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渤海海效应暴雪云特征的观测分析

郑怡 高山红 吴增茂

郑怡, 高山红, 吴增茂. 渤海海效应暴雪云特征的观测分析. 应用气象学报, 2014, 25(1): 71-82..
引用本文: 郑怡, 高山红, 吴增茂. 渤海海效应暴雪云特征的观测分析. 应用气象学报, 2014, 25(1): 71-82.
Zheng Yi, Gao Shanhong, Wu Zengmao. Observational analysis of cloud characteristics of the Bohai Sea-effect snowstorms. J Appl Meteor Sci, 2014, 25(1): 71-82.
Citation: Zheng Yi, Gao Shanhong, Wu Zengmao. Observational analysis of cloud characteristics of the Bohai Sea-effect snowstorms. J Appl Meteor Sci, 2014, 25(1): 71-82.

渤海海效应暴雪云特征的观测分析

资助项目: 

国家自然科学基金项目 41276009

公益性行业 (气象) 科研专项 GYHY201106006

国家自然科学基金项目 41175044

详细信息
    通信作者:

    高山红, email: gaosh@ouc.edu.cn

Observational Analysis of Cloud Characteristics of the Bohai Sea-effect Snowstorms

  • 摘要: 利用静止卫星 (GMS-5, 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120 μm,平均值约为91 μm。
  • 图  1  山东半岛及周边地形分布

    (▲为太行山脉;虚线为渤海各分区分界线;等值线为海拔高度, 单位:m)

    Fig. 1  The terrain distribution of Shandong Peninsula and surroundings

    (▲ represents the Taihang Mountains; the dash line represents the boundaries of the Bohai Sea subregions; the contour represent elevation, unit:m)

    图  2  2005年12月3—5日海效应暴雪过程中云团的演变

    (填色代表云顶亮温;AB为下文垂直剖面所在位置) (a)3日21:00, (b)4日02:00, (c)4日04:00, (d)4日10:00, (e)4日14:00, (f)5日10:00

    Fig. 2  Evolution of clouds of the sea-effect snow storm during 3—5 Dec 2005

    (color shaded represents cloud top brightness temperature; AB indicates the location of later vertical section)(a)2100 BT 3 Dec, (b)0200 BT 4 Dec, (c)0400 BT 4 Dec, (d)1000 BT 4 Dec, (e)1400 BT 4 Dec, (f)1000 BT 5 Dec

    图  3  图 2,但为2008年12月3—5日海效应暴雪过程

    (CDEFGH为下文垂直剖面所在位置) (a)3日12:00, (b)4日08:00, (c)4日10:00, (d)4日20:00, (e)5日02:00, (f)5日13:00

    Fig. 3  The same as in Fig. 2, but for the storm case during 3—5 Dec 2008

    (CD, EF, GH indicate the locations of later vertical section)(a)1200 BT 3 Dec, (b)0800 BT 4 Dec, (c)1000 BT 4 Dec, (d)2000 BT 4 Dec, (e)0200 BT 5 Dec, (f)1300 BT 5 Dec

    图  4  2005年12月4日海效应暴雪过程山东半岛沿岸站点最大降水量出现时刻

    Fig. 4  Occurence time of observed maximal precipitation at several stations along Shandong Peninsula of the snowstorm on 4 Dec 2005

    图  5  2005年12月3日11:00—4日20:00不同站点温度变化 (单位:℃)

    (a) 秦皇岛站、长岛站、成山头站,(b) 北京站、济南站、潍坊站

    Fig. 5  Time series of site temperatures from 1100 BT 03 Dec to 2000 BT 04 Dec in 2005(unit:℃)

    (a) Qinhuangdao Station, Changdao Station, Chengshantou Station, (b) Beijing Station, Jinan Station, Weifang Station

    图  6  沿图 2aAB 2005年12月3—5日500~1000 hPa假相当位温梯度 (填充色,Δθsep,其中Δp代表NCEP FNL数据中气压垂直分层间隔)、垂直风速 (黑线, 单位:Pa·s-1)、6 h变温 (红线, 单位:℃) 与水汽水平辐合 (绿线, 单位:10-5g·kg-1·s-1) 的垂直分布

