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一次罕见的山东半岛西部海效应暴雪过程的特征及机理研究

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高原气象 2019年第5期38卷 1017-1026页

作者：郑怡杨成芳郭俊建张磊焦艳山东省气象台山东济南250031 国家海洋局北海预报中心山东青岛266061

利用高时空分辨率MODIS和HIMAWARI-8卫星云图,多普勒天气雷达,风廓线雷达,加密自动站、浮标站及常规观测等多种观测资料,结合NCEP/NCAR逐日6 h再分析资料和ERA_Interim再分析资料,对2015年11月2526日山东半岛西部和北部海效应暴雪过程... 详细信息

利用高时空分辨率MODIS和HIMAWARI-8卫星云图,多普勒天气雷达,风廓线雷达,加密自动站、浮标站及常规观测等多种观测资料,结合NCEP/NCAR逐日6 h再分析资料和ERA_Interim再分析资料,对2015年11月2526日山东半岛西部和北部海效应暴雪过程的降雪特征和形成机理进行了分析。结果表明:(1)此次过程中高空冷涡位置异常偏西偏南,对应地面等压线气旋式弯曲异常偏西,冷空气强盛,为半岛西部产生暴雪提供了有利的大尺度背景条件。(2)此次海效应暴雪过程存在多条降雪云带并有云带合并发展现象,每条云带内部可能存在多个云团(线),云带的位置和发展强度对降雪落区和降雪量具有良好的指示性。(3)对应强降雪时段,渤海海面海气温差为14℃左右,半岛西部存在不稳定层结,地面辐合线提供动力触发机制,前期水汽积累和后期强水汽辐合提供了充分的水汽条件,低层辐合区长期维持使降雪云带强烈发展并产生"列车效应",是导致此次半岛西部产生暴雪的主要原因。(4)此次暴雪过程中,山东半岛西部在能量和水汽方面优于半岛北部,且动力维持机制与半岛北部不同,其低层900 hPa以下存在西北风和偏北风的辐合。

关键词：山东半岛西部海效应暴雪云带特征动力机制

一次1月山东半岛东部极端海效应暴雪的发生机制分析

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气象 2020年第8期46卷 1074-1088页

作者：李刚刘畅曹玥瑶孟宪贵山东省气象局济南250031 山东省气象台济南250031

利用海上浮标站、自动站、多普勒天气雷达、L波段雷达探空、NCEP/NCAR再分析逐6 h和降水等观测资料,结合EVAP雷达风场反演获得的水平风场资料,对2018年1月9—11日一次渤海海效应暴雪过程的产生机制进行了分析。结果表明:此次海效应暴雪... 详细信息

利用海上浮标站、自动站、多普勒天气雷达、L波段雷达探空、NCEP/NCAR再分析逐6 h和降水等观测资料,结合EVAP雷达风场反演获得的水平风场资料,对2018年1月9—11日一次渤海海效应暴雪过程的产生机制进行了分析。结果表明:此次海效应暴雪过程是一次极端降雪事件,具有强降雪持续时间长、降雪量大、暴雪分布近γ中尺度等特征。暴雪发生前后受两次强冷空气影响,渤海和山东半岛地区持续降温,850 hPa温度降至-18^-16℃,是产生强海效应降雪的有利条件;此次冷空气明显强于12月渤海海效应暴雪,1月产生海效应暴雪的850 hPa温度中位数较12月低约5℃。受强冷空气影响时,海气温差明显增大,海洋向低层大气输送的最大感热通量可达226.8 W·m^-2,低层大气高湿饱和,导致大气层结不稳定,不稳定局限于850 hPa以下,为浅层对流。雷达反射率因子图上具有明显的“列车效应”。造成窄带回波的原因在于出现了低层切变线,即在山东半岛北部沿海的小范围区域内出现了东北风及西西南风,形成了西北风与东北风、西西南风与东北风的切变线,触发暴雪产生。而东北风达到的高度不超过1.2 km,多在0.6 km以下。通过此次极端暴雪过程的综合观测资料分析,揭示了较少出现的1月海效应暴雪的特征,其形成的环流形势、热力不稳定、动力条件等与常见的12月海效应暴雪基本类似,主要差异在于冷空气强度较12月偏强,这可成为1月海效应暴雪的首要预报着眼点;海上浮标站、雷达风场反演技术是定量揭示海效应暴雪中尺度特征的良好资料和方法。

