台风“海棠”特大暴雨数值模拟研究

在福建中北部登陆的台风,往往会严重影响浙江,尤其值得注意的是台风引起特大暴雨经常会发生在浙江东南沿海的南雁荡山区和北雁荡山区,2005年在福建省连江黄歧登陆的台风"海棠"(0505)对浙江东南沿海造成严重影响,是这类台风比较典型个例。文中利用非静力模式MM5模拟"海棠"台风在浙东南沿海造成的特大暴雨,模拟结果与实况对比分析表明,模式较好地模拟了台风降水强度和分布,特别是成功模拟出南雁荡山区特大暴雨中心(南部暴雨区)和雁荡山区特大暴雨中心(北部暴雨区);运用高时空分辨率模拟资料对特大暴雨成因进行诊断分析表明,南部暴雨区涡度低层到高层向西倾斜结构和北部暴雨区高低空强辐散辐合的耦合结构有利于形成暴雨区强烈上升运动,环境风场垂直切变产生次级环流进一步加强暴雨区上升运动;暴雨区持续不稳定层结和特殊水汽输送通道为特大暴雨提供热力条件和水汽条件。最后对浙南闽北地形对台风特大暴雨影响进行数值敏感性试验表明,温州南、北雁荡山脉地形等高线与台风水汽输送路径正交是造成特大暴雨的重要原因,地形使暴雨增幅明显,地形越高对暴雨增幅越明显,降水分布更加不均匀。比较台风造成南、北特大暴雨条件,发现两者既有环境风场垂直切变产生次级环流进一步加强暴雨区上升运动、持续不稳定层结以及地形对暴雨增幅作用等相同之处,又有动力结构、维持持续不稳定层结条件以及水汽输送等不同之处。     

“灿鸿”台风大暴雨的水汽诊断分析

利用常规观测和自动站加密资料、卫星云图资料及NCEP再分析资料,诊断分析2015年7月10—11日1509号台风"灿鸿"造成其西侧浙江东北部异常强暴雨事件,得到本次大暴雨过程是由于"灿鸿"强度强范围大,长时间东北气流下,在浙东北特殊地形作用下,形成地面辐合带造成的。低层水汽丰沛,低层强辐合、中高层辐散,水汽长时间大量输送有利于台风的发展和维持,也有利于强降雨的形成。     

冷空气入侵台风“灿鸿”引发的东北暴雨分析

利用常规观测资料与NECP再分析资料,对2015年在朝鲜半岛登陆北上9号台风"灿鸿"导致东北东部出现较大范围的暴雨和大暴雨天气进行分析。结果表明,此次降水过程是由减弱变性的台风环流与中高纬度弱冷槽结合发展产生,冷空气从低层进入变性台风北部,在地面上表现为中高纬低压减弱合并到变性台风中,使台风登陆后强度减弱较慢,且北部有所加强,因此在其北部出现较大范围的暴雨、大暴雨;变性台风北侧的低层冷暖平流交汇,导致该区域出现低层辐合、高层辐散和较强的上升运动,是本次降水的动力因子;冷空气从低层进入台风环流,低层为冷平流,高层为暖平流,大气层结相对稳定,因此本次降水过程中对流较弱,以连续性降水为主;本次暴雨水汽来源分为两部分:台风本身携带的大量水汽和日本海的水汽输送,二者为本次暴雨提供充沛的水汽条件;另外,地形在动力作用和水汽输送过程中也起到了重要作用。     

邯郸地区一次登陆台风大暴雨过程观测分析

受登陆台风"海棠"减弱后低压与东移锋面云系的共同影响,2005年7月21日夜间到23日早晨邯郸地区出现了大范围的暴雨天气。本文从天气形势、水汽输送特征、云系演变特征和大气不稳定条件等方面进行分析,探讨了这次登陆台风暴雨天气的成因。结果表明,台风低压、稳定少变的副热带高压以及500 hPa低槽相互作用,共同造成了这次暴雨天气过程,高纬弱冷空气南下,与台风携带的暖湿空气相遇,加之太行山地形的影响,造成暖湿空气抬升,使得冀南地区产生中尺度对流云团,进而发生强降水。地面自动站以及加密站风场资料分析指出,低空偏北风与偏东风之间的中尺度辐合线对暴雨发生有重要作用,其出现的时间和位置决定了中尺度暴雨天气的发生时间和位置。在水汽输送方面,西部山区的暴雨区水汽主要来源于南海和东海,而东部平原地区的大暴雨,其水汽主要来源于南海。简单的层结分析表明,暴雨区上空存在对流不稳定和对称不稳定共存的现象,两者共同为系统发展和暴雨发生提供了不稳定条件。     

