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基于地基遥感设备构建遥感探空廓线

应用气象学报 2022年第5期33卷 568-580页

作者：林晓萌尉英华张楠王艳春天津市气象台天津300074

利用天津地基遥感(风廓线雷达和微波辐射计)数据及地面自动气象站数据构建地基遥感探空廓线系统(简称遥感探空廓线),旨在弥补常规探空层结信息时空密度不足,对2020—2021年5—9月遥感探空廓线反演结果进行模式检验,并从中选取10次强对... 详细信息

利用天津地基遥感(风廓线雷达和微波辐射计)数据及地面自动气象站数据构建地基遥感探空廓线系统(简称遥感探空廓线),旨在弥补常规探空层结信息时空密度不足,对2020—2021年5—9月遥感探空廓线反演结果进行模式检验,并从中选取10次强对流过程进行个例效果评估。结果表明:反演数据与欧洲中期天气预报中心再分析数据(ERA5)比湿的平均绝对偏差为1.06 g·kg^(-1),对流有效位能相关系数为0.84(达到0.01显著性水平)。10次强对流过程中强对流发生前临近时次常规探空对流有效位能平均值为322 J·kg^(-1),遥感探空廓线具有分钟级时间分辨率,能高时效性地跟踪大气状态的演变趋势,对流发生前8 h内对流有效位能平均峰值为1451.88 J·kg^(-1),与常规探空相比具备明显对流指征。研究表明:遥感探空廓线能动态描述热动力参数的配置及对流潜势的发展与释放过程,有利于提高短时临近预报的精细化水平。

关键词：风廓线雷达微波辐射计探空数据对流参数

冷空气在北上台风“利奇马”致灾暴雨中的作用分析

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自然灾害学报 2021年第1期30卷 201-212页

作者：孙密娜韩婷婷徐姝天津市气象台天津300074

利用NCEP逐6 h再分析资料、地面加密观测、探空、雷达资料,分析得出“利奇马”致灾暴雨是在长时间稳定维持的天气尺度环流背景下形成的。冷空气在降水所起的作用表现在:(1)长时间维持的弱冷空气与偏南暖湿气流交汇形成了边界层辐合线,... 详细信息

利用NCEP逐6 h再分析资料、地面加密观测、探空、雷达资料,分析得出“利奇马”致灾暴雨是在长时间稳定维持的天气尺度环流背景下形成的。冷空气在降水所起的作用表现在:(1)长时间维持的弱冷空气与偏南暖湿气流交汇形成了边界层辐合线,辐射升温和暖湿气流的输送加大了辐合线两侧的温度和露点梯度,在高温高湿的有利环境下,对流在辐合线附近强烈发展。(2)高空槽后冷空气由“利奇马”环流西北侧渗入,先后形成3个冷平流中心,分别对应3个阶段的降水。(3)冷暖空气在降水区的持续辐合抬升作用增强了降水,最强降水时段发生在锋区垂直方向坡度最大的时段。(4)水平锋生有利于水汽输送和辐合抬升,垂直锋生有利于对流不稳定能量的累积和触发。冷空气形成的水平辐合和抬升造成大范围上升运动,使得锋生和垂直锋消同时存在,最强降水时段发生在水平锋生最强的时段。

关键词：台风降水冷空气辐合线锋生函数

2018年3个登陆北上台风长期维持环境条件分析

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海洋预报 2023年第4期40卷 97-106页

作者：王亚男苏杭易笑园天津海洋中心气象台天津300074 天津市海洋气象重点实验室天津300074 天津市气象台天津300074

使用中国气象局热带气旋最佳路径数据集和美国国家环境预报中心再分析资料,分析了2018年3个登陆北上台风的长期维持环境背景及热力和动力条件。结果表明:在较低纬度时,垂直风切变≤10m/s,副热带高压呈块状分布,其西脊点一般不超过120°E... 详细信息

使用中国气象局热带气旋最佳路径数据集和美国国家环境预报中心再分析资料,分析了2018年3个登陆北上台风的长期维持环境背景及热力和动力条件。结果表明:在较低纬度时,垂直风切变≤10m/s,副热带高压呈块状分布,其西脊点一般不超过120°E,且西风槽位置整体偏北,台风主要受副热带高压外围偏南引导气流影响,路径大多在平原,摩擦耗散较小,配合南亚高压东侧反气旋环流第三象限辐散和低空强度相当的辐合条件以及西南和东南暖湿输送影响,台风中心附近平均涡度减弱缓慢;当北上受高空急流影响的垂直风切变增大时,低空出现明显湿能量辐合,有明显积云对流发展和高层凝结潜热释放,且受高空急流入口区影响,高空辐散也增强,利于台风登陆后期的维持。

