台风“达维”迅速加强数值模拟研究

利用WRF模式（V311）对0518号台风“达维”(Damrey)进行了72 h的数值模拟。重点分析了影响台风强度迅速加强的可能机制,结果表明：①缓慢加强阶段,东风波与台风高层环流相互作用形成一条东北—西南走向的外流通道,加强台风高层辐散流出,有利于台风强度加强;垂直风切变在积分前12 h减小,台风迅速加强与垂直风切变减小间存在滞后性。②迅速加强阶段,低层指向台风中心的水汽通量大大增加;海表面热通量、潜热通量和水汽通量持续增强,海表面潜热通量对台风的能量贡献远大于热通量。③台风眼壁附近的条件性对称不稳定机制激发斜升气流,倾斜涡度发展引起中心附近相对涡度增大,台风整体强度得到加强。     

低纬环流系统对江淮梅雨暴雨影响的数值模拟

利用有限区域细网格模式与Ｔ４２Ｌ９谱模式进行三维嵌套，对１９９１年７月１０－１１日０８时江淮梅雨暴雨过程作了数值模拟，探讨了低纬环流系统和由其形成的水汽输送通道对江淮梅雨的影响。结果表明：孟加拉湾水汽源地及其西南季风水汽输送通道的贡献大于南海水汽源地及其东南季风水汽输送通道；两个水汽源同时存在，对江淮梅雨暴雨引起非线性叠加增强；台风环流和季风低压环流强度的变化对江淮梅雨暴雨有重要作用。     

1319号超强台风“天兔”强度变化的诊断分析

利用观测资料和NCEP再分析资料,对超强台风"天兔"海上快速加强及登陆快速减弱期间的相关物理量做了初步诊断分析,结果表明:(1)高的海温,西南季风、越赤道气流持续与"天兔"保持联结,充沛的水汽供应,弱的垂直风切变及强烈的高空辐散与低层辐合的高低层环流配置,是"天兔"快速加强的主要原因;(2)"天兔"登陆后强度迅速减弱的原因与登陆后陆面摩擦消耗能量、登陆前后大气干冷、高低层垂直风切变加大、低层水汽输送被切断以及高空辐散减小等有关。     

1804号台风"艾云尼"引发的广州两段强降水分析

1804号台风"艾云尼"给广州带来了近10年最强的台风降水,对期间主要出现的两次强度明显不同的强降水过程的成因进行了对比分析,结果表明:(1)第1段强降水主要是受"艾云尼"外围环流影响,第2段转受其本体环流影响,深厚的低空急流为强降水的产生提供了较好的水汽和不稳定能量条件;(2)第2段强降水过程高低空辐散辐合强度均增大到第1段过程的1.5倍以上,为第2段强降水的增强提供了更好的动力条件;(3)第2段强降水过程水汽通量及辐合强度较第1段明显增强,为降水的增强提供了更好的水汽条件;(4)强的θse平流输送及其随高度的减弱是不稳定能量维持的重要原因.     

台风“威马逊”登陆后长时间维持原因分析

超强台风威马逊(1409)在华南三次登陆,登陆后减弱缓慢,带来了狂风暴雨和巨大的经济损失。利用NCEP再分析资料、CMABST最佳台风路径数据等资料,对"威马逊"长时间维持的原因进行天气学和动力学诊断分析,结果表明:(1)500hPa副高西伸发展,紧随着台风,副高和台风环流之间维持较强的气压梯度和水汽输送,有利于台风环流的维持。850hPa西南季风急流和越赤道气流合并卷入台风低压环流中,输送的水汽和不稳定能量是台风在登陆后衰减缓慢的重要原因。高空存在强流出气流,高层辐散抽吸作用有利于台风强度的维持和发展。(2)台风移向下游区域海温偏高、环境风垂直切变小、强盛水汽输送是台风强度维持的重要环境条件。台风登陆后涡度和垂直速度结构完整,减弱缓慢,利于台风环流的维持。台风移入的华南地区处于热力不稳定状态,有利于对流凝结潜热效率的增加和台风环流内对流活动的增强,从而有利于台风强度的维持。     