两个路径相似台风暴雨过程的模拟分析

以两个路径相似的台风"海棠"和"凤凰"为研究对象,利用MM5模式对其二次登陆过程进行模拟并通过与实况的对比表明,模式对台风路径和暴雨的模拟是成功的。利用模式输出从动力、水汽、不稳定层结和地形等四方面对暴雨落区和强度进行诊断,结果表明:低层螺旋度正值区与未来12 h暴雨落区有良好对应关系,高层螺旋度负值区偏离暴雨区,螺旋度高低层耦合产生的倾斜上升气流是触发和维持台风暴雨的动力机制。在台风登陆过程中,浙南闽北一直有源源不断的水汽输入,登陆点北侧水汽输送大于南侧是造成台风降水非对称分布的重要原因。台风由暖洋面移入大陆"冷场"加强了不稳定层结,在"海棠"台风暴雨过程中,弱冷空气侵入台风环流,触发不稳定能量释放在暴雨增幅中起了重要作用,暴雨出现在相当位温等值线密集的向北倾斜锋区。地形对暴雨的增幅作用十分显著,迎风坡由于地形动力抬升有利于上升运动加强,使得对流发展旺盛,降水增加,形成暴雨中心。     

一次台风引发的远距离暴雨诊断分析

台风对远距离暴雨的作用形式复杂,容易出现极端降水,量级和落区的预报难度大。2014年8月8日江苏东部到浙江北部出现暴雨,通过研究数值预报形势场、再分析场和各类实况资料,发现暴雨的产生与远在1300km外的西太平洋上的台风"夏浪"有关。江苏东部暴雨主要由中尺度涡旋造成,台风通过北侧偏东气流向暴雨区输送暖湿空气,有利于暴雨的形成与维持;浙江北部暴雨是中尺度涡旋与台风环流结合的产物,台风北上过程中,中心与中尺度涡旋逐渐靠近,台风外围环流对涡旋产生牵引,流场形势发生改变,引导弱冷空气在浙北近海附近与暖空气交汇辐合抬升引发暴雨,不稳定能量剧烈释放产生的中γ尺度气旋造成了极端强降水。     

台风“灿鸿”、“莲花”和“浪卡”共存期间路径、强度及相互作用分析

利用NCEP1°×1°再分析资料,对2015年7月西太平洋洋面上台风"莲花""灿鸿""浪卡"三者共存期间的路径特征、强度变化及相互作用进行了分析。结果表明:1)台风"莲花"与"灿鸿"发生互旋,导致强度较弱的"莲花"路径发生逆时针转向;"灿鸿"与"浪卡"发生明显的相互作用。2)"莲花"的低层水汽通道在互旋过程中被"灿鸿"夺走,后者产生反馈气流补充前者;"浪卡"与"灿鸿"在对流层高层通过水汽"连体"通道进行水汽交换。3)与"莲花"互旋过程中"灿鸿"产生的反馈气流远比相互作用过程中"浪卡"对"灿鸿"的补充气流强,因此相互作用过程结束后"莲花"暖心与涡度继续维持,而"灿鸿"迅速衰弱。4)两个台风相互作用过程的水汽"连体"通道高度不同,台风"莲花"与"灿鸿"相互作用位于对流层低层,而台风"灿鸿"与"浪卡"相互作用发生在对流层高层。     

1621秋季台风“莎莉嘉”路径突变和暴雨成因分析

用常规观测资料、卫星云图资料、流场资料和各种物理量诊断综合分析"莎莉嘉"后期路径突变和形成暴雨的各种有利因素。结果表明:(1)台风"莎莉嘉"后期路径在北部湾突然转折,这主要是由副高的变化引起,台风云系与锋面云系相联系,转受西风带系统引导;(2)这次台风暴雨在广西分布不均匀,分别包含了台风本体暴雨、台风与冷空气相互作用的暴雨、台风和地形作用产生的暴雨;(3)这次暴雨过程中有充足的水汽输送和强烈的水汽辐合,强烈的上升运动是形成暴雨的直接动力条件,局地特大暴雨与地形的增幅作用有重要关系。     

