台风“摩羯”和“利奇马”经渤海强度变化特征分析

利用FY 4水汽云图、NCEP/FNL资料、自动站资料和ERA Interim海温资料，分析入海增强台风“摩羯”（1814）和入海减弱台风“利奇马”（1909）经过渤海强度变化特征。结论如下：台风“摩羯”中心入海增强过程伴随着中高层冷空气侵入，冷空气深入“摩羯”云系中心，台风强度减弱并逐渐消亡。台风“利奇马”入海前冷空气已经侵入台风中心，台风入海后强度减弱,暖心结构变得不对称，低层有清晰的斜压特征。“摩羯”入海前渤海上空为强辐散区，“利奇马”入海前渤海上空为弱辐合场，北上前进方向出现高空辐散有利于台风加强。台风登陆前垂直风切变与台风强度反位相分布，北上后台风垂直风切变与台风强度同位相分布。“摩羯”入海后水汽通道出现断裂，其入海增强更多依赖于热力条件和动力条件。“利奇马”水汽通量和水汽通量散度源于自身环流的贡献。台风“摩羯”入海后潜热加热率激增，“利奇马”低层维持弱潜热加热直至台风消亡。     

台风“利奇马”远距离暴雨的关键动力因子和水汽来源

基于地面加密观测、ERA5再分析、ECMWF全球集合预报等多源资料,利用敏感性分析方法、涡度收支诊断方法以及拉格朗日水汽追踪方法,探讨1909号台风“利奇马”造成远距离暴雨的关键动力因子和水汽来源。结果表明,对流层低层短波槽的加深有利于台风远距离降水(Tropical cyclone Remote Precipitation,TRP)区南北两侧的气流共同增强TRP区域内的低层相对涡度,从而增强TRP。尤其相对涡度的散度项是影响TRP增强或减弱的关键作用项。在TRP增强阶段,有利于暴雨增强的正涡度主要由散度项贡献。负的散度项贡献导致相对涡度减小,TRP雨强也随即减弱。在水汽方面,TRP雨强和区域内的水汽含量密切相关。500 hPa上TRP区域内的水汽由局地和台风“利奇马”共同贡献;700 hPa的水汽主要由“利奇马”台风贡献;850 hPa的水汽则由局地和两个台风共同输送,其中台风“罗莎”的贡献更大一些。     

超强台风“威马逊”近海加强与低频水汽输送的关系及前期信号

利用NCEP/NCAR再分析资料以及中国气象局上海台风研究所（简称上海台风所）整编的《热带气旋年鉴》,分析了超强台风“威马逊”在南海加强过程中水汽输送的变化特征,着重探讨台风强度变化与10~30 d低频水汽输送的关系,并从低频场出发寻找台风强度变化的前期信号。研究结果表明:（1）“威马逊”有两条主要的水汽通道,分别为孟加拉湾通道和南海通道,孟加拉湾通道的水汽输送强度大于南海通道;（2）“威马逊”近海加强与10~30 d低频水汽输送有紧密的联系。在热带低频系统作用下,孟加拉湾通道的低频偏西水汽和南海通道的低频偏南水汽在南海汇聚,为“威马逊”的增强提供了有利条件;（3）对于在海南岛东部登陆的台风,其登陆强度与超前5~7 d孟加拉湾通道的低频偏西水汽输送呈现显著的负相关,与南海通道的低频偏南水汽输送有较弱的负相关。若前期从两个通道截面流入的低频水汽输送通量位于低频振荡的谷值时,则有利于其后5~7 d台风在南海加强,反之减弱。      