关键词：台风登陆北上长期维持环境背景热力动力诊断合成分析

渤海西部雷雨大风统计特征及对流参数指标分析

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气象 2020年第3期46卷 325-335页

作者：王亚男刘一玮易笑园天津海洋中心气象台天津300074 天津市气象台天津300074

使用2011—2016年5—9月渤海西部7个海岛、平台、浮标站加密资料等,对渤海西部雷雨大风统计特征进行分析,结果表明:渤海西部雷雨大风以8~9级为主,主要发生在渤海西部偏南海区;6月发生最多,其次是7月,5月最少,其中,6月过程主要发生在19... 详细信息

使用2011—2016年5—9月渤海西部7个海岛、平台、浮标站加密资料等,对渤海西部雷雨大风统计特征进行分析,结果表明:渤海西部雷雨大风以8~9级为主,主要发生在渤海西部偏南海区;6月发生最多,其次是7月,5月最少,其中,6月过程主要发生在19—23时,同时,高空冷涡影响过程是低槽影响过程次数的两倍,且以带状回波影响最多,占68.8%;大风发生前6~12 h,渤海西部比上游陆地站温度每经度低6℃,而在大风发生前1~2 h,比上游沿岸温度每经度高4℃以上,气压每经度低2 hPa;同时,使用订正探空资料分析渤海西部雷雨大风发生前对流参数指标及其参考阈值,结果表明:抬升指数、大风指数、最佳对流有效位能和0~3 km垂直风切变在渤海西部相对华北陆地更明显,分别给出渤海西部6—9月逐月以及高空冷涡和高空低槽背景下的抬升指数、大风指数、最佳对流有效位能和0~3 km垂直风切变参考阈值,为渤海西部雷雨大风预报提供参考。

关键词：渤海西部雷雨大风天气型回波特征订正探空对流参数指标

渤海海冰时空分布特征和大气环流对渤海海冰的强迫作用

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自然资源遥感 2023年

作者：郭玉娣王铁程善俊左涛天津市气候中心天津海洋中心气象台

海冰灾害是渤海冬季的主要海洋灾害,对石油开采、海上运输和海洋渔业造成很大的危害,因此对海冰的生消变化监测和预测尤其重要。利用2001—2020年MODIS数据、再分析格点资料和气象观测站数据,经卫星资料反演得到日尺度渤海海冰面积,统... 详细信息

海冰灾害是渤海冬季的主要海洋灾害,对石油开采、海上运输和海洋渔业造成很大的危害,因此对海冰的生消变化监测和预测尤其重要。利用2001—2020年MODIS数据、再分析格点资料和气象观测站数据,经卫星资料反演得到日尺度渤海海冰面积,统计分析渤海海冰面积的年际变化特征和不同冰情年在初冰期、盛冰期和消融期的变化特征,利用合成分析和相关分析方法探讨了渤海海冰偏重冰年和轻冰年的大气环流差异。结果表明:近20年渤海海冰冰情等级越高,平均冰期越长,海冰面积经历了“少-多-少”的变化过程,海冰面积与积温变化趋势相反;年内海冰生消过程为单峰型和多峰型,多峰型年冰期和大面积冰封时间更长;渤海海冰初冰期集中分布在辽东湾,偏重冰年比轻冰年海冰面积多一倍,盛冰期3个海湾基本能覆盖到海冰,偏重冰年全部覆盖,消融期海冰仍以辽东湾为主,呈“东北-西南”向分布;偏重冰年较轻冰年的大气环流形势更有利于海冰生成,贝加尔湖至我国东北一线高空槽后冷空气更强,温度更低。渤海冬季海冰冰情与500 hPa位势高度有较强的负相关性,500 hPa位势高度的强弱决定了渤海海冰的冰情。