2013年台风“尤特”导致河源大暴雨成因分析

利用常规气象观测资料和NCEP分析资料,从环流形势、物理量并结合台风移动路径等分析这次大暴雨过程成因,结果表明:(1)暴雨过程是在“尤特”减弱后的低气压环流和西南季风共同影响作用下发生;(2)南海南部存在的反气旋环流,为西南季风的加强和北抬提供了有利条件;(3)强盛的西南季风为水汽输送提供了很好的条件,低层风场的辐合又为水汽的垂直输送和积累提供了有利的动力条件;(4)这次暴雨过程中垂直上升运动明显,上升运动深厚,垂直速度的变化与强降水出现时段有很好的对应关系.     

卡努台风登陆后路径及维持机制分析

利用数值模式MM5的计算结果,对卡努台风预报中难度较大的两大问题：登陆后路径和该台风在陆上的强度变化进行分析。认为东亚大槽减弱后残留的湘黔低压是影响这次台风路径偏北的主要原因;台风登陆后,西南面水汽源被切断,中低层来自东部洋面的水汽输送是该台风长时间维持的能量途径,高层散度场与低层的配置加强了台风环流中的上升运动;低层位涡对台风移动路径和强度预报有较好的指示作用,在卡努台风中,垂直方向上能量的输送较少。     

南海台风苗柏对一次梅雨暴雨加强影响的模拟试验

利用云图资料、再分析资料和自动站加密资料对2017年6月13日前后浙江梅雨暴雨的成因进行分析,发现此次暴雨过程与低层偏东风和西南气流带来充沛的水汽和能量有很大关系,而1702号台风苗柏对西南气流的输送有重要作用。为了验证"苗柏"的作用,使用WRF模式对此次过程进行了模拟试验,并做了"苗柏"强度增强一倍、强度减弱一半、去掉"苗柏"的敏感性试验,结果表明:"苗柏"及其登陆减弱后的残留云系,有利于偏南风的维持和加强,使得冷暖空气在浙江汇合,南北风交汇处梯度增大,辐合加强。"苗柏"的存在增强了西南急流水汽输送,西南急流的左侧伴随有散度辐合中心,而在高空急流的右侧有散度的辐散,有利于垂直运动的发生,是强降水产生的主要原因。敏感性试验表明台风强度越强,西南暖湿气流输送越明显,辐合越强,越有利于垂直运动发展,对流发展更旺盛,降水也更强。     

台风Chanchu(0601)变性过程中的强度变化及环境场分析

利用非静力中尺度WRF模式模拟的台风Chanchu(0601)的输出资料,探讨了Chanchu减弱变性过程的强度及结构变化。分析结果表明:在台风Chanchu北移过程中,高层的暖心被破坏,强度快速减弱,眼壁对流发展高度降低,眼壁对流由对称结构演变为非对称,内核对流减弱。此减弱变性过程与惯性稳定度减小、垂直风切变增强、低层锋生等环境要素有关。惯性稳定度与台风强度变化一致,随着惯性稳定度降低,最大切向风减弱并不断外扩,Rossby变形半径增大从而潜热释放不集中难以维持台风强度,台风减弱;同时,内核区的高层暖心更易径向频散,从而高层暖心难以维持;环境的垂直风切变增强使台风的斜压性增强,台风垂直结构的倾斜度增大,对流发展高度降低;低层冷空气侵入台风中心趋于填塞,也利于台风强度减弱;台风登陆以后冷暖空气对比导致的锋生使得不稳定能量释放从而重新加强了Chanchu环流内的中低层对流活动,但较台风最强时刻而言对流强度减弱。总体减少的对流和降低的对流高度,导致潜热能释放减小,其向心输送也减少,不足以维持强暖心结构,最终使得台风减弱并变性。      