关键词：海效应暴雪产生机制强冷空气反演风场

山东半岛大范围海效应暴雪的观测分析与数值模拟

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山东半岛大范围海效应暴雪的观测分析与数值模拟

作者：王琪中国海洋大学

学位级别：硕士

冬季山东半岛的海效应暴雪具有明显的中小尺度特征,多局限于1-2个县级观测站范围内,而1999年以来共发生了4次日暴雪站点超过4个的海效应暴雪事件,称之为大范围海效应暴雪。本文对这4次过程进行综合分析,重点分析了降雪时间、空间特征,... 详细信息

冬季山东半岛的海效应暴雪具有明显的中小尺度特征,多局限于1-2个县级观测站范围内,而1999年以来共发生了4次日暴雪站点超过4个的海效应暴雪事件,称之为大范围海效应暴雪。本文对这4次过程进行综合分析,重点分析了降雪时间、空间特征,环流背景场特征,以及冷空气活动情况。再重点针对暴雪站点最多的2010年12月30日海效应暴雪个例,利用雷达资料、雷达反演水平风场和数值模拟对其进行了详细研究。从降雪的时空特征来看,山东半岛大范围海效应暴雪均发生在12月份。暴雪日当天,烟台地区最强降雪发生在00时—08时,威海地区则在08时—14时期间回波峰值达到最大值。暴雪站点均位于低山丘陵的北部,烟台(包括牟平)、威海(包括文登、荣城)地区是海效应暴雪最主要的分布区。在环流背景方面,大范围海效应暴雪发生时,500hPa的冷涡距离山东半岛较近,通常在我国东北地区上空,位于40°N—48°N、120°E—128°E之间。小范围海效应暴雪过程(日暴雪站点1-2个),冷涡一般距离渤海和山东半岛较远。在850hPa温度与海气温差的变化中,小范围过程与大范围相比最显著的区别在于暴雪后期。小范围过程后期冷空气强度不足,850hPa温度回升明显快于大范围过程,导致海气温差迅速下降,影响了降雪强度。研究雷达资料发现,强降雪过程中,烟台、威海的强回波带均呈西北—东南走向,且与山东半岛东北部海岸线近乎平行。随着西北风的增强,烟台强回波带逐渐向东移动,而威海强回波位置少动,“列车效应”明显。雷达反射率因子强回波带的位置与风场的辐合区有很好的对应关系。强回波开始产生于渤海,减弱也是始于海上。烟台强降雪过程中,纬向方向海上的回波强度始终强于烟台：经向方向上,由于山地丘陵地形的强迫抬升作用加强了上升运动,使得强降雪阶段烟台的回波强度大于海上。整个降雪过程中,强回波带的高度均集中在700hPa(3km)以下。通过对反演风场的分析发现,对流层低层水平方向切变线的移动,会引起强回波带的方向和位置发生变化。烟台强降雪过程中,北端切变线位置相对稳定,南端切变线逐渐西移,引起强回波带以雷达站为中心沿顺时针方向旋转;威海南端切变线位置相对稳定,北端切变线逐渐西移,强回波带则沿逆时针方向旋转。垂直方向上,雷达强回波带的位置与风场辐合区相对应。烟台的风场辐合自近地面开始向上延伸,辐合区高度越高,雷达强回波中心的位置也越高：而威海东侧的风场辐合起始高度略高,影响了上升运动。辐合切变线是由经过辽宁南下的东北风与山东半岛的西北风(西风)辐合构成的,切变线受到西风分量减弱的影响而发生移动。对WRF模式输出的物理量场分析发现,山东半岛海效应降雪的水汽主要来自于渤海,近海面的西北风将水汽输送到山东半岛,并在半岛北部辐合,降雪落区也主要在北部沿海地区。降雪时高湿区主要集中在850hPa以下,湿层浅薄。强降雪发生在对流层低层相当位温脊线附近。对流运动发生在对流层低层,属于浅层对流。强烈的上升运动集中在对流层低层,上升运动的强弱直接影响降雪量的大小,上升运动越强,降雪量越大。

关键词：海效应暴雪大范围多普勒天气雷达 EVAP 风场反演 WRF模拟

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渤海海效应暴雪的三维热力结构特征

中国海洋大学学报（自然科学版） 2010年第2期40卷 17-27页

作者：杨成芳山东省气象台山东济南250031 南京信息工程大学大气科学学院江苏南京210044

采用烟台多普勒天气雷达、天气图等观测资料和中尺度模式（RAMS4．4）进行数值模拟，分析了2008年12月4～6日发生的一次海效应暴雪的时空分布和三维热力结构特征。结果表明：（1）渤海海效应降雪并非传统认为的仅发生在蓬莱以东的山东... 详细信息

