摘要:

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摘要:采用地面气象观测站、多普勒天气雷达、闪电、积雪深度人工加密观测资料、常规观测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15—22日山东半岛特大海效应暴雪过程的降雪特征及极端性成因进行了分析。结果表明：（1）此次过程有4站积雪深度突破本站历史极值，有1站2 d的日降雪量为山东半岛海效应降雪有气象记录以来的最大值，文登积雪深度达74 cm，超过山东所有国家级地面气象观测站纪录，是一次极端海效应暴雪事件。（2）欧亚中高纬度阻塞形势下两次异常强冷空气持续影响渤海和山东半岛地区，850 hPa温度最低降至-21~-20 ℃，冷空气强度明显强于往年12月海效应暴雪过程，造成降雪持续时间长、累计降雪量大。异常强冷空气是此次极端暴雪过程产生的关键因素，渤海海面温度（简称“海温”）异常偏高是有利的海温背景。（3）冷空气强、海温偏高造成海气温差偏大，700 hPa以下产生对流不稳定，使得降雪强度大；强降雪发生在海气温差快速增大阶段。（4）925 hPa以下存在来自渤海的北—东北风与内陆地区的西北风构成的切变线，产生强上升运动，切变线长时间维持形成“列车效应”。（5）主要降雪时段强垂直上升运动、高相对湿度层的温度为-20~-12 ℃，适宜树枝状冰晶形成和维持，有利于产生大的积雪和降雪含水比；2 m气温持续低于-5 ℃，0 cm地温在降雪开始时即降至0 ℃以下，且两次强降雪过程仅间隔1 d，均有利于降雪累积产生极端积雪深度。

摘要:利用常规气象观测资料、降水天气现象仪资料、美国国家海洋和大气管理局（National Oceanic and Atmospheric Administration，NOAA）资料、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）资料等对2023年12月山东半岛的海效应特大暴雪和2005年12月持续性海效应强降雪过程的高空形势、海气温差、低层切变线、大气水凝物等进行了综合分析。结果表明：（1）亚欧大陆强大的经向高压脊和脊前冷涡环流是发生海效应暴雪的大尺度环流背景。2005年高压脊宽广、稳定少动是海效应强降雪持续时间长的主要原因，2023年高压脊、冷涡的经向特征更加显著，冷空气爆发力强。（2）2005、2023年渤海海面温度较常年偏高；2023年偏高2.5 ℃的范围更广，12月20—21日海气温差超过30 ℃。（3）出现暴雪时，山东半岛北部存在偏西风和北—东北风之间的风场辐合；荣成站出现暴雪时，低层需要更强劲的引导气流。（4）2023年12月20—21日，云体主要由冰晶和雪晶构成，较多雪晶位于上升气流上方，与冰粒子分布区域重叠，说明除了水汽凝华外，冰雪晶粒子之间的聚合作用对雪粒子的增长有很大帮助，聚合产生的枝状雪粒子有利于积雪深度增大，文登站雨滴谱也表明，21—22日雪粒子直径偏大的特征更明显。

摘要: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。

摘要:2023年12月14日在山西和河北南部、河南北部、山东西部出现一次大到暴雪过程，并伴随频繁的闪电活动。利用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）资料以及闪电、大气电场仪、双偏振多普勒天气雷达等观测资料对此次“雷打雪”天气过程进行详细分析，得到以下研究结果：（1）此次“雷打雪”是一次明显的高架对流天气过程，低层一直存在逆温层，850~600 hPa为显著的暖湿平流，925 hPa以下近地面东北风形成的“冷垫”楔入到条件性对称不稳定层结下方，抬升暖湿空气，触发对流天气，释放不稳定能量，产生较强的上升运动。（2）降雪过程的雷电活动比较活跃，闪电频数高达99次·（10 min）^-1，云闪和地闪比例为1.7∶1，正地闪的占比为19.4%。此次“雷打雪”天气过程的闪电空间分布和走向与强降雪落区表现出良好的一致性，闪电密集区域对应强降雪区域，74%的暴雪站周围30 km范围内出现闪电，100%的大暴雪站周围30 km内发生了闪电。（3）高空正K_DP区域与地面降水率的增大密切相关。总闪电与6 km等高层雷达回波的空间一致性很好，基本分布在大于20 dBZ的云区内，闪电落区的回波顶高几乎都在5 km以上。雷达发现在5~8 km的高度范围出现Z_DR和K_DP的正值区，揭示云内存在明显的垂直上升运动和过冷却液态水，存在良好云内起电条件，结合地面电场观测资料和闪电资料，推测此次降雪云系的电荷结构为上正下负的电荷结构。

摘要:利用常规观测、积雪深度逐时加密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，对2023年12月13—15日山东一次极端暴雪天气过程积雪特征及其成因进行分析，得到以下结论：（1）此次过程是一次江淮气旋暴雪天气过程，具有持续时间长、降水相态复杂、基础温度低、降温幅度大和积雪深度厚等特征。（2）最大小时新增积雪深度可达8 cm；过程平均雪水比为0.7 cm·mm^-1，呈“西大东小” 的分布特征。（3）有积雪的站近地面温度从开始降雪到地面产生积雪，气温和雪面温度均呈下降趋势，0 cm地温在降雪前期降温明显，积雪形成后地温不再明显变化。无积雪的站在整个降雪时段内近地面温度可分为4种情况。（4）雪水比随气温变化最明显；积雪形成之后地温对雪水比大小影响不大；当雪水比小于0.75 cm·mm^-1时，雪水比随雪面温度降低而增大，当雪水比大于0.76 cm·mm^-1后，雪面温度不再有明显变化。