两次严重影响湖南的登陆台风水汽场特征数值模拟

针对造成湖南省特大暴雨过程的"碧利斯"和"圣帕"两次台风,利用气象、水文加密观测资料及NCEP再分析资料,结合中尺度数值预报模式AREM的模拟结果,对它们独特的水汽场特征进行了对比分析.结果表明:这两次台风的共同特点是有两条主要水汽输送通道,即与西南季风相联系的偏南风水汽通道和与台风低压环流相联系的偏北风水汽通道;凝结降水的水汽主要来源于低层风场辐合和水汽平流,并通过局地垂直运动再将其输送到中高层;在湘东南强降水区上空始终存在强的水汽水平辐合和水汽垂直输送,比较而言,"圣帕"台风暴雨区上空水汽通量更强,但水汽通量辐合强度却小于"碧利斯"台风,水汽辐合层也不及后者深厚,但前者由于自身旋转性强,低压环流中心南部的切变较长时间维持,并自东向西转动,使得强降水持续时间更长,过程雨量更大,影响范围也更大."碧利斯"水汽主要源地较"圣帕"更加偏南,水汽辐合更强,与南海季风的相互作用更显著,降水时段集中,局部地区短时间内的降雨强度甚至超过了"圣帕".     

东海台风对四川东部暴雨的影响研究

利用NCEP逐6 h的FNL再分析资料、地面气象站逐小时降水资料以及中尺度数值模式WRF对2010年9月5日14时—6日20时发生在四川东部的一次西南涡暴雨天气过程进行诊断分析和数值研究。重点探讨了东海远距离台风对西南涡的移动和维持、水汽输送作用。结果表明:(1)这次川东暴雨是在中纬度30~50 °N的两槽一脊的环流背景下,川西高原的东移低值系统(西南涡)受位于东海的北上台风间接阻挡,及源于南海和孟加拉湾的水汽不断输送等有利条件下形成的;(2)台风“玛瑙”并未向西南涡降雨区直接输送水汽;(3)东海台风“玛瑙”对上游东移的西南涡具有阻挡作用:台风的出现,使西风带上游东移的系统(含西南涡)东移的速度减慢,西南涡因此在四川东部地区滞留时间延长,是造成该地区暴雨天气发生的重要原因。      

台风环流对远距离暴雨水汽输送影响研究

利用NCEP再分析资料,结合WRF模式对2008年7月17—19日发生在山东省的台风远距离暴雨水汽输送过程进行分析。结果表明：台风环流不仅有利于低纬度西太平洋水汽输送到山东内陆地区,而且迫使来自孟加拉湾的气流强度和方向发生变化,进而对远距离降水强度和持续时间产生重大影响;台风环流对鲁东南地区的水汽贡献远大于鲁西南地区,移除台风环流能间接地增强鲁西南地区的水汽供应;台风环流使远距离降水区水汽辐合范围集中,辐合强度增强,从而增强降水强度。     

台风“彩虹”(1522)近海急剧加强的特征分析

采用多种大气和海洋资料对1522号台风"彩虹"近海急剧加强的特征进行了诊断分析。结果表明大气环流形势的变化、海洋环境的维持和台风内部结构的变化都有利于台风的近海加强。具体表现为:高层南亚高压西部型转东部型和中层西太平洋副热带高压加强西伸引起的环流形势的变化,使得台风区域高层辐散增强,中低层气旋性环流增强,低层台风东侧的水汽通量增强;低层北方弱冷空气侵入台风外围区域促进辐合抬升,环境风切变的减弱及弱切变的维持有利于台风加强,这些都是有利于台风增强的环流和动力条件。台风路径海域高海表温度和海洋暖涡的存在对台风急剧增强起了重要作用。此外,由于环流变化引起的潜热加热增大,导致了双中心位涡柱的形成和高层暖心的增加,台风内部结构的变化也有利于台风的进一步加强。     