关键词：渤海海冰海冰面积冰情大气环流

北上台风“安比”后期两个阶段暴雨落区分布的差异性分析

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同方期刊数据库

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高原气象 2021年第5期40卷 1087-1100页

作者：陈宏杨晓君易笑园尉英华杨洋张庆孙晶天津市气象台天津300074 山东省气象台山东济南250000

利用CMA最佳路径数据、逐时自动站资料、NCEP/NCAR(1°×1°)再分析资料、FY-2F卫星的云顶亮温(TBB)、雷达资料和常规观测资料,对1810号台风“安比”北上过程中台风强度保持不变却造成山东暴雨位于台风路径东侧而天津暴雨位于路径西侧... 详细信息

利用CMA最佳路径数据、逐时自动站资料、NCEP/NCAR(1°×1°)再分析资料、FY-2F卫星的云顶亮温(TBB)、雷达资料和常规观测资料,对1810号台风“安比”北上过程中台风强度保持不变却造成山东暴雨位于台风路径东侧而天津暴雨位于路径西侧的原因进行详细分析。结果表明:台风“安比”北上之后,外围云系发展为非对称云系,降雨和环流结构具有明显的不对称性,山东和天津两个暴雨区的降雨增强发展与对流云团的发展特征一致,低质心的短时强降雨站点分布于TBB梯度高值区。台风在山东境内时,中尺度云团和强降雨主要位于台风路径东侧的鲁中地区,这是由于弱的垂直风切变利于台风的暖心结构和强度维持,台风本身携带的高温高湿环境引起了对流层低层为条件性对称不稳定,并引发了台风东侧的短时强降雨导致暴雨,暴雨中心位置受到正涡度、垂直速度、水汽辐合和泰山地形的共同影响。台风进入天津后,高空槽东移携带的冷空气从西北侧侵入台风环流,引起冷暖空气交汇,并激发出非对称的中尺度系统、导致垂直风切变和正涡度显著增强,高层辐散与低层辐合引起了明显的抽吸作用,它们共同造成了台风西侧强烈上升运动和不稳定层结的厚度明显增加,并为中尺度系统的发展提供有利的条件,同时对流层低层东南急流经过渤海后水汽得以补充,在台风西北部形成明显的带状水汽辐合带,因此台风云系西北侧的京津交界地区存在沿气旋式环流的带状中尺度云团发展,共同导致台风西北侧持续5个小时的短时强降雨,造成了大暴雨。

关键词：台风中尺度云团不稳定层结水汽输送

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降水时风廓线雷达风场反演效果评估

应用气象学报 2020年第3期31卷 361-372页

作者：林晓萌尉英华陈宏王艳春天津市气象台天津300074

风廓线雷达(wind profile radar,WPR)因具有高时空分辨率特点,成为当前短时临近预报的重要参考工具。降水时WPR同时接收大气湍流回波和降水粒子散射回波,现有技术不能有效分离叠加在一起的湍流信号和降水信号,导致降水期间风廓线雷达反... 详细信息

风廓线雷达(wind profile radar,WPR)因具有高时空分辨率特点,成为当前短时临近预报的重要参考工具。降水时WPR同时接收大气湍流回波和降水粒子散射回波,现有技术不能有效分离叠加在一起的湍流信号和降水信号,导致降水期间风廓线雷达反演的风场数据严重缺失或失真。根据风廓线雷达探测技术原理及降水天气的功率谱特点,提出了降水天气时风廓线雷达湍流信号提取方法(WPR-HW),并选取2015-2018年天津10次降水过程对WPR-HW方法进行模式检验及个例效果评估。结果表明:WPR-HW方法对改善降水期间风廓线雷达风场数据缺失问题效果明显,在选取的10次降水过程中,目前通用的风廓线雷达风场反演方法(WIND)风场数据平均缺失率为25.4%,WPR-HW方法未出现风场数据缺失现象;WPR-HW方法较WIND方法反演风场数据可信度有显著提高,反演数据与再分析数据的风速均方根误差由WIND方法的2.3 m·s^-1降至WPR-HW方法的1.6 m·s^-1,风向均方根误差由WIND方法的45°降至WPR-HW方法的22°,从而验证WPR-HW方法在降水期间适用。