采用烟台多普勒天气雷达、天气图等观测资料和中尺度模式（RAMS4．4）进行数值模拟，分析了2008年12月4～6日发生的一次海效应暴雪的时空分布和三维热力结构特征。结果表明：（1）渤海海效应降雪并非传统认为的仅发生在蓬莱以东的山东半岛地区，而是广泛分布于山东半岛、莱州湾、渤海中东部和黄海西部洋面上；降雪源地有暖海面和陆地，即莱州湾、渤海中部至渤海海峡和山东半岛。（2）浅层对流是海效应降雪的重要热力特征，当强冷空气流经渤海时，暖海面通过湍流交换等作用向冷空气底层输送感热和潜热，使得低层增温增湿，产生对流层中上层干冷低层暖湿的对流性不稳定。（3）冷空气的强弱影响渤海暖海面及山东半岛地区的垂直热力结构，导致降雪强度在不同时段存在显著差异。海气温差与热通量成正比，初期冷空气弱，对流层中低层的垂直温差小，海面上空的暖湿层浅薄，不稳定能量弱，产生的降雪量小；中后期冷空气强盛，对流层中低层的垂直温差大，暖湿层较为深厚，不稳定能量增强，导致降雪强度和降雪量大。（4）与单一要素温度和湿度相比，对流层低层相当位温的水平分布对强降雪落区具有更好的指示意义，强降雪发生在高相当位温脊线附近。

关键词：海效应暴雪三维热力结构不稳定浅层对流

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渤海海效应暴雪云特征的观测分析

应用气象学报 2014年第1期25卷 71-82页

作者：郑怡高山红吴增茂中国海洋大学物理海洋教育部重点实验室青岛266100 中国海洋大学山东省海洋-大气相互作用与气候重点实验室青岛266100

利用静止卫星(GMS5,GOES-9,MTSAT)红外数据与CloudSat卫星云剖面雷达数据、NCEP FNL分析资料与常规观测资料,对2001—2010年发生的12次渤海海效应暴雪过程中云的演变特征、渤海热力作用与暴雪云团垂直结构及相态组成进行了观测分析。发... 详细信息

利用静止卫星(GMS5,GOES-9,MTSAT)红外数据与CloudSat卫星云剖面雷达数据、NCEP FNL分析资料与常规观测资料,对2001—2010年发生的12次渤海海效应暴雪过程中云的演变特征、渤海热力作用与暴雪云团垂直结构及相态组成进行了观测分析。发现不同生成源地的暴雪云通常在渤海上快速发展,云中多存在水平范围可达100~300 km的密实条状或块状云团,其下对应主要降雪区域;暴雪云生成源地可分为渤海湾及莱州湾附近、渤海中部、辽东湾附近3种,暴雪云在海上移动主要受850 hPa风场影响;渤海暖海面与其上冷空气间的热量、水汽交换形成的不稳定层结条件,导致暴雪云进一步发展;暴雪云发展旺盛时期高度可达4 km,其冰水含量最大值达600 mg·m^(-3)且主要集中在2 km高度附近,平均值可达303 mg·m^(-3),冰粒子有效半径最大值约为120μm,平均值约为91μm。

关键词：海效应暴雪渤海暴雪云特征观测分析

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山东半岛海效应降雪中逆风区的形成机制研究

海洋湖沼通报 2013年第4期 25-33页

作者：周雪松杨成芳王辉南京大学中尺度灾害性天气教育部重点实验室/大气科学学院江苏南京210093 山东省气象台山东济南250031 山东省气象局山东济南250031

应用常规地面高空观测资料、多普勒天气雷达和MODIS高分辨率卫星云图等资料以及中尺度数值模式,通过对山东一次典型的海效应暴雪过程进行深入的分析研究,重点分析了海效应暴雪中逆风区的特点和形成的可能原因,并应用高分辨率中尺度数值... 详细信息

应用常规地面高空观测资料、多普勒天气雷达和MODIS高分辨率卫星云图等资料以及中尺度数值模式,通过对山东一次典型的海效应暴雪过程进行深入的分析研究,重点分析了海效应暴雪中逆风区的特点和形成的可能原因,并应用高分辨率中尺度数值模式研究了地形作用对逆风区及相关物理量的影响。研究发现,本次暴雪过程中有多个不同尺度的逆风区存在,且不同下垫面条件下的逆风区存在不同的特点,这些逆风区与降雪强度关系密切。进一步研究发现暴雪垂直环流可能是造成逆风区的直接原因。山东半岛地形不仅能够促使垂直次级环流增强,而且可以改变海效应暴雪中不同尺度的对流系统的分布状况,同时还改变了海效应暴雪过程中水汽、雪水含量等在空间上的分布,继而影响整个暴雪过程,使相应的海岸锋更明显,暴雪强度更强且位置更偏北。

关键词：海效应暴雪逆风区结构形成机制