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。     

台风“米克拉”在台湾海峡南部快速增强的原因分析

利用欧洲中期天气预报中心ERA-Interim再分析资料、中国气象局台风最佳路径资料、 NOAA逐日最优海表温度（OISST）、Himawari-8卫星观测资料以及中国地面自动气象站观测资料等,分析了台风“米克拉”近海强度预报的难点,并研究了导致“米克拉”在台湾海峡南部快速增强的环境因子,探讨了“米克拉”在较强环境风垂直切变下快速增强过程中对流非对称分布特征。结果表明：（1）台风“米克拉”在较强200—850 hPa环境风垂直切变下在台湾海峡南部海域发生了快速增强,并以峰值强度在福建登陆,非常少见,造成预警时间短,强度预报难度大;（2）有利的海洋热状况和大气环流环境条件,如中国南海北部海温异常偏高,南亚高压南侧东风急流与“米克拉”相互作用引起的强烈高层出流以及强劲稳定西南季风气流带来的充沛水汽输送,均对台风“米克拉”在台湾海峡南部海域快速增强起重要作用;（3）台风“米克拉”快速增强过程中,传统业务主要关注的200和850 hPa之间的环境风垂直切变较强,但从环境风的垂直结构分析发现切变主要集中在对流层中、高层,而中、低层切变较小,且中、高层环境风垂直切变对台风增强的抑制作用相对中、低层...     

台风韦森特对季风水汽流的“转运”效应及其对北京“7·21”暴雨的影响

2012年7月21日北京地区遭受了61年以来最大的暴雨,造成了大量的人员伤亡与巨大的财产损失。资料综合分析表明台风韦森特在暴雨发生过程中的水汽输送起到“枢纽”的作用,夏季季风通过台风韦森特在副高的影响下将水汽“转运”至暴雨区。为了验证北京异常暴雨过程中台风韦森特的“转运”效应,利用中尺度数值模式WRF对暴雨过程进行数值模拟,结果表明模式能够较好的模拟出此次降水过程的强度、落区,且暴雨发生过程中的水汽输送亦能够较好的再现。通过设计剔除台风的敏感性试验发现,剔除台风韦森特之后降水强度仅为控制试验的50%。进一步分析表明低纬季风水汽气流通过处于东南沿海的台风韦森特向暴雨区域输送水汽,在此过程中西南气流直接向北京区域的水汽输送减少,而西南气流向台风的水汽输送增加,台风与东侧副热带高压之间的偏南气流向暴雨区的水汽输送明显增强,从而印证了上述西南季风气流—台风涡旋—暴雨环流三个系统之间水汽的“转运”效应。以上结果表明远距离暴雨的发生是一个复杂的过程,不仅反映了中低纬度系统的相互作用,而且揭示出夏季季风水汽流对台风涡旋的水汽输送持续供应也可能是台风远距离异常暴雨发生的关键因素之一。     

台风“利奇马”造成浙江极端降水的成因分析

利用NCEP/NCAR再分析资料(0.25°×0.25°)、FY-2G卫星的黑体亮度温度(TBB)、双偏振雷达、加密自动站资料,对2019年台风“利奇马”引发浙江极端暴雨过程的成因进行分析,结果表明:(1)“利奇马”引发的浙江特大暴雨过程是一次深厚台风本体降水,具有范围广、总量大、局地雨强极端的特点,山脉地形对降水的增幅作用显著。(2)台风登陆前后850 hPa水汽通量、850 hPa辐合和200 hPa辐散都超过气候平均值3~4个标准差,异常强的动力抬升和水汽输送为此次极端降水提供了有利的背景条件,物理量的异常度可作为判断极端降水的重要因子。(3)活跃的西南季风和副高南部的偏东急流为“利奇马”提供了充足的水汽和能量。925 hPa水汽通量辐合大值区域与暴雨落区的形态和位置对应较好,且辐合强度的变化对降水量具有一定的指示意义。(4)登陆前后台风中心密闭云区范围大、结构紧实,其中有多个中尺度对流系统强烈发展且移动缓慢,是浙江东部沿海地区产生极端降水的主要原因。基于双偏振雷达的降水估测产品在短临预报中参考价值高。(5)中层的弱干冷空气和低层的强暖湿气流促进了对流不稳定层结的发展和维持,在地面中尺度辐合线和地形的强迫抬升下不断触发中尺度对流系统并产生“列车效应”,是此次过程中西北部山区特大暴雨产生的重要原因。     

