热带气旋进入北部湾后强度增强的环流特征分析

利用NCEP/NCAR再分析资料,对1949年以来7个进入北部湾后强度突然增强的热带气旋(TC)环流背景特征及物理量场特征进行分析,结果表明,有利TC进入北部湾后强度增强的环流背景是:(1)西太平洋副热带高压稳定加强西伸,(2)热带辐合带北抬至华南沿海活动,(3)西南季风爆发处于活跃期,(4)东风波西移叠加,(5)有适度的弱冷空气侵入;对物理量场的合成分析表明,TC进入北部湾前和进入北部湾后,环流中心附近500hPa涡度变化极小,200hPa高空散度增大,500hPa垂直上升速度增大,850hPa中南半岛水汽输送量增大。     

“尤特”超强台风残留低涡引发的广西特大暴雨成因分析

利用常规气象观测资料、NCEP 1.0°×1.0°再分析资料、欧洲高分辨率(0.75°×0.75°)再分析资料以及区域自动站资料和多普勒天气雷达资料,采用天气学诊断分析方法,对2013年第11号超强台风"尤特"(1311号)残留低涡在广西和湖南一带的复杂移动路径及其长时间维持与复苏造成广西特大暴雨的成因进行分析。结果表明:(1)大陆高压、西太平洋副热带高压与赤道高压形成合围态势,热带辐合带北抬加强,是造成"尤特"残留低涡在华南西部缓慢移动、运动路径先北移后南落的环流背景;(2)弱的垂直风切变环境,季风急流与"尤特"残留低涡长时间联结,有利于水汽和不稳定能量补充到"尤特"残留低涡中,是造成其长时间维持的原因;(3)"尤特"残留低涡后期向南移动过程中,与季风急流(季风涌)相遇获得潜热能,是造成残留低涡复苏并促使降水增幅的原因;(4)分析雷达回波可知,在"尤特"残留低涡东南侧,风暴单体呈螺旋带状并形成列车效应。     

两次西行热带气旋影响云南的诊断分析

运用中央气象台台风实时业务定位数据、云南省124个国家气象站降水实况和NCEP再分析资料(水平分辨率1°×1°,时间分辨率逐6 h),对比分析了1213号台风启德和1309号强热带风暴飞燕影响云南的路径、环流场、云图、水汽条件、动力条件等特征。结果表明：“启德”影响云南期间青藏高压位置偏西,副热带高压呈带状,热带气旋（TC）位于副热带高压西南侧的东南风到偏东风中,引导气流有利于台风取偏西路径影响云南。而“飞燕”影响时青藏高压位置偏东,副热带高压呈块状,TC位于副热带高压西侧的偏南风中,引导气流有利于热带低压取西北路径影响云南,从而使得“飞燕”影响时云南中部处于气旋性风场中,西南气流和副热带高压外围偏南气流两支气流汇集在此,在云南中部也产生了较强降水。两个TC影响云南时对流层中低层保持了较大的水汽输送。水汽主要来自于其本身、南海洋面和孟加拉湾。水汽辐合中心处于低压倒槽的槽前,随着系统自东向西影响云南的中部及以南地区。强降水区低层辐合、高层辐散,强上升运动为降水提供了有利的动力机制,释放了不稳定能量。因此,做好青藏高压和副热带高压的形态、位置的预报有利于把握登陆后热带低压的移动路径,从而准确预报降水强度和落区。     

数值剖析0411号热带气旋位置不连续变化和强度突变

为探究竟0411号热带气旋(TC0411)出现数小时内向北"走"了300多公里且急剧加强的异常现象,根据TC0411经向环流特征(辐合抬升ω<0的水汽多来自偏南风v>0)及其与第2类条件不稳定(CISK)机制的密切关系,运用反映南海经向环流的线性诊断模式(包含边界效应、各稳定度及17个内力因子),对TC0411进行定量诊断。结果表明:南海东北部深厚强盛的偏南风急流及其造成的弱惯性稳定度为TC0411发生发展(向北不连续位移)提供了有利水汽输送和抬升(驱动)条件。其中,对偏南风有突出正贡献的边界效应与5°N西南夏季风和西太平洋东南风的辐合有关;驱动地转南风的气压梯度力与中南半岛季风槽、西太平洋高压和高层东风扰动有关。驱动非地转南风的内力因子主要是与斜压不稳定有关的平均经向温度平流、与西南风急流切变场有关的涡动西风动量经向输送、与夏季风环流和高层东风扰动相互作用有关的平均西风动量纬向输送及与非对称动力热力场有关的涡动温度平流。TC0411向北不连续位移实质为22.7°N附近生成新热带低压(TD)和19°N附近TD消亡的结果。2004年7月26日20时—27日02时激发22.7°N附近上升运动(19°N附近下沉运动)的主要因子是平均经向温度平流和涡动西风动量水平输送(平均西风动量纬向输送和涡动温度平流)。27日02—14时使新TD加强为热带风暴(TS)并维持的主要因子是潜热加热和平均经向温度平流。根据以上分析,建议业务预报应着眼于深厚强盛西南风急流和温度平流的共同作用。     

