中尺度对称不稳定在远距离台风暴雨中的诊断应用

用中尺度对称不稳定“S”判据对9711 号远距离台风暴雨过程进行了诊断分析,结果表明:台风远距离雨区存在明显的对称不稳定降水。低层(700hPa 以下)S< 0的区域作为对称不稳定区,与后期台风远距离降水有比较好的对应,可以作为远距离台风暴雨落区的一个指标。高层的对称不稳定与200～300hPa 的非纬向高空急流的斜压性增强有关。高低层的对称不稳定对远距离台风暴雨有不同的作用。     

高低空急流与台风环流耦合下的中尺度暴雨系统

对9216号台风登陆后进入200 hPa西南风急流入口区右侧, 引起远距离台风中尺度暴雨系统突然发生发展的过程进行了分析.利用二维模式研究了高、低空急流与台风环流耦合和中尺度暴雨增幅的相互促进正反馈机制, 认为Wave-CISK过程和斜压基流的对称不稳定可能是低空急流发展和倒槽形成的更切合实际的动力机制.对流不稳定与斜压大气的结合有利于北传的重力惯性波不稳定发展.     

中尺度对称不稳定在远距离台风暴雨中的诊断应用

用中尺度对称不稳定“Ｓ”判据对９７１１号远距离台风暴雨过程进行了诊断分析,结果表明;台风远距离雨区存在明显的对称不稳定降水。低层Ｓ〈０的区域作对称不稳定区,与后期台风远距离不有比较好的对应,可以作为远距离台风暴雨落区的一个指标。     

影响山东的台风暴雨天气的湿位涡诊断分析

应用湿位涡理论 ,对发生在山东境内由台风和台风减弱的低压引发的两场大暴雨过程进行诊断。结果表明 :这两场暴雨都产生在θe 陡立密集区附近 ,θe 陡立密集区附近易导致湿斜压涡度发展 ;对流层中低层MPV1 <0 ,850hPa上MPV2 >0 ,综合反映了暴雨区对流不稳定和斜压不稳定的发展 ;对流层高层高值湿位涡下传 ,有利于位势不稳定能量的储存和释放 ,使降水增幅。     

一次早台风暴雨的湿位涡分析

对0601号早台风暴雨进行湿位涡分析,结果表明:台风移向高空槽的过程中,冷空气在台风登陆前以高MPV1柱的形势下传使得台风低层环流对流稳定度减小、湿斜压性增大,导致垂直涡度显著发展,暴雨增幅。特大暴雨发生在台风低层出现MPV1锋区的时段,低层大范围正MPV1区的出现预示着强降水的结束,暴雨落区与低层正MPV2分布相一致。     

一次早台风暴雨的湿位涡分析

对0601号早台风暴雨进行湿位涡分析,结果表明：台风移向高空槽的过程中,冷空气在台风登陆前以高MPV1柱的形势下传使得台风低层环流对流稳定度减小、湿斜压性增大,导致垂直涡度显著发展,暴雨增幅。特大暴雨发生在台风低层出现MPV1锋区的时段,低层大范围正MPV1区的出现预示着强降水的结束,暴雨落区与低层正MPV2分布相一致。     

一次北方台风暴雨(9406)能量特征分析

从能量角度分析了9406号台风在我国北方造成大范围暴雨过程,定量讨论了台风变性过程中显热能、潜热能和动能的时空分布特征、北方暴雨区远距离降水突然增幅过程中能量的变化、以及动能的补充来源.发现:(1)虽然潜热能比显热能小1个量级,但潜热能平流大于显热能平流.热带气旋在获得西风带斜压能量之前,其总能量的维持主要来自潜热能的贡献,潜热能的贡献约是显热能的两倍.(2)台风远距离降水的突然增幅是中低纬度系统相互作用的结果.来自热带气旋的显热能平流与西风带显热能平流非线性叠加,导致槽前显热能明显增加,西风带槽迅速加深,降水突然增幅.同时,暴雨区高空动能下传的突然增强对暴雨突然增幅有贡献,而该高空动能下传的增加与6小时之前台风环流区大量潜热能量释放相对应.(3)台风进入影响区之前,在整个对流层有潜热能、显热能和动能直接从台风区输入暴雨区;在台风进入影响区之后,只有低空显热能平流保持继续向暴雨区输送能量.(4)台风进入影响区之后,北方暴雨区动能的补充主要来自对流层上层动能的下传、斜压不稳定能量向动能的转化和北方暴雨区西边界动能的输入.5个类似台风的合成分析支持了以上主要结论.得出的暴雨增幅模型可对预报台风远距离降水有指示作用.     