登陆台风“杰拉华”与“海葵”降雨差异的水汽输送特征

利用水平分辨率1.0°×1.0°的美国国家环境预报中心(National Centers for Environmental Prediction,NCEP)再分析资料、水平分辨率为2.5°×2.5°的美国国家海洋和大气管理局(National Oceanic and Atmospheric Administration,NOAA)大气环流资料、水平分辨率为1.0°×1.0°的NCEP全球资料同化系统(Global Data Assimilation System,GDAS)资料,结合拉格朗日混合单粒子轨迹模式(Hybrid Single Particle Lagrangian Integrated Trajectory Model,HYSPLIT)对两个路径相似但降雨分布存在较大差别的登陆台风"杰拉华"和"海葵"进行水汽输送对比分析,并进一步探讨水汽对于台风"海葵"登陆减弱后引发暴雨增幅的影响。结果表明:登陆后台风"海葵"维持时间和风雨的影响明显强于"杰拉华";陆地上输送的水汽(59.9%)是台风"杰拉华"的主要的水汽通道,但得不到暖洋面上的水汽补充,迫使其快速衰亡,降雨强度也较弱;而台风"海葵"登陆后,南海和黄海依然为其提供了大部分的水汽,台风"海葵"登陆后的水汽来源可以分为两类,一类为直接从洋面进入雨区的偏东水汽,另一类为与热带气旋(Tropical Cyclones,TC)环流相联系的偏南水汽。台风"海葵"登陆后第一轮暴雨的水汽主要来源于日本以东洋面(61.2%),南海水汽输送在一定程度上促进了第二轮暴雨的增强。江苏南部地区降雨的水汽主要来源于东海和中国东部地区(46.3%),中国东部地区蕴含的水汽和能量低于暖洋面,运行过程中携带的水汽量逐渐减少,可能是江苏南部地区降雨强度偏弱的原因之一。     

台风“利奇马”造成浙江沿海极端强降水的演变特征

利用浙江地面加密观测资料、NCEP FNL再分析资料和FY-2G卫星云图、双偏振雷达资料,探讨分析1909号台风"利奇马"造成浙江沿海极端强降水的演变特征。结果发现:台风强度强、范围广以及登陆后减弱缓慢、移速慢是造成浙江沿海极端强降水的主要原因,云顶亮温TBB低值区长时间与强降水中心相匹配,且列车效应和东南急流增强预示着暴雨增幅。双偏振雷达Z_H、K_(DP)、Z_(DR)大值区一致,表明浙江沿海上空含有丰富的大水滴。极端降水区的大气可降水量始终维持在70～80 mm高位,且有持续强盛的西南急流和东风急流水汽输送,加之对流层低层正涡度中心和强散度中心重合,对流发展极高,有利于暴雨增幅。视热源和视水汽汇中垂直运动项占主导,两者的峰值交替出现,且峰值分布前者始终高于后者,有利于潜热释放,强降雨持续。     

黄土高原一次副高外围暴雨的对流环境及触发条件分析

利用常规气象观测资料、EC-interim逐6 h 0.5°×0.5°再分析资料、卫星云图和雷达资料,对2017年7月25—26日陕北大暴雨过程成因进行了综合诊断分析,结果表明:河套地区西风东移与副高外围暖湿气流在陕西交汇,为暴雨提供了有利的环流形势;陕北暴雨区有两支水汽输送带,700 hPa上西南风急流水汽输送以及850 hPa上偏东风急流水汽输送,为暴雨提供了充沛的水汽和能量;700 hPa上榆林东部水汽辐合抬升,加之850 hPa偏东风在东部河谷辐合爬升,造成榆林东部地区的大暴雨天气;对流条件分析发现,暴雨发生前陕北地区中低层湿度较好,850 hPa比湿达到15～17 g/kg,大气不稳定度强,850 hPa和500 hPa的温差达到28℃,假相当位温相差18℃,CAPE值达到了2 354 J/kg,充沛的水汽、能量条件为对流提供了十分有利的条件;河套东北侧弱干冷空气与西南暖湿气流在陕北形成假相当位温密集带,大气湿斜压性增强,锋生触发陕北地区不稳定能量释放,形成强降水;不稳定分析表明,在降水前期及初期,大气对流不稳定度高,随着降水的产生,对流不稳定能量释放,强降水凝结潜热对中层大气的加热作用,又使得大气斜压不稳定增强,中层大气锋生造成的垂直运动使得陕北地区的强降水持续,造成大暴雨天气。     