1213号台风“启德”引发广西特大暴雨的成因分析

利用micaps常规地面、高空观测资料,广西自动站观测资料以及NCEP/NCAR全球1°X1°每日4次的再分析资料,对2012年第13号台风“启德”引发广西特大暴雨天气过程进行了诊断分析.结果表明:(1)台风具有尺度小、移动快速的特点,涡度场在垂直、水平上具有深厚、对称的特点,散度场垂直分布特征显示台风流入层在850hPa以下.(2)西南季风给台风的发生发展提供水汽和能量,但因势力较弱且稳定,不利于台风云体的发展扩大,使台风维持了尺度小的特征,在副高南侧偏东气流的引导下有利于台风快速向西北偏西方向移动.(3)台风进入北部湾后,西南风风速有所加大,加强了台风中心附近的辐合上升运动,这与广西特大暴雨的发生时段有很好的对应关系.(4)900hPa以下的水汽通量散度辐合区与特大暴雨发生区域对应较好,对特大暴雨的发生有一定的指示意义.     

“罗莎”(0716)台风对071005北京秋季大雨的影响研究

2007年10月5—6日,北京地区在通常干爽的秋季出现了大雨过程。采用WRF模式进行数值模拟和敏感性试验发现,北京这次大雨天气在很大程度上受到东南沿海“罗莎”(0716)台风的远距离影响。主要表现在:(1) 台风外围环流波动在对流层顶向北传播,在北京上空与西风带波动叠加,形成对流层上层强辐散;(2) 台风北侧东风环流将东海和黄海的水汽汇聚于长江中下游地区,之后沿着副高边缘向北输送至40 °N附近的北京地区;(3) 受“罗莎”台风影响对流层中低层水汽辐合带向北推移1.5个纬距,形成北京地区的水汽辐合。动力分析显示,北京地区上空对流层500 hPa以下强辐合,500 hPa以上尤其是300～200 hPa强辐散,形成几乎整层的上升运动和600 hPa以下水汽的辐合,对大雨的产生十分有利。此外,大雨期间对流层顶长时间强的冷平流和对流层中低层的暖平流,在一定程度上对降水的维持起到了积极作用。敏感性试验同时表明,没有“罗莎”台风的影响,北京地区上空上述动力条件基本不存在。      

北部湾热带低压致南宁机场一次强降雨过程分析

利用南宁机场气象自动观测系统数据、风廓线雷达相关产品以及NCEP1°×1°再分析资料等,对2018年7月24日南宁机场强降水过程的背景场、形成条件进行分析。结果表明:(1)此北部湾热带低压是在第9号热带气旋"山神"的能量频散中生成的,在西南季风作用下将洋面大量水汽输送进低压环流内,其产生降雨集中在低压中心西部及西南部地区;(2)本场附近强水汽辐合中心与强降雨中心的强度及移方密切相关;(3)低层较强的气旋性辐合、正螺旋度,高层的辐散、负螺旋度结构提供动力条件,能较好预报强降雨落区;(4)风廓线雷达水平风准确判断出热带低压所处位置及其经过本场前后风的变化情况,且垂直风速能很好反映本场强降雨情况。     

较大的冬季季风实验区域上热带季风环流的年际变动

天气图到分析被用于处理1961——1980年共20年间,热带季风环流的年际变化,新加坡 150毫巴层的偏东风,被用作冬季季风实验区上热带手风强度表示的特征(南海——印度尼西亚——澳大利亚北部)。事实表明,冬季风的年际变动与沃克环流的相应变化,是紧密地结合的。 当塔希提岛附近的海平面气压升高,以及科科斯岛附近的海平面气压降低时,就发现季风是增强的,当观测到相反的条件时,季风就弱。1978——1979年季风实验的冬季,是一个弱季风。当季风增强时,两条热带辐合带的构造,有一个增强的趋势。比较而言,在季风弱的年份,仅仅在新几内亚岛附近,观测到一条热带辐合带。     