    (a)3日14:00, (b)3日20:00, (c)4日02:00, (d)4日08:00

    Fig. 6  The vertical section from 500 to 1000 hPa along AB in Fig. 2a of pseudo-equivalent potential temperatures gradient (shaded, Δθsep, Δp represents the vertical pressure interval of NCEP FNL data), pressure vertical velocity (black contours, unit:Pa·s-1), 6-h temperature tendency (red contours, unit:℃) and horizontal convergence of vapor (green contours, unit:10-5g·kg-1·s-1) in 2005

    (a)1400 BT 3 Dec, (b)2000 BT 3 Dec, (c)0200 BT 4 Dec, (d)0800 BT 4 Dec

    图  7  沿图 3CDEFGH 2008年12月3—5日CloudSat反射率因子垂直剖面 (a)3日12:00(沿CD), (b)5日02:00(沿EF), (c)5日13:00(沿GH)

    Fig. 7  The vertical section of reflectivity factor observed by CloudSat along CD at 1200 BT 3 Dec 2008(a), EF at 0200 BT 5 Dec 2008(b), GH at 1300 BT 5 Dec 2008(c) in Fig. 3

    图  8  2008年12月3—5日海效应暴雪过程中CloudSat卫星沿图 3CD, EF, GH给出的冰水混合物含量及冰粒子有效半径分布

    (a)3日12:00沿CD冰水混合物含量, (b)3日12:00沿CD冰粒子有效半径,(c)5日02:00沿EF冰水混合物含量, (d)5日02:00沿EF冰粒子有效半径,(e)5日13:00沿GH冰水混合物含量, (f)5日13:00沿GH冰粒子有效半径

    Fig. 8  Vertical section of the CloudSat observations for the process during 3—5 Dec 2008 along CE, EF, GH in Fig. 3

    (a) ice-water mixture content along CD at 1200 BT 3 Dec, (b) ice effective radius along CD at 1200 BT 3 Dec, (c) ice-water mixture content along EF at 0200 BT 5 Dec, (d) ice effective radius along EF at 0200 BT 5 Dec, (e) ice-water mixture content along GH at 1300 BT 5 Dec, (f) ice effective radius along GH at 1300 BT 5 Dec

    图  9  2008年12月4日20:00烟台站多普勒天气雷达组合反射率因子

    (a) 反射率因子水平分布,(b) 沿图 9aIJ反射率因子剖面

    Fig. 9  Composite reflectivity of Yantai Doppler radar at 2000 BT 4 Dec 2008

    (a) horizontal composite reflectivity, (b) vertical section of reflectivity along IJ in Fig. 9a

    表  1  2001—2010年山东半岛典型海效应暴雪过程

    Table  1  Typical sea-effect snowstorm processes over Shandong Peninsula from 2001 to 2010

    过程 日期 最大降雪
    站点
    降雪量/mm 云团初始时次 生成源地 500 hPa
    天气形势
    850 hPa
    高空风向
    1 2001-11-26 成山头 13.9 2001-11-25T10:00 渤海湾和莱州湾附近 西风槽 WNW
    2 2002-11-18 文登 18.4 2002-11-17T04:00 辽东湾附近 冷涡 NNW
    3 2003-01-04 文登 15.3 2003-01-03T01:00 渤海中部 冷涡 NW
    4 2004-01-21 烟台 11.3 2004-01-20T14:00 渤海中部 西风槽 NNW
    5 2005-12-04 荣成 27.0 2005-12-03T21:00 渤海中部 冷涡 NW
    6 2005-12-06
    2005-12-07
    烟台
    威海
    21.0
    24.4
    2005-12-05T20:00 渤海中部 先槽后冷涡 WNW
    7 2005-12-11
    2005-12-12
    2005-12-13
    烟台
    文登
    文登
    12.4
    12.6
    12.6
    2005-12-10T20:00 渤海中部 冷涡 NW
    8 2005-12-21 威海 18.3 2005-12-20T20:00 渤海中部 冷涡 WNW
    9 2006-12-17 牟平 13.4 2006-12-16T12:00 渤海中部 西风槽 NW
    10 2008-11-19 文登 10.9 2008-11-17T23:00 渤海中部 冷涡 NW
    11 2008-12-05 牟平 26.5 2008-12-04T08:00 渤海湾和莱州湾附近 冷涡 NW
    12 2010-12-30 荣成 22.6 2010-12-29T17:00 辽东湾附近 冷涡 NNW
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出版历程
  • 收稿日期:  2013-01-04
  • 修回日期:  2013-10-30
  • 刊出日期:  2014-01-31

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