热带气旋“利奇马”(1909)暖心演变分析及变性过程探讨

利用NCEP GDAS/FNL再分析数据,根据TFP(Thermal Front Parameter)参数和锋生函数,对1909号热带气旋“利奇马”生命史中各主要阶段暖心特征和变性过程进行了诊断分析。结果表明:“利奇马”强度为热带风暴时,其暖心结构较为松散,500 hPa以上和600 hPa以下分别存在一个最强中心,在强度减弱阶段上下层暖心均偏离气旋中心;当其强度升至强热带风暴及以上级别时,低层暖心消失,高层暖心显著增强,结构变得紧凑,气旋中心上空暖区呈棒槌状分布。高层暖心强度与“利奇马”强度呈正相关,当“利奇马”维持超强台风时,其暖心可达10~14℃。“利奇马”与中纬度西风槽接触后,冷空气开始自对流层中低层进入其环流,低层冷空气入侵的程度比中层更明显;低层暖心被冷空气侵蚀而消失,高层暖心则逐渐减弱,结构亦变得松散。TFP参数和锋生函数计算结果表明受冷空气影响,“利奇马”斜压性逐渐增强,其中心西北侧形成一支暖锋,逐渐变性为温带气旋,但冷锋未见发展。变性过程中“利奇马”高层暖心强度虽减弱但仍然维持,但低层暖区被冷空气完全填塞,导致其变性后较快消亡。     

GPS ZTD资料同化对台风“利奇马”模拟的影响研究

2019年超级台风“利奇马”对我国东部地区造成了巨大灾害,针对台风“利奇马”,研究GPS ZTD资料同化对于台风“利奇马”登陆后降水预报的影响。在进行GPS ZTD资料同化试验前,采取了稳定性检查、极值检查、双权重检查、偏差订正检查等质量控制方法以改善资料的同化应用水平。模拟试验结果表明在同化探空、风廓线等常规资料基础上,增加质控GPS ZTD有效改善了初始场的水汽条件,使得低层水汽辐合更强,从而改进了台风外围雨带的预报。并且通过循环同化能够改善初始环流场,进而改进了台风路径的预报使得台风主体降水的位置得到改善。     

登陆青岛的热带气旋及其降水特征分析

利用中国台风年鉴资料、地面及探空观测资料、NCEP／NCAR再分析数据以及NERA-GOOS海温数据,首先分析了1949—2019年在青岛登陆的四个热带气旋特征,然后对1909号台风“利奇马”对山东半岛造成的降水强度差异进行对比研究。分析表明:1)1949年以来有4个台风于8月以登陆北上和登陆转向路径在青岛登陆,其在中高纬均是纬向环流占优的大尺度环流形势,副热带高压主体维持在我国东部沿海上空,中心强度较常年偏强,西伸脊线在30°～36°N之间摆动,青岛沿海海域表现为27 ℃以上的暖洋面特征。2)来自中高纬的冷空气和热带系统在青岛相互作用的差异,副热带高压强度和中心位置的不同是影响登陆台风降水差异的主要原因。3)1909号台风“利奇马”对潍坊降水的影响主要发生在台风与西风槽相互作用过程中,对青岛则表现为台风低压环流前部东南气流的影响。4)台风过程中潍坊和青岛均具有较好的水汽条件和对流不稳定层结,但动力抬升条件差异明显:潍坊位于东北风和东南风辐合区以及水汽通量辐合大值区内,具有较强的水平风垂直切变和上升运动;青岛没有冷空气侵入,但低空和超低空强盛的东南风急流为青岛暴雨提供了充沛的水汽供应和大气层结不稳定条件。     

浙西南热带气旋强降水主要影响因子

对1950-2010年影响浙西南的热带气旋降水的移动路径、影响时间、强度、西风槽、西南季风以及地形等主要因子进行分析.结果表明:在玉环南-厦门一带登陆的热带气旋是影响浙西南的热带气旋中正面影响浙西南的类型,影响时间和最大平均过程降雨量、最大过程雨量存在着正相关关系,热带气旋的强度与其降水强度相关性较高.西风槽的存在不仅影响着热带气旋路径的变化,其槽前的西南气流也为热带气旋降水提供充足的水汽,同时槽后冷空气与热带气旋相结合,使丽水的西北部出现另一个强降水中心.西南季风为登陆后的热带气旋提供了水汽条件,使降水得到增幅.浙西南独特的地形,使在厦门以北到玉环以南登陆后西进、西北行或西北行后在120°E以西转向北上的热带气旋迎着山脉进入,降水强度明显加强.     