1907号南海台风“韦帕”造成防城港大暴雨诊断分析

利用1°×1°NCEP再分析资料、卫星云图和雷达资料等,采用天气学诊断方法,分析1907号南海台风"韦帕"造成防城港大范围大暴雨的原因。结果表明:(1)"韦帕"引导气流弱、移动速度缓慢、强度减弱慢、中心登陆防城港是造成防城港大暴雨的主要原因;(2)"韦帕"对流云系长时间滞留防城港上空,是造成防城港大暴雨的直接原因;(3)台风过程降水为对流性降水,台风降水效率高导致防城港出现大范围大暴雨;(4)防城港上空一直位于925 hPa水汽辐合中心和850 hPa垂直上升运动中心或附近,有利于大量水汽集结抬升形成对流云系产生持续性强降水;(5)"韦帕"影响防城港期间大气对流非常不稳定,湿正压项(MPV1)分布对较强降水落区有指导意义,强降水主要出现在湿正压项负值中心附近;(6)"韦帕"环流后部在防城港上空有一条偏东南风急流带,这条急流带在十万大山山脉前被迫抬升形成对流,对防城港出现大暴雨有明显增幅作用。     

用平均云量图分析太平洋热带辐合带

本文用月平均卫星云量图揭示了太平洋上热带辐合带的基本气候特征。西太平洋热带辐合带的位置和强度有明显的季节变化,并且有双辐合带结构。而东太平洋热带辐合带则始终稳定在5—8°N附近,季节变化很小。东西太平洋的这种差异可能与海洋热状况有关。同时,西太平洋热带辐合带又有明显的年际变动,它对台风活动有一定的影响。 1984年8月18日      

1213号台风“启德”路径和暴雨成因分析

利用T639、ECMWF数值预报资料和热带气旋历史资料,对1213号强台风“启德”后期快速移动以及造成广西大范围暴雨的成因进行分析,找出了造成“启德”强度强、移速快、风雨大的主要原因.     

阿克苏地区初秋一次暴雨过程诊断分析

利用常规地面与高空观测资料、自动站逐时资料、NECP1°×1°再分析资料,对阿克苏地区2015年9月7日局地暴雨进行分析。结果表明,此次暴雨的主要成因有:(1)100hPa南亚高压双体型、200 hPa高空急流以及500 h Pa中亚槽提供了有利的环流背景,"三支气流"配合加强了动力以及热力条件并促使水汽快速汇集,强度为8 g·cm~(-1)·hPa~(-1)·s~(-1);(2)暴雨过程的大部分水汽是通过低层偏东气流接力输送,水汽的来源主要为南海及孟加拉湾;(3)暴雨发生前阿克苏处于高能高湿不稳定区域,存在315.9 J·kg~(-1)的不稳定能量,水汽上干下湿体现了一定的对流特征,同时锋区、垂直风切变、湿层以及不稳定能量的突变预示了强对流天气的发生;(4)低层风场辐合触发对流,地面辐合线及偏东风输送位置影响暴雨落区,加之较好的地面热力条件以及独特的地形增益暴雨强度。     

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.     

