庐山夏季台风暴雨物理量分析

利用地面观测资料和NCEP1°×1°格点再分析资料,对庐山夏季强降水的天气系统进行统计分析和物理量计算,结果表明:台风是庐山后汛期暴雨或大暴雨产生的主要天气系统;台风暴雨分为A型和B型两种降水类型;涡度、散度、螺旋度、垂直速度、水汽通量与水汽通量散度等物理量与台风暴雨关系密切,物理量特征阈值对确定台风暴雨预报有一定指导意义;24°N~30°N、116°E~120°E为物理量特征区域,各物理量在特征区域中超过阈值时,庐山极有可能有暴雨发生。     

广西台风极端强降水特征及环境参数异常性分析

利用1981-2020年广西台风逐日降水量和欧洲中心ERA5再分析资料,以1981-2010年30a资料作为历史气候态,采用百分位法定义广西台风极端强降水阈值和区域性极端强降水过程,对广西台风极端强降水特征和区域性极端强降水过程环境参数进行了分析.结果 表明:(1)不同地区极端降水阈值差异很大,基本上呈现出南部沿海地区向内陆减小的趋势,极端降水阈值最大值为最小值的2.5倍多;(2)广西平均每年出现极端强降水的台风个数为2.975个,最多6个;出现台风极端强降水年平均日数为7.8d,最多26d;从变化趋势来看,台风极端强降水在桂中和桂南多有增加,桂北大部地区为减少;(3)对比16个区域性台风极端强降水过程的环境参数,整层大气可降水量、850hPa水汽通量、200hPa散度和700hPa垂直速度均具有显著的极端性,一般偏离气候态2倍标准差,对广西台风极端强降水预报具有一定的指示意义.     

庐山台风暴雨天气系统配置与云型分析

使用近10a以来登陆台风对庐山暴雨影响的历史资料进行分析,结果表明:(1)影响庐山的台风移动路径主要为中路,细分为中路Ⅰ型和中路Ⅱ型,其中对庐山影响最大的是中路Ⅰ型,其它登陆台风,中心位置＜25 °N或＞30°N,对庐山的影响都很小.(2)中、低层以及地面合成场存在一定的共性,即(32 ～42 °N,100 ～ 110°E)一带形成高压阻挡坝,长江以南地区、南海以及台湾处于闭合低压区内.这种配置是庐山台风暴雨常见的天气系统配置类型.(3)庐山地形对台风降水的增幅作用十分明显.(4)庐山台风暴雨主要有3种云型:①台风外围环流云型;②台风螺旋雨带云型;(③台风低压(槽)云型.这3种云型表明了台风3个不同阶段的特征,庐山台风暴雨主要与西风带系统和副热带高压阻隔作用、涡旋Rossby波激发的螺旋雨带、中尺度对流云团发展以及低层西南暖湿低空急流等因素有关.     

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.     

登陆台风降水的大尺度环流诊断分析

强度相似的登陆台风造成的强降水可能差异很大.为研究大尺度环流对登陆台风降水的影响,利用热带气旋年鉴和NCEP/NCAR再分析资料,运用动态合成分析方法,对比分析了登陆后48小时内降水特征迥异而强度、路径相似的两组登陆台风的大尺度环流特征.合成分析结果表明,西南气流的水汽输送对台风降水至关重要,造成大范围强降水的台风往往在登陆后仍与深厚西南急流相连并持续很长时间.高空强辐散场是登陆台风造成大范围强降水的一个基本动力特征.造成强降水的登陆台风其环境场的上升气流不仅强,其气旋性环流的伸展高度高且能长时间维持.登陆台风造成降水的范围和强度与登陆前台风下游大陆环境大气的稳定度有关.下游高温高湿的大气有利于能量尤其是潜热能的大量补充,对强降水增强和维持都十分有利.因此,大尺度环流对登陆台风降水有明显影响.其中,与台风相连的西南急流强度和深厚程度是最重要的因子,高低空辐散辐合强度、台风及环境风场结构以及台风下游大陆上空大气湿热状态等都是需要加以考虑的.     