台风移向与华西暴雨

近１０年的资料统计表明，华西暴雨常常发生在台风西进登陆期间，占登陆台风总数１／４，台网移向对暴雨落区，强度有密切关系，其原因在于西行台风引起副高西伸，其西部西南气流或偏东气流加强，并在低层形成东风水汽通道，被加强了的西南气流再与高原东侧西风扰动相互作用引发华西暴雨。与经典华西暴雨水汽来源不同之处是，台风西行期间，印度热带季风与副热带季风断裂，孟加拉湾水气通道被切断。水汽由台风外围东风气流输送。     

两个相似路径台风造成山东降水明显差异的成因分析

利用常规气象资料、自动气象站资料、气象卫星资料及NCEP FNL 1°×1°再分析资料对以相似路径影响山东的登陆北上类台风“利奇马”（1909）和“桃芝”（0108）进行对比分析,得到以下主要结论：1）暴雨分布特征和强度与热带气旋位置存在显著差异。2）中纬度台风暴雨比较复杂,台风降水地形增幅作用尽管明显,但主要与台风结构和强度差异有关。3）小时最大雨量与台风强弱没有必然联系,强降水维持时间长短是“利奇马”与“桃芝”累计降水有较大差别的重要因素。4）环流形势的显著差异是导致两个台风影响山东时间、降水明显不同的一个重要原因。5）“利奇马”和“桃芝”降水水汽输送条件差异是降水分布存在明显差异的重要因素,动力条件也存在明显差异。6）对流有效位能(convective available potential energy,CAPE)在两次台风暴雨中反应效果不同。     

西北太平洋夏季风的变化对台风生成的影响

研究了西北太平洋夏季风特征及其季风槽结构对台风生成的影响。当西北太平洋季风槽增强并向东扩展使季风加强时,西北太平洋的风速垂直切变、高低空辐散风、湿度和海温等都对台风的生成产生有利的影响,台风数明显比季风槽弱时多。而且对台风生成的位置也有很大的影响,即季风槽强时,台风的生成位置偏东,季风槽弱时台风的位置偏西。这表明西北太平洋夏季风主要是通过季风槽活动影响台风的生成。而夏季风的强弱对台风也有影响,在西北太平洋夏季风的活跃阶段,西北太平洋夏季风强时,台风生成的比较多,夏季风中断时台风生成的比较少。西北太平洋夏季风通过季风的季节内振荡对西北太平洋台风也有显著的影响。季节内振荡对台风生成的影响主要以30—60 d振荡为主。在这种低频振荡对流活动的湿位相时期台风生成个数明显多,干位相时期台风生成的少。而且低频振荡的西风位相也有利于台风生成,在东风位相时生成的台风少。另外,还研究了多台风期西北太平洋夏季的特征(群发性),发现在这些时期,存在强的季风槽,弱的垂直切变与充足的水汽供应。这表明西北太平洋台风时空的群发性与夏季风活动的异常密切相关。     

两个不同季节台风引发广西特大暴雨的水汽和螺旋度对比分析

利用CMA热带气旋最佳路径数据、NCEP/NCAR再分析资料、广西区域自动气象站观测资料以及中国气象科学数据共享服务网提供的降水资料,对引发广西特大暴雨的深秋台风“海燕”(1330) 和盛夏台风“威马逊”(1409) 进行对比分析,结果表明:深秋季台风“海燕”特大暴雨中冷空气作用明显,而夏季台风“威马逊”则受西南季风影响较大。由于西南季风的作用,“威马逊”影响广西期间其水汽输送比“海燕”强,“海燕”则完全靠台风本身的水汽输送;而动力条件上,“海燕”则较“威马逊”强,表现为相对风暴螺旋度最大正值中心比“威马逊”大,同时广西上空的水汽辐合层厚度也比“威马逊”要厚得多。广西的降雨开始于东边界水汽输入达到最大值之后开始减小、南边界由水汽输出转为水汽输入且开始出现明显突增现象时,而最强降雨时段则发生在南边界水汽输入达到峰值的前后。相对风暴螺旋度正值中心与强降雨落区有很好的对应关系,并且有至少6 h的提前量,因此,相对风暴螺旋度在台风暴雨预报中可作为一个重要的参考因子。      