夏季青藏高原及周边大气热源与四川盆地暴雨的关系

利用1960-2016年川渝逐日降水资料和NCEP/NCAR再分析资料,分析了夏季青藏高原及周边大气热源与四川盆地暴雨的关系。结果表明,青藏高原及其周边的大气热源对四川盆地夏季暴雨频数具有显著的影响。影响关键区分别位于高原中南部及其南侧和高原中东部及其东侧,由此定义了一个影响四川盆地夏季暴雨频数的高原热力差指数Itc,该指数能够较好地反映出盆地夏季暴雨频数的东、西部差异变化特征。当Itc偏高时,副高位置偏西偏北,阿拉伯海、孟加拉湾水汽输送增强,同时贝加尔湖西侧槽或低压位置偏西,盆地西部水汽辐合上升异常增强,暴雨明显偏多;而盆地东部暴雨偏少。当Itc偏低时,副高位置偏东,来自于东南沿海的水汽输送在盆地东部增强,同时贝加尔湖南侧多阻塞形势,使得水汽在盆地东部辐合上升增强,产生暴雨偏多;此时盆地西部暴雨偏少。     

一次梅雨期台风远距离暴雨的分析研究

用NCEP 1°×1°再分析资料、MICAPS系统地面站资料、TRMM卫星降水资料以及自动站雨量资料分析了2011年梅雨后期发生在江苏省南京市的一次暴雨过程。结果表明:此次暴雨发生在中高层高空深槽前部、低空切变线附近、低层低涡和地面低压的东北部,是西风带低值系统及其引导的低层低涡与西进北上的"马鞍"台风共同作用产生的。925 h Pa上中国东南沿海位于低层低涡东北部的东南偏东气流影响下,将来自于西太平洋的水汽源源不断向暴雨区输送,为暴雨的发生提供了良好的水汽条件。不仅如此,此东南偏东气流还使得华南和东南沿海地区暖平流明显。低层暖平流输送伴随的小幅增温和水汽输送导致的湿度层增厚,导致南京附近大气层结不稳定是暴雨发生的热力环境。随着"马鞍"台风的西进北上,其北侧副高中的干空气逐渐被卷至中国东南沿海附近,与大陆上的暖湿气流形成明显对比,形成了一条明显的能量锋。与此同时,在长江中游地区,残余的梅雨锋也表现为一条能量锋,两条能量锋在南京附近相接,造成明显的上升运动,从而触发了暴雨的发生。     

陕西4次台风远距离暴雨过程的水汽条件对比

利用NCEP再分析资料和常规观测资料,对比分析了陕西省4次台风远距离暴雨过程期间的水汽输送、水汽收支和水汽含量特征。结果表明：远距离台风用直接和间接2种方式影响热带低纬地区水汽向陕西方向的输送,中高纬度地区西风槽与高压系统直接参与暴雨区附近水汽的输送与再分配过程。远距离台风出现时,暴雨区南边界始终存在水汽的输入,占净输入的68%,西边界多为水汽的输出方,东边界上水汽收支变化趋势与台风移动路径密切相关。川东地区西南涡维持、发展并向东北向移动时,陕西水汽总收支成倍增大。台风远距离暴雨出现前12 h左右,暴雨中心低层比湿出现极大值,对应的风场辐合中心一般出现在比湿增加之后。     

“灿鸿”台风造成浙江东北部大暴雨成因分析

本文利用常规观测和自动站加密资料、卫星云图资料及NCEP再分析资料,分析了2015年7月10—11日1509号台风灿鸿造成其西侧浙江东北部异常强暴雨事件,得到本次大暴雨过程是由于"灿鸿"强度强、范围大、直接影响时间长,长时间东北气流下,在浙东北特殊地形作用下,形成地面辐合带造成的。台风影响前期该区域处在对流不稳定状态,水汽含量丰沛,低层辐合,高层辐散且气温低,有利于上升运动,上层水汽冷凝造成强降雨。暴雨区低层MPV1由负值转变为正值,导致垂直涡度加强,925 hPaθ_(se)的高能区的长期存在,有利于上升气流增强,水汽长时间大量输送有利于台风的发展和维持,也有利于强降雨的形成。这些物理量的变化与雨量增大和减小有6~12 h的提前。呈喇叭口状的杭州湾及南面四明山、狭长东北一西南走向的象山港以及南岸的山脉等地形有迎风坡作用和地形辐合,对东北气流参与造成的降雨有增幅作用。     