摘要: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。

摘要:利用雨滴谱等多源观测资料，对2023年12月山东江淮气旋暴雪和海效应暴雪的微物理特征进行了对比分析。结果表明：（1）相比于海效应暴雪，江淮气旋暴雪云系云顶高度较高，云顶亮温较低，对流强度较强。（2）江淮气旋暴雪的粒子数浓度高、粒子谱较窄、粒子体积较小、降雪强度较大；海效应暴雪的粒子数浓度低、粒子谱较宽、粒子体积较大、降雪强度较小。（3）江淮气旋暴雪的粒子下落末速度以单峰型为主，海效应暴雪则多为双峰型；江淮气旋暴雪的粒子下落末速度及其谱宽均大于海效应暴雪。（4）江淮气旋暴雪含有较多的霰粒、冰粒、雪花，海效应暴雪则以雪花及其聚合体为主。（5）两次暴雪的等效反射率因子（Z_e）-降雪强度（I_s）关系有较大差异。在降雪强度相同时，海效应暴雪的Z_e更大。

摘要:利用山东122个国家级地面气象观测站2017—2021年中1—3月和11—12月“24 h降雪量p≥10.0 mm”的暴雪实况资料，采用二分类法、邻域空间检验法（以下简称“邻域法”）、时间偏移法和量级模糊法等4种方法对山东暴雪预报进行检验与对比。结果表明：（1）山东暴雪具有明显的时空分布特征，暴雪主要出现在半岛北部地区，鲁东南和半岛南部产生暴雪的概率最小；暴雪出现次数的年际变化和月际变化较大，最多年份出现98次，最少年份仅有5次，2月是高发月，占全年暴雪总次数的38.5%。（2）现行业务中应用最广泛的二分类法检验的预报命中率较低，其中24 h预报命中率仅为12.08%，主要原因是该方法受到空间、时间和量级的多重影响，不能精细准确地反映预报能力。（3）邻域法、时间偏移法和量级模糊法对24 h的暴雪预报命中率分别为14.40%、14.69%和30.05%；相较于二分类法，这3种检验方法的预报命中率均有较大幅度提高，空报率和漏报率均有较大幅度下降。（4）融合邻域法、时间偏移法和量级模糊法的综合检验法，能从空间、时间和量级3个维度区分出预报差异，检验结果更加精细准确，有利于引导预报员放下“检验评分低”的思想包袱，做出更加科学客观的预报，进一步提升预报服务效果。

摘要:针对全球降水测量（Global Precipitation Measurement，GPM）卫星上搭载的微波成像仪（GPM Microwave Imager，GMI），建立了陆面亮温数据的射频干扰（radio frequency interference，RFI）校正算法，同时提出了适用于GMI的综合指数雨强反演算法，即极化订正温度及散射指数（polarization corrected temperature-scattering index，PCT-SI）综合指数法，估算了2021年第6号强台风“烟花”登陆后，江苏及周边地区的雨强，与同时期双频降水测量雷达（Dual-frequency Precipitation Radar，DPR）的近地面雨强产品进行对比分析，并比较了RFI校正前、后的近地面雨强反演精度。进而用强台风“梅花”和一次江淮气旋检验了该雨强反演算法的精度以及RFI校正算法对提高反演精度的有效性。结果表明，GMI的高频观测与降水强度大小密切相关，利用低频组合拟合89.00 GHz通道亮温获得大气散射指数，散射指数越大，雨强越大；RFI信号对微波资料反演近地面雨强的影响显著，所提出的校正方法可以有效地校正陆面上受RFI污染的GMI观测数据。研究结果有助于揭示微波传感器多通道亮温资料和降水强度之间的相关性，提高微波反演陆面降水的精度，并为陆面降水反演和预报提供参考。

摘要:基于中尺度数值模式WRF（Weather Research and Forecasting），分析在逐小时循环同化系统中，高频多次应用数字滤波初始化方案对台风“烟花”模拟结果的影响。结果表明：（1）数字滤波能够产生与天气现象相关的滤波增量。晴空区域由于向后积分过程中辐射等重要过程未开启，后向积分结束时近地面温度变化较小，在向前积分时白天到达地表的太阳短波辐射过度累积，夜间地表热辐射过度释放，造成晴空区白天2 m温度升高，夜间2 m温度降低。台风对流区域受后向积分为绝热过程的影响，原本上升运动中水汽凝结释放潜热脱离气块的降水无法在绝热下沉增温中吸收热量变为水汽，在后向积分时产生了热量的异常累积以及水汽的减少，导致强对流区域热力结构发生变化。（2）统计结果显示，随着数字滤波应用次数的增加，初始化过程对初始场和预报的影响逐渐积累，造成的预报差异持续整个模拟过程。（3）在循环同化的基础上多次应用数字滤波初始化，数字滤波初始化显示出较好的抑制高频噪声的作用。多次滤波后台风环流中心暖心增强引起台风强度增强，最低气压更加接近最佳路径资料；暖湿气流向鲁南地区输送的减弱造成鲁西南地区特大暴雨漏报；台风环流位置的偏南影响了后期与西风槽结合的时间导致后期移速偏慢。

摘要:2023年冬季（2023年12月—2024年2月）大气环流特征为：北半球极涡呈偶极型分布，中高纬度西风带呈3波型分布，西风带槽脊较常年同期偏强。西北太平洋和南海共生成1个热带气旋，比常年平均（1.53个）偏少0.53个。全球其他海域共生成12个热带气旋，比常年平均（15.33个）偏少3.33个。我国近海有8次8级以上大风过程，其中5次由冷空气产生，1次由温带气旋产生，2次由冷空气和入海温带气旋共同产生。我国近海出现7次明显的海雾过程，出现13次2.0 m以上的大浪过程。近海海面温度逐渐下降，并且北部海域的降温幅度大于南部海域。