应用AMSU-B微波资料分析0509号Matsa台风水汽场分布特征

热带气旋的形成、发展、移动以及消亡与大范围水汽输送和集中息息相关。此研究以2006年7—8月的AMSU-B的183.3±1、183.3±3、183.3±7GHz三个水汽通道亮温为主要资料源,利用三个通道所在的权重高度差异,分别建立了对流层高、中、低层水汽量与三个通道亮温的e指数统计回归关系。在此基础上,选取西北太平洋2005年09号麦莎台风,利用AMSU-B亮温通过回归关系式计算出的高、中、低层水汽量,就其水汽输送与强度变化关系进行了分析。结果表明,其一,微波水汽通道亮温能够很好地表征热带气旋环境场不同高度的水汽分布和水汽输送,尤其是对流层中层亮温的变化显示出的水汽量的变化与热带气旋强度密切相关;其二,热带气旋发展过程中,除了西南季风形成的西南水汽通道是水汽维持的重要输送带外,东南水汽通道也经常成为登陆热带气旋强度维持的主要水汽供给。     

2008年台风“凤凰”的移动过程及对江苏降水的影响

分析了2008年08号台风“凤凰”的移动过程及其对江苏降水的影响。由其移动路径和移动过程中副热带高压的变化,以及影响江苏降水环流形势的演变可以发现,“凤凰”的移动路径主要受强大而稳定的副热带高压引导;西南季风和副热带高压南侧的东南风为台风降水输送了丰富的水汽,给江苏地区强降水提供了有利的环境场;冷空气的侵入也是台风“凤凰”登陆后造成江苏持续性降水的主要原因之一,但同时冷空气的入侵也破坏了台风的暖心结构,加快了台风的消亡。     

应用AMSU B微波资料分析0509号Matsa台风水汽场分布特征

热带气旋的形成、发展、移动以及消亡与大范围水汽输送和集中息息相关.此研究以2006年7-8月的AMSU-B的183.3±1、183.3±3、183.3±7GHz三个水汽通道亮温为主要资料源,利用三个通道所在的权重高度差异,分别建立了对流层高、中、低层水汽量与三个通道亮温的e指数统计回归关系.在此基础上,选取西北太平洋2005年09号麦莎台风,利用AMSU-B亮温通过回归关系式计算出的高、中、低层水汽量,就其水汽输送与强度变化关系进行了分析.结果表明,其一,微波水汽通道亮温能够很好地表征热带气旋环境场不同高度的水汽分布和水汽输送,尤其是对流层中层亮温的变化显示出的水汽量的变化与热带气旋强度密切相关;其二,热带气旋发展过程中,除了西南季风形成的西南水汽通道是水汽维持的重要输送带外,东南水汽通道也经常成为登陆热带气旋强度维持的主要水汽供给.     

台风“巨爵”强度突变及惠州局地强降水成因分析

利用常规气象资料和NCEP/NCAR再分析资料,分析2009年9月台风“巨爵”登陆前强度突变及惠州市局地强降水的成因.结果表明:高空辐散加强、西南季风加大、水平垂直切变减小和副热带高压减弱东退,是台风“巨爵”登陆前迅速加强的重要条件.台风登陆后,低层西南急流加强,为惠州强降水提供充足水汽,切变线、风速辐合是中尺度系统的触发机制,而地形抬升作用则有利于台风降水维持和雨强加大.     

“0814”号强台风发展维持的环境场分析

应用中国台风网提供的“黑格比”台风定位及强度资料、NCAR/NCEP再分析资料及DISCOVER项目组的卫星遥感数据对0814号强台风“黑格比”的发展、维持阶段进行了诊断分析。结果表明：西北太平洋中部异常偏高的SST为“黑格比”的生成提供了有利的背景条件,浙闽沿海及海南岛沿海异常偏高的SST为“黑格比”的发展和维持提供了有利的环境条件;西太副高断裂为东西两个单体,“黑格比”移经这两个单体之间使其强度迅速增强;南亚高压东侧的强东北气流将高位涡向台风环流输送,使得台风得以增强发展;强劲的西南季风为“黑格比”提供了充足的水汽来源,并向台风环流输送了气旋性相对涡度带,使其得以快速发展并维持强度。