台风倒槽导致河南不同强度降水的对比分析

登陆后减弱的台风系统(低压、倒槽)经常为内陆省份河南带来不同强度的降水。为了更好地预判台风倒槽降水的强度,寻找台风倒槽暴雨预报关注点,对1980-2017年间河南省台风倒槽降水样本进行分析,发现区域暴雨出现的概率达78%,冷空气影响与否和动力条件强弱是决定台风倒槽降水强度的关键因素。选择登陆点相似、陆上移动路径相似但降水强度差异较大的1312号台风"潭美"(区域暴雨)和0604号台风"碧利斯"(一般性降水)作为两类降水的典型个例,进行对比分析。结果表明:"碧利斯"倒槽降水产生在暖区,无冷空气参与。而"潭美"倒槽降水,850 hPa以下有冷空气影响,湿位涡斜压项对降水的贡献大于正压项的。"潭美"过程的水汽、垂直上升速度、斜压性远比"碧利斯"的强。低层冷空气入侵为"潭美"降水增强起到以下几个作用:1)加强了大气的斜压性,使台风低压系统通过获取斜压能量得以维持并发展;2)加强了低层风场的辐合;3)南下冷空气与台风系统相遇(冷暖交汇)导致锋生,伴随锋生出现的次级环流上升支进一步促进了垂直上升运动;4)冷暖空气对峙形成近于垂直地面的θ_(se)陡立锋区,引起倾斜涡度发展,进一步加强低层辐合和上升运动,将水汽源源不断送往高层,使降水增强。因此,冷空气对台风倒槽暴雨的形成至关重要。在有较强水汽输送的前提下,中高纬有无冷空气南下与台风低压系统共同作用,是判断能否形成区域性暴雨较为关键的因素。而冷空气作用导致的斜压性增强及动力条件改善,是河南台风倒槽暴雨形成的重要机制。     

“菲特”台风暴雨成因分析

201323号台风“菲特”是建国以来登陆我国的最强秋季台风,给浙江省带来暴雨天气。利用NCEP再分析资料从天气形势、动力、热力等方面对此次暴雨的成因进行了分析,结果表明：1）此次强降水可以分为两个阶段：第一阶段主要由“菲特”本身的环流引起;第二阶段由“菲特”残留云系长时间维持及其与弱冷空气的相互作用引起,且弱冷空气对降水的增幅作用十分明显。2）第一阶段水汽主要由其本身的环流提供,由“菲特”南侧的偏南风低空急流和东侧的偏东风低空急流从南海和西太平洋输送水汽,第二阶段水汽主要由“丹娜丝”外围的偏东风急流从西太平洋输送水汽。3）弱冷空气的扩散使斜压性增强,并使斜压位能释放转化为动能,促使台风残留低压环流加剧,并在台风外围东偏南暖湿气流之间形成中尺度辐合带,为暴雨天气的产生提供了良好的动力条件。4）弱冷空气叠加在950 hPa以下较强的暖平流之上,加剧了上冷下暖的不稳定层结,同时也使低层辐合加强．为暴雨区中尺度对流云团的发展提供了动力抬升机制。     

集合预报对台风天鹅(2015)远距离暴雨的不确定性研究

2015年8月23—24日期间台风天鹅引发华东中部沿海地区出现暴雨或大暴雨天气。基于欧洲中期天气预报中心的集合预报分析导致此次远距离暴雨预报不确定的关键原因,并利用集合敏感性分析方法研究影响此次暴雨过程的主要天气系统的敏感区域,此外对暴雨发生发展的热动力机制展开探讨,主要结论包括:集合预报对此次台风天鹅引起的远距离暴雨的可预报性明显偏低,仅在暴雨发生前24 h才做出较大调整。在不同起报时次下,当台风路径的系统性偏差最小时,台风降水集合预报也最接近实况,但是进一步的分析表明,台风路径误差与降水量级之间的对应关系并不确定。不同雨量成员组间中低层环流场的对比分析表明:高空槽的预报差异是集合预报不确定的主要原因,高空槽东移加深有利于增加暴雨区的斜压不稳定,也有利于增强对流层低层的水汽输送急流带。500 hPa高度场的敏感性分析表明无论是初始场还是预报场,暴雨区平均降雨量均与高空槽的东移和加深显著相关,且随着预报时次的临近,显著相关区域向低槽下游明显扩大。此外还发现高空槽的东移有利于增强(减弱)暴雨区左(右)侧低层冷空气的强度,使得台风右侧更多暖湿气流向暴雨区输送。     