相似路径热带气旋“海棠”(0505)和“碧利斯”(0604)暴雨对比分析

一般认为相似路径台风的影响大致相似,但实际上相似路径台风的风雨分布尤其是暴雨分布往往有很大差异,因此,对相似路径热带气旋“海棠”(0505)和“碧利斯”(0604)暴雨成因的对比分析有助于加强台风暴雨发生机制的认识和预报。“海棠”(0505)和“碧利斯”(0604)逐日降水分布对比分析表明,两者登陆前降水分布类似,而登陆后降水分布差异比较大。利用NCEP/GFS 1 °×1 °分析资料对热带气旋登陆前后天气形势、水汽通量和水汽通量散度进行诊断分析,结果表明：“海棠”(0505)和“碧利斯”(0604)登陆前引起浙闽沿海地区大降水主要是热带气旋外围偏东气流和地形共同影响下形成。“海棠”登陆后,维持在浙江东部沿海东南风急流不断输送水汽到“海棠”倒槽内引起浙东南沿海强降水,深入内陆后,降水主要由“海棠”自身环流携带的水汽辐合引起的,降水比沿海地区明显减弱;而“碧利斯”登陆后,有明显的南海季风环流输送水汽并入热带气旋南侧环流,在其南侧形成偏南风急流,使南侧水汽输送得到明显加强,造成“碧利斯”南侧水汽通量辐合,北侧水汽通量辐散,南侧降水比北侧降水强很多;深入内陆后,“碧利斯”环流仍维持并引导北方槽后弱冷空气渗透到其西南侧,使南侧降水进一步增幅。本文还探讨了包括热带气旋外核在内区域平均垂直风切变和热带气旋强降水落区的关系,结果表明：“海棠”和“碧丽斯”大暴雨落区均对应于暴雨区区域平均垂直风切矢量左侧水汽通量散度负值区。“海棠”垂直风切变矢量平行于移动路径并指向移动路径后方是造成“海棠”强降水分布在其移动路径右侧的重要原因,“碧利斯”垂直风切变矢量平行于移动路径并指向移动路径前方是造成“碧利斯”强降水分布在其移动路径左侧的重要原因。因此,利用垂直风切结合水汽输送条件可以作热带气旋大暴雨落区预报可能是一种比较有效的方法。     

热带印度洋-西太平洋水汽输送异常对中国东部夏季降水的影响

利用1979~2015年NCEP/NCAR发布的月平均全球再分析资料,分析了热带印度洋-西太平洋水汽输送异常对中国东部夏季降水的影响及其形成机理。研究结果表明:热带印度洋-西太平洋地区（10°S~30°N,60°~140°E）夏季异常水汽输送主要包括两个模态,他们可以解释总的水汽输送异常34%的方差。其中,第一模态（EOF1）表现为异常水汽沿反气旋从热带西太平洋经过南海及孟加拉湾输送到中国东部上空,对应南海、孟加拉湾水汽路径输送均偏多,此时西太平洋副热带高压显著偏强,异常水汽在长江中下游地区辐合并伴随显著上升运动,有利于长江中下游降水偏多;第二模态（EOF2）表现为异常水汽从热带印度洋沿阿拉伯海、印度半岛、中南半岛等呈反气旋式输送,华南上空相应出现气旋式水汽输送异常,并对应异常水汽辐合和上升运动,有利于华南降水偏多。就可能的外部成因而言,EOF1与ENSO关系密切,表现为前冬热带中东太平洋显著偏暖,夏季同期热带北印度洋、南海上空显著偏暖,造成西太平洋副热带高压显著偏强,异常水汽主要来源于热带西太平洋和南海;EOF2与同期热带印度洋偶极子（TIOD）异常有关,TIOD为正位相时热带印度洋上空出现异常东风,华南上空出现异常气旋并伴随水汽异常辐合,异常水汽主要来源于热带南印度洋。     

中国东部夏季三个雨带降水的年代际变化及其与中高纬环流和海温的关系

根据1998年南海夏季风试验期间GAME／HUBEX一天4次同化资料,着重分析了1998年南海夏季风爆发前后大尺度水汽输送的主要特征,结果表明大尺度水汽条件与季风活动密切相关。南海夏季风爆发前后,南海地区主要的水汽输送带发生了较大变化。季风爆发前,南海地区水汽主要来自西太平洋;季风爆发后,水汽主要来自热带东印度洋和盂加拉湾。降水过程与水汽辐合的极大值密切相关,而主要水汽辐合带位置的移动及强度的变化则和南海夏季风相联系。随着南海夏季风的建立、加强,南海地区的水汽辐合带相应地建立和加强,并伴有降水发生。季风爆发后南海地区大气的可降水量较季风爆发前显著增加。季风爆发前大气的水汽汇中心主要出现在中南半岛及我国华南沿海地区,南海夏季风爆发后,从孟加拉湾到南海水汽输送加强,南海大部、孟加拉湾北部和菲律宾以东的洋面上均转为水汽汇区,从而对南海、日本及其以南的降水产生重要影响。     

