水预报制作平台。该平台以多模式集成的山东省短期定量降水客观产品为初始场．提供了友好的人机交互界面,订正后的结果通过气象专网实现全省业务实时共享,为山东省短期定量降水预报业务提供了支撑。     

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%。     

对流风暴的移动和演变对下游地区对流降水影响的个例分析

利用加密自动气象观测站资料、多普勒天气雷达资料、葵花卫星资料及 ERA5 再分析资料,对 2019 年海上卫星发射气象保障过程中 6 月 1 日上游对流风暴的移动和演变造成山东半岛对流降水的机制进行了分析。结果表明：1）辐合线与干线重合触发新生对流单体形成潍坊风暴,潍坊风暴东移过程中强度增强和聊城风暴进入烟台后转向造成山东半岛一带出现对流降水。2）潍坊风暴在偏西气流引导下向偏东方向移动,沿着辐合线向着高温高湿的方向传播,强度增强。聊城风暴进入烟台后,在西西北气流的引导下转向东南方向移动,向着水汽辐合区传播,风暴水平尺度增长。3）聊城风暴进入烟台后传播方向与 850 hPa风的方向相反,潍坊风暴发展阶段的传播方向与850 hPa风的反方向不同,二者之间有交角,850 hPa风速太小不足以影响风暴的传播运动。4）在重大活动气象保障过程中,短时临近监测非常重要。高分辨率卫星云图积云新生时间早于雷达观测到的新生单体的时间,可以提前发现对流初生和传播的先兆。多普勒天气雷达和加密自动气象观测站资料相互结合,可以综合判断对流风暴的平流和传播运动。对于本地动力强迫较弱或者处于天气系统边缘时,要考虑上游对流风暴的移动对下游地区的影响。