THE STUDY OF STORM RAINFALL CAUSED BY INTERACTION BETWEEN THE NON-ZONAL HIGH LEVEL JET STREAK AND TYPHOON IN THE DISTANCE

In this paper, statistics were analyzed concerning correlation between the storm rainfall far from typhoon and non-zonal upper-level jet stream. The results show that the jet stream at 200 hPa is constantly SW (90.2 %) during the period in which storm rainfall occurs. Rainfall area lies in the right rear regions of the jet axes. While the storm intensifies, the jet tends to be stronger and turn non-zonal. With the MM4 model, numerical simulation and diagnosis were carried out for Typhoon No.9711 (Winnie) on August 19 to 20, 1997. The distant storm rainfall is tightly correlative to the jet and low-level typhoon trough. The divergence field of jet is related to the v component. The upper level can cause the allobaric wind convergence at low level. This is the result of the form of low-level typhoon trough and the strength of the storm. By scale analysis, it is found that there is a branch of middle scale transverse inverse circulation in the right entrance regions behind the jet below the 300-hPa level, which is very important to the maintenance and strengthening of storm rainfall. This branch of inverse circulation is relative to the reinforcement of jet's non-zonal characteristics. From the field of mesoscale divergence field and non-zonal wind field, we know that the stronger symmetry caused by transverse circulation in the two sides of the jet, rainfall’s feedback and reinforcement of jet’s non-zonal characteristics had lead to positive feedback mechanism that was favorable of storm rainfall’s strengthening.     

非纬向高空急流与远距离台风中尺度暴雨的研究

首先对非纬向高空急流与远距离台风暴雨的相关统计进行了分析，得出：暴雨发生时，２００hPa高空一般为西南风急流（９０．２％），暴雨区位高空急流右后方，暴雨增幅时，２００hPa高空急流有一个增强转贤的趋势，用ＭＭ４模型对９７１１号台风８月１９日００时－２０日００时（ＧＭＴ）进行了数值模拟和诊断分析，认为，远距离台风暴雨与非纬向风有关，高层辐散场使低产生变风场辐合，从而导致台风倒槽的形成与暴雨加强，在暴雨增幅过程中，用中尺度系统分析发现在高空急流右后方３００hPa以下存在一支中尺度环流，该环流对暴雨的维持与加强有密切联系，它的生成与高空急流的非纬向性增强有关，在高空急流右后侧的次级环流与降水产生的潜热反馈，高空非纬向场（v场）的增强之间存在一种有利于远距离暴雨增幅的正反馈机制。     

1211号“海葵”台风登陆后引发两段大暴雨过程的对比分析

利用地面加密自动站观测资料以及NCEP再分析资料,对1211号“海葵”台风登陆后在江苏引发的两段降水对流特征差异明显的大暴雨天气进行对比分析。结果表明:第一段区域性大暴雨天气发生在台风环流中心及北侧偏东风急流附近,此时台风环流完整,中心维持正压结构,环流中心及其北侧偏东急流附近伴有较大范围的水汽辐合和强上升运动,有利于区域性大暴雨天气发生,但降水发生在近乎中性的层结下,降水分布较均匀,发展平缓,降水期间对流活动较弱;第二段大暴雨则发生在远离环流中心的台风倒槽顶部,降水期间暴雨区中高层伴有较明显的冷平流,有利于对流不稳定层结发展,降水发展过程中,地面风场出现中尺度扰动,增强了局地辐合和气旋性涡度,加之地面锋区发展,促进了中尺度对流系统的形成和发展,此段降水中尺度特征显著,发展迅速,雨强大,伴有明显的对流特征,导致出现局地特大暴雨天气。     

非纬向高空急流与远距离台风中尺度暴雨的相关统计特征

本文对远距离台风暴雨的发生与非纬向高空急流进行统计分析。结果表明:远距离台风中尺度暴雨与非纬向高空急流密切相关,暴雨发生时,200hPa一般为西南急流,暴雨区位于急流右后方。暴雨增幅时,200hPa高空急流有增强转竖的趋势。     

东亚地区南北两个风暴源地中风暴的结构和动力学差异

基于欧洲中心中期天气预报再分析资料(ERA-40),使用涡旋追踪和合成技术、多尺度子空间变换以及局地多尺度能量分析方法研究了东亚地区南北两个风暴源地中风暴的差异。结果发现,南、北两个源地风暴在结构上和内部动力过程上均存在着显著不同。南支源地(40°N以南)风暴底层比高层强,与线性斜压模式中的最不稳定模态结构相似;而北支源地(40°N以北)风暴则正好相反,与下游发展理论所描述的斜压波结构相似。并且发现,南支源地风暴的非地转风场比北支源地风暴的强。能量学诊断结果显示,南支源地风暴的能量源除了斜压不稳定外,有很大一部分来自正压不稳定,而北支源地风暴中则是存在弱的动能逆尺度传输。此外,南支源地风暴的浮力转换和非绝热做功均比北支源地风暴的强,其主要原因是南支源地风暴的垂直运动更强,风暴中的水汽更加充足。      