全球水循环的海洋分量研究

利用ＮＣＥＰ／ＮＣＡＲ再分析月平均和逐日资料,采用“余差”方法,计算了１９８４～１９９４年全球海气淡水通量,分析了全球水汽输送的特点。主要结果有：（１）在全球水循环中,副热带大洋是重要的水汽辐散区,热带辐合带、南太平洋辐合带和南太平洋东南海域是集中的水汽辐合区,赤道东风带是夏季印度洋季风环流的主要水汽通道;（２）再现了全球海气淡水通量的分布,例如副热带“海洋沙漠”带、热带辐合带和南太平洋辐合带净降水区等;展示了细节特征,如黑潮区的净蒸发特点等;（３）发现了北大西洋中高纬度地区存在一东北—西南向的净蒸发带,而前人结果中则为净降水带;（４）分析了各大洋海气淡水通量的季节、年际变化特征,讨论了太平洋相对于大西洋作为水汽汇的特点;指出热带辐合带和南太平洋辐合带是海气淡水通量变率最大的海域     

中国东部—西太平洋副热带季风和降水的气候特征及成因分析

利用1981—2000年候平均NCEP/NCAR再分析资料和CMAP全球降水资料,分析了从中国东部大陆到西太平洋副热带地区季风和降水季节变化的特征及其与热带季风降水的关系,探讨了季风建立和加强的原因。夏季东亚—西太平洋盛行的西南风开始于江南和西太平洋副热带的春初,并向北扩展到中纬度,热带西南风范围向北扩展的迹象不明显。从冬到夏,中国西部和西太平洋副热带的表面加热季节变化可以使副热带对流层向西的温度梯度反转比热带早,使西南季风在副热带最早开始;从大气环流看,青藏高原东侧低压槽的加强和向东延伸,以及西太平洋副热带高压的加强和向西移动,都影响着副热带西南季风的开始和发展;初夏江南的南风向北扩展与副热带高压向北移动有关,随着高原东侧低压槽向南延伸,槽前的偏南风范围向南扩展。随着副热带季风建立和向北扩展,其最大风速中心前方的低层空气质量辐合和水汽辐合以及上升运动也加强和向北移动,导致降水加强和雨带向北移动。热带季风雨季开始晚,主要维持在热带而没有明显进入副热带,江淮梅雨不是由热带季风雨带直接向北移动而致,而是由春季江南雨带北移而致。在热带季风爆发前,副热带季风区水汽输送主要来自中南半岛北部和中国华南沿海,而在热带季风爆发后,水汽输送来自孟加拉湾和热带西太平洋。     

南海热带环流系统的若干研究

南海地区是东亚大气运动的热量和水汽的重要源地之一,热带大气环流系统非常活跃。尤其在夏半年,南海经常是热带东风与夏季风(西南季风和东南季风)交绥之处,不仅东风带环流系统活动频繁,季风环流系统及其与东风带环流的相互作用而形成的环流系统也相当活跃。这些环流系统对我国特别是华南的天气有十分重要的影响。     

ITCZ的季节内振荡及其与热带气旋发生阶段性的关系

利用中国气象局提供的热带气旋资料和NCEP/NCAR再分析等资料, 研究了热带辐合带(Intertropical Convergence Zone, 简称ITCZ)上对流强度的季节内振荡特征及其与热带气旋生成频数阶段性变化的关系, 并进一步研究了它与越赤道气流、 赤道西风和ITCZ北侧偏东风季节内振荡的关系。研究发现: (1) ITCZ对流强度的变化有明显的30～60 d振荡, 西太平洋 (5°N～20°N, 120°E～150°E) 范围内的热带气旋约有2/3发生在30～60 d振荡的活跃位相。(2) ITCZ季节内振荡在热带地区表现为向东传播的特征, 而在副热带地区 (25°N～35°N) 表现出清晰的西传特征。在ITCZ季节内振荡较强年, 振荡在由赤道传播至15°N左右时, 与北面向南传播的振荡在该纬度附近汇合, 对流强度增强, 使热带气旋在此期间频繁发生。而在弱年, 振荡由赤道一直向北传播至30°N附近, 15°N附近的ITCZ对流较弱, 热带气旋生成偏少。(3) 赤道西风、105°E～110°E越赤道气流和ITCZ北侧的偏东风气流本身也存在30～60 d振荡。这三支气流的30～60 d振荡与ITCZ的季节内强弱变化密切相关。然而, 相比之下偏东风气流的30～60 d振荡和ITCZ对流强弱的30～60 d振荡对应关系略差。