一次近海突然增强台风的个例数值模拟

运用非静力的WRF(V3.4)模式,对近海突然增强台风莫兰蒂(Meranti 1010)进行数值试验,验证了近海台风的突然增强往往发生在台风移经高海温区(SST(Sea Surface Temperature)28℃)之后36 h左右,此时台风已处于中海温区(26℃≤SST≤28℃)。同时也验证了台风在高海温海域,内核对流旺盛,台风处于中等强度的风速垂直切变(8 m/sVWS15 m/s),强度增强;在低海温海域(SST26℃),即使风速垂直切变小(1 m/s≤VWS≤8 m/s),台风也将衰亡。试验表明,海温高低影响到海洋输入台风的潜热、感热和水汽通量。海温升高,海洋输入"莫兰蒂"台风的潜热、感热、水汽通量均增加,台风强度增强;海温降低,潜热、感热和水汽通量输入均减少,台风减弱;海温降幅越大,上述3通量输入减少越多,台风衰弱越明显。     

2015年6月江淮梅雨暴雨增幅前后水汽输送特征对比

使用NCEP FNL再分析资料和GDAS资料,利用轨迹追踪模式HYSPLIT对2015年6月27日发生在江淮地区的一次台风远距离暴雨的水汽条件及其输送路径进行了初步分析。这次降水从天气形势来看为一次典型的江淮梅雨锋降水,在降水前后两日大尺度环境场无明显改变的前提下,发现27日的水汽传输较26日有显著增强。从轨迹模拟结果看,本次强降水区主要水汽通道为南海、孟加拉湾、索马里、黄海、西风带5条通道。中低层水汽输送对降水区影响较大,高层水汽输送较小。27日北部通道水汽输送减弱,南部受1508号台风低压环流减弱影响,西南水汽通道打通并进一步加强,水汽输送显著增强,对降水区的水汽贡献率达到87.06%。     

强西南季风背景下1311号台风“尤特”的暴雨特征分析

通过对比多年5—9月逐日平均和1311号台风"尤特"登陆期间逐日平均的西南风分量,分析了"尤特"登陆期间的西南季风强度变化特征,同时还分析了"尤特"登陆期间的环流特征和强西南季风背景下暴雨区的水汽条件、热力条件和动力条件。结果表明:(1)此次持续性暴雨过程的逐日西南风分量明显大于多年平均值且维持时间长;(2)"尤特"东南部有低空急流长时间存在,使得水汽源源不断地输入到"尤特"环流中,同时该次过程强降水区域的850 h Pa假相当位温长时间维持在350K以上;(3)此次过程中同一个降水中心在台风外围环流影响和西南季风辐合影响下,其强上升速度区高度明显不同。     

一次台风移出后MCC发展成因分析

应用FY-4A卫星云顶亮温(TBB)、自动站雨量资料和ERA5(0.25°×0.25°)再分析资料,对2020年第4号台风“黑格比”移出后在杭州湾生成MCC发展成因进行了分析。结果表明：(1)台风南侧的切变线辐合抬升作用以及南亚高压东部反气旋环流辐散抽吸作用,有利于中低空大气上升运动的增强,为MCC的发展增强提供良好的动力抬升条件;(2)低层台风北上后,其移动方向左后侧的冷空气南下,并与长三角地区的西南低空暖湿气流强烈交汇,斜压锋生增强,形成较强的上升运动;（3）受大陆高压东移影响,对流层中高层干冷空气东移,叠加在对流层中低空暖湿急流之上,形成了有利于MCC发生发展的大气位势不稳定层结;(4)切变线南端的西南低空急流不仅加强了低层大气的辐合和上升运动,更重要的是为MCC的发生发展提供丰富的水汽输送和汇聚;(5)水汽凝结潜热释放在MCC发展中起重要作用。水汽释放潜热加热大气,使上升运动增强,低层辐合进一步增强。低层水汽汇聚并不断向高空输送,补偿了高空凝结的水汽,潜热的不断释放,有利于MCC发展和维持。总之,台风中心移出后,台风南侧的切变线及其南侧的西南暖湿气流稳定地维持在MCC上空,为M...     