空心台风“麦德姆”(2014)引发的江西局地暴雨过程分析

利用常规气象观测资料、NCEP再分析资料、雷达资料,从环流特征、水汽条件、动力条件以及冷空气侵入作用等方面,对2014年台风"麦德姆"登陆后的空心结构及其引发的7月24日德安县局部特大暴雨过程进行分析。结果发现,高层南亚高压东风急流形成的高空辐散流场的变化,以及下垫面和地形的影响导致了台风减弱为热带风暴,并出现空心结构;冷空气与热带风暴的东北象限发生作用,使热带风暴外围德安县附近大气垂直层结处于非常不稳定状态,地面中尺度辐合线的形成与维持,使低层辐合加强和对流加强,在东风急流带来充足的水汽辐合条件下引发了特大暴雨。     

西风槽与强热带风暴配置下动力正、斜压性对暴雨影响研究

用加密气象站降水资料、NCEP再分析资料以及WRF模式的精细化模拟产品资料,对2011年6月24日20时-25日20时,由强热带风暴“米雷”与西风槽结合造成的江淮区域暴雨过程进行分析和诊断.结果表明:西风槽温压场斜压性显著,强热带风暴温压场正压性显著,构成了有利于中小尺度系统和暴雨发生发展的环流背景.由强热带风暴携带而来的水汽,路程近、速度快,在暴雨区形成深厚的水汽层.暴雨区具有两个上下叠置的垂直上升运动中心,保持对水汽的深厚强抬升,维持暴雨环流系统的强度.暴雨区环境大气流场动力正、斜压分解显示,此次暴雨过程大气流场的斜压成分占显著的主导地位;暴雨开始阶段,正压动能向斜压动能的转换迅速增强,各分项和总项都达到最大值;其后的暴雨阶段,转换强度逐渐减弱,暴雨结束时各项都接近0值,甚至出现弱的斜压动能向正压动能的转换.     

台风“温比亚”引发豫东“18.8”极端降水的特征与成因分析

利用多源气象资料，对台风“温比亚”引发豫东降水的极端性特征及极端降水产生机制进行分析，提炼预报着眼点。此次降水是河南继驻马店“75·8”暴雨之后的又一次罕见特大暴雨，表现为过程雨量极大、破极值站数最多、降水强度极大、强降水时段集中的特征。结果表明：（1）高低空系统耦合为特大暴雨的发生发展创造了良好的环境条件，极端降水的产生主要受台风北侧螺旋云系影响，并有持续不断的强回波单体在同一个地点移动，冷空气与台风环流相互作用是重要的预报着眼点，重点分析台风和副热带高压的相对运动及西风带对台风的引导作用。（2）河南东部水汽输送条件一直处于较好的状态，这是降水维持较长时间的重要因素，急流中心区域和强度的变化对降水量多少有指示意义。（3）豫东地区对流不稳定和斜压不稳定均比较明显，低层MPV1<0、MPV2>0的区域与强降水落区有较好的对应关系。（4）强辐合中心位于台风中心的北侧，降水强度与辐合强度有较好的对应关系，螺旋度大值区分布对强降水的分布区域有较好的指示意义。     

一次大范围暴雨过程的诊断分析

用ECMWF 0.75°×0.75°, 6 h间隔再分析资料、地面加密观测资料、Micaps资料和云图T_BB资料, 对2012年8月20日一次大范围暴雨过程进行诊断分析。结果表明:本次大暴雨过程是在高层急流入口辐散和中低层的低槽切变线的耦合作用以及台风的间接影响使得低槽系统移动缓慢和提供水汽的有利条件下产生的。暴雨带中水汽主要来源于南海和东海。从等熵位涡、湿位涡和总能量分析说明这次暴雨和大暴雨是在水汽条件充沛条件下, 对流不稳定叠加斜压不稳定和对称不稳定等共同作用下, 产生暴雨-大暴雨。另外, 南北两支气流在暴雨区强烈辐合(南侧为上升运动, 北侧为下沉运动)也起到了重要作用, 且总能量垂直廓线与雨团中心对流强度和强降水时段对应较好。低层东海东南暖湿气流和干冷的东北气流对本次大范围暴雨过程的产生起触发作用。