关键词：风廓线雷达功率谱风场

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北半球温带反气旋的气候统计特征

科学技术与工程 2019年第22期19卷 51-62页

作者：田笑天津市气象台

利用美国国家环境预报中心(National Centers for Environmental Prediction,NCEP)/美国国家大气研究中心(National Center for Atmospheric Research,NCAR)再分析资料,采用判定和追踪反气旋的客观方法统计分析了1948~2016年北半球冬季温带反气旋活动特征.研究发现,北半球温带反气旋主要活动在中东部的北太平洋、东北大西洋、北美的沿落基山脉东部和美国东部、欧亚的环地中海、伊朗高原、青藏高原以北且贝加尔湖以南地区.海洋上、北美洲和环地中海地区上的反气旋夏季频数最高,而伊朗高原、青藏高原以北且贝湖以南的反气旋均冬季最多.海洋上的反气旋生成区域分布较分散,且主要向偏东方向移动、发展,且具有季节变化.相比于海洋,大陆上反气旋生成的纬度较低,主要向东南方移动、发展.北美大陆上的反气旋夏季生成的较多,冬季移动范围较广.北半球反气旋年平均过程数呈缓慢上升趋势.夏季过程数最多,且从1970年开始呈上升趋势.欧亚地区的反气旋过程数最多,其次太平洋,大西洋最少,但是同一个区域的四季相差较小.反气旋的中心气压大值区的形态和高频区的分布形态相似,且中心气压有明显的季节变化.四季中冬季反气旋最强.秋冬季节是欧亚地区的反气旋最强,大西洋的最弱.春夏季大西洋的反气旋最强,欧亚地区的最弱.四季均是欧亚地区的反气旋的平均纬度较低,且冬季最低.北美地区的反气旋除秋季均是移动纬度范围最大的.反气旋数随生命史的变长而急剧下降,90%左右的反气旋的生命史在4d内,四季均是大洋上的反气旋生命史较大陆上的长.

关键词：温带反气旋频数强度移动生命史时空分布

近11年天津冰雹统计特征及对流参数指标分析

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气象 2023年第2期49卷 213-223页

作者：尉英华花家嘉王莹卢焕珍天津市气象台天津300074 河北雄安新区气象局雄安071700

针对2009—2019年天津地区70次冰雹天气过程时空特征进行统计分析,并利用美国国家环境预报中心全球模式业务系统分析资料(NCEP FNL)和地面气象观测数据构建融合探空序列,对比分析不同月份、不同天气型和不同大小冰雹的环境条件差异,给... 详细信息

针对2009—2019年天津地区70次冰雹天气过程时空特征进行统计分析,并利用美国国家环境预报中心全球模式业务系统分析资料(NCEP FNL)和地面气象观测数据构建融合探空序列,对比分析不同月份、不同天气型和不同大小冰雹的环境条件差异,给出相应的环境参数指标。结果表明:天津降雹主要出现在4—9月,其中6月冰雹和大冰雹发生日数分别占49.4%、60.0%,12—20时冰雹和大冰雹发生概率分别占74.8%、100%。冰雹发生前对流有效位能(CAPE)、抬升指数(LI)、垂直风切变(SHR)、湿球0℃层高度(H WBZ)、大气可降水量(TPW)均存在明显的月变化特征,但总指数(TT)和强天气威胁指数(SWEAT)作为预报判据时其月变化并不明显,4月和9月大多数冰雹天气发生在“低能强切变”条件下,7月和8月则多发生在“中高能弱切变”条件下。此外,不同月份H WBZ平均比干球0℃层高度(H DBZ)偏低0.4~0.9 km,除了7月和8月极少数冰雹H WBZ位于4.0~4.2 km范围,其余冰雹天气过程均发生在低于3.9 km的环境条件下,5月和9月均低于3.5 km。高空冷涡型、西北气流型环境物理量阈值差异并不显著,但两者与西来槽型阈值差异明显。高空冷涡型、西北气流型冰雹通常发生在SHR>12 m·s^(-1)、H WBZ27 kg·m^(-2)的环境条件下,西来槽型冰雹多发生在SHR>9 m·s^(-1)、H WBZ36 kg·m^(-2)的环境条件下。冰雹大小与H WBZ、SHR关系密切,以6月为例,非大冰雹一般发生在H WBZ9 m·s^(-1)的环境条件下,而大冰雹则均发生在H WBZ11 m·s^(-1)的环境条件下。

关键词：冰雹湿球0℃层垂直风切变