强台风“海葵”(1211)近海急剧增强的数值研究

近海台风强度急剧增强是预报中的难点。使用新一代中尺度WRF模式对台风“海葵”(1211)近海强度急剧增强过程进行数值模拟,并对数值模拟结果展开分析,研究引起台风强度突变的可能机理及相应结构变化。模拟结果表明,台风“海葵”的急剧增强与低层水汽输入的突然增加以及有利的高、低层辐散、辐合流场配置密切相关,且在“海葵”台风强度迅速增强的前6 h其高低层辐合、辐散流场呈现同时增强。台风结构变化的分析表明,在台风急剧增强时段台风结构趋于对称化,且低层眼壁范围小,高层眼壁范围向外扩展。伴随着台风强度增强,径向风速和切向风速也处在增大过程中,特别是台风急剧增强阶段,径向风速和切向风速增大更明显。另外,暖心强度逐渐加强,且暖心范围明显扩大并向低层扩展。同时随着台风强度的增强,垂直上升运动也逐渐增强。台风的这些结构变化都有利于其强度的维持和发展。      

9106号台风的热力作用对出梅影响的数值研究

利用一个五层的原始方程模式，研究了９１０６号南海台风的热力作用对１９９１年江淮梅雨的影响。数值试验结果表明，这次台风活动对１９９１年梅雨提前结束起了很大的作用。其影响的物理机制可归纳为：台风扰动热源在对流层激发出的水平流场，减弱了西南季风及其向江淮流域的水汽输送，使江淮流域的水汽通量辐合减小，影响东亚夏季风的经向垂直环流圈，抑制了江淮流域梅雨期的季风环流，促使西太平洋副高北跳，使梅雨结束。     

对流非对称台风"天鸽"(1713)近海急剧增强成因分析

利用欧洲中心ERA-Interim逐6 h再分析资料(水平分辨率0.125°×0.125°)、NOAA逐日海表温度资料(水平分辨率0.25°×0.25°)、日本HMW8卫星逐时黑体亮温TBB (水平分辨率0.05°×0.05°)资料对对流非对称台风"天鸽"近海急剧增强原因进行了分析。结果表明:(1)"天鸽"是在其对流呈非对称分布的前提下发展起来的,近海急剧增强过程其对流也呈非对称分布。"天鸽"强度增强时,TBB一波非对称振幅逐渐减小,非对称程度减弱。(2)南海北部28.5～30℃异常偏暖的海表温度有利于"天鸽"快速增强,是"天鸽"近海急剧增强的原因。(3)"天鸽"近海强度变化与南亚高压、副热带高压的强度变化呈正相关系,"天鸽"近海急剧增强发生在200 hPa南亚高压加强东移,同时500 h Pa副热带高压加强西伸、低层西南季风加强的有利条件下。200 hPa南亚高压反气旋环流加强东移导致台风上空向西南方向出流加强,台风中心南侧高层辐散与低层辐合的显著加强及其导致的非对称分布的强对流的发展,是"天鸽"急剧增强的重要原因之一。200hPa南亚高压加强东移与低层西南季风加强同步导致环境风垂直切变明显增大,对"天鸽"内的对流分布和台风强度均有重要影响,环境风垂直切变低于阻碍台风发展的阈值(12.5 m·s~(-1))是台风急剧增强的一个重要条件。(4)"天鸽"强度的快速加强与副热带高压加强西伸和西南季风加强造成的台风内部的非对称环流结构密切相关,"天鸽"水平风速的非对称分布导致台风中心附近正涡度增大,水平风速非对称分布变深厚引起台风中心附近正涡度大值区向对流层中上层伸展,也是"天鸽"急剧增强的重要原因。