台风“鲇鱼”(1617)导致的江西持续性暴雨天气过程成因

利用常规地面观测资料、卫星和雷达资料以及NCEP再分析资料,对台风"鲇鱼"(1617)在江西引发的持续性暴雨过程的形成原因进行分析.结果表明:台风处于大陆副热带高压和西太平洋副热带高压之间的鞍型场中,系统稳定维持,移动非常缓慢,影响时间长.台风登陆后水汽输送通道仍然维持,低层一支由偏南风和偏东风汇合而成的低空急流,为台风暴雨提供充足的水汽和热量.台风暴雨过程分为两个阶段:第一阶段台风本体降水.登陆后台风暖心结构逐渐遭到破坏,但台风中心附近仍维持上下一致的垂直正涡度柱结构,中低层正涡度区位于台风低压中心和台风北侧风向辐合带,辐合带附近不断有局地中尺度对流云团生成发展.同时,台风高层的气流辐散区与低层台风中心北侧的辐合带相互配合,形成"高层辐散、低层辐合"耦合的垂直环流结构.第二阶段台风与冷空气相结合形成的降水.因冷空气锋区南压而产生的锋生作用,一方面导致台风低压的不稳定能量进一步释放,另一方面使得低层的动力抬升作用增强.台风影响期间,地形对台风降水的增幅有一定的贡献.     

一次罕见的浙江连阴雨天气成因分析

浙江的秋季连阴雨一般发生在9月,但2016年10月浙江出现了罕见的秋季阴雨寡照天气。利用常规气象观测资料、台风实况资料和NCEP/NCAR再分析资料,从大气环流异常、水汽热力条件和远距离台风影响等方面对此次连阴雨天气进行分析。结果表明:1)此次连阴雨过程与我国东南沿海近海有多台风先后活动密切相关;2)在3段连阴雨中,只有最后一段属于浙江天气预报手册中已总结的类型,其他两段连阴雨均未被总结,属于一种新的环流类型,可称为台风远距离影响型;3)该新环流类型是通过多个台风与副高先后相互作用,不断建立低空偏南急流,向浙江区域提供更多水汽和能量,大大增强连阴雨期间的水汽和不稳定层结条件,使得该类型连阴雨比其他类型连阴雨更易出现暴雨或区域性暴雨;4)该新环流类型对近海台风的活动还提供了一个基本的参考范围。     

“威马逊”和“海鸥”两个相似台风暴雨对比分析

利用NCEP/NCAR1°*1°再分析资料对台风“威马逊”和“海鸥”降水做了一个简要的对比分析,结果表明:两个台风影响期间,贵港均处在一个深厚的湿区,整层大气可降水量都比较大,大气层结很不稳定,造成了台风影响期间的降水.但是由于水汽的辐合主要集中在沿海地区,贵港水汽的输送较沿海明显偏小,不是很有利于暴雨的产生.     

西南季风与登陆台风耦合的暴雨增幅诊断及其数值模拟

以登陆内陆后维持时间长、暴雨增幅的热带气旋＂碧利斯＂（0604）为研究对象,利用＂CMA-STI＂热带气旋最佳路径数据集、NCEP/NCAR再分析资料及地面加密观测资料,讨论了西南季风与登陆台风耦合的暴雨增幅,分析了台风涡旋周围的水汽收支特征,发现净西风、净南风输送为暴雨提供了充足的水汽,在＂碧利斯＂登陆大陆减弱西行的过程中,西南季风对登陆台风的维持和暴雨增幅有重要影响。利用WRF（weather research and forecasting）模式模拟＂碧利斯＂登陆后的降水表明,该模式能够较好地模拟降水强度和暴雨落区,模拟路径与台风实际路径走向大体一致,但存在一定偏差;季风涌爆发时,台风中心南侧降水出现明显增幅。敏感性试验结果表明,降水强度对水汽输送大小较敏感,水汽输送减弱致使降水强度明显减弱,可见西南季风的水汽输送对暴雨的影响至关重要。     

台风倒槽影响下邯郸大暴雨过程分析

从天气系统背景、FY-2C卫星产品、水汽通量分布特征和大气稳定度特征等方面,分析了受台风低压倒槽与东移锋面云系的共同影响,于2005年7月21日夜间到23日邯郸市出现的大范围的暴雨天气,结果发现:500hPa槽前中尺度切变线是直接影响产生暴雨的重要系统;地形作用使迎风坡降水增强;中尺度对流云团和雨团关系密切,暴雨中心位于OLR和TBB低值区下面;西部山区的暴雨区水汽主要来源于南海、东海,东部平原大暴雨水汽主要来源于南海;暴雨区上空低层为对流不稳定,高层为对称不稳定。