1909号超强台风“利奇马”强降水特征的诊断

基于TRMM卫星降雨资料、MERRA-2卫星位势高度、风速、垂直速度等资料，对1909号台风"利奇马"的移动特征及其引发浙江、江苏、山东等地暴雨进行诊断分析.分析结果发现，台风"利奇马"是北上型台风，移动路径主要受副高与1910号台风"罗莎"等系统影响.在北上的过程中，由于台风倒槽与西风槽携带的冷空气配合，且存在大量不稳定能量，引发了此次强降水过程.此外，低空急流及西风槽为降水提供了良好的动力上升条件，南海西南季风与台风"罗莎"是台风"利奇马"充沛的水汽与能量来源，为暴雨提供了良好的水汽条件.     

两次台风暴雨冷空气影响对比分析

利用常规观测、气象卫星资料及NCEP分析数据等,对台风"麦德姆"(1410)和"苏迪罗"(1513)的冷空气作用形式及对台风暴雨的影响进行对比分析。两个台风在冷空气影响下的强降水分布差异显著:"麦德姆"强降水经向特征明显;"苏迪罗"强降水纬向性较强。冷空气质点运动轨迹显示,"麦德姆"的冷空气沿西北路径入侵,包含西北冷槽和东北冷槽的共同影响;"苏迪罗"冷空气沿偏东路径入侵,冷空气源为单一的东北地区冷槽系统,强度较弱。在垂直方向上,"麦德姆"低层冷空气入侵早于高层,"苏迪罗"则相反。受冷空气不同作用方式影响,"麦德姆"台风倒槽明显,对流层低层冷暖平流较强,锋生显著,正涡度和上升运动沿台风倒槽呈东北—西南向分布;"苏迪罗"对流层低层冷平流及地面锋生均较弱,在台风北侧,低层偏东风急流引起较强的正涡度和上升运动,同时中层冷空气入侵有利于位势不稳定的增强,导致强降水沿台风北侧的偏东风急流呈东西向分布。     

夏季季节内振荡对西北太平洋台风活动的影响

利用夏季季节内振荡(Boreal Summer Intraseasonal Oscillation, BSISO)指数和台风密集度分析了夏季季节内振荡和西北太平洋台风活动的关系。台风密集度定义为一天内500 km范围内台风出现的概率,与台风经纬度位置相比,台风密集度可更灵活地表达台风生成及移动特征。结果表明夏季季节内振荡对台风活动有明显的调制作用。当夏季季节内振荡指数1(BSISO1)处于第1、5、6、7、8位相时,南海及菲律宾以东海域台风活动明显增强;当夏季季节内振荡指数2(BSISO2)处于第2、3、4位相时,西北太平洋台风活动也明显增强。当夏季季节内振荡处于这些位相时,台风活动增强与南海及菲律宾以东海域环流气旋式异常、对流活动正异常相一致。      

台风麦莎（Matsa）特大暴雨及其结构特征分析

利用自动站资料、雷达观测资料、NECP1°×1°再分析资料,采用相对于台风中心的移动坐标合成分析方法以及WRF模式的诊断分析,对2005年8月登陆浙江造成历史罕见特大暴雨的台风麦莎(Matsa)降水量分布特征进行分析,讨论与特大暴雨有关的台风结构变异。结果表明:①台风麦莎影响期间降水量的分布与通常热带气旋以螺旋雨带结构为主要特征的风雨分布特征显著不同,台风麦莎(Matsa)系统的右前、右后(第1、第2)象限出现了结构显著变异,对台风特大暴雨的特征落区分布有明显影响。②雷达与自动气象站资料分析揭示,在台风第1和第2象限发现有多个雨团重复生成和移动,它们与雷达回波观测到的强弱相间的中尺度上升和下沉气流相间区域相对应,是中尺度"降水细胞"频繁再生与移动的强烈发展区,对构成台风特大暴雨和灾害起重要作用。③具有再生能力的"暴雨细胞"特征结构的强烈发展区域出现动能的显著聚集,有利于台风中水汽在该区域的抽吸。台风系统的局部出现这样结构变异特征,对台风强降水落区的监测预报有重要指示意义。     

庐山2002—2010年夏季强降水特征分析

利用气象观测资料,对庐山2002—2010年夏季(7—9月)强降水(日降水量≥50 mm)进行了统计分析和天气系统分型,并对降水期间的气象要素变化、卫星云图及雷达回波特征进行了归纳分析。结果表明,(1)庐山夏季强降水日数平均每年为2.8 d,少约1 d,多达5 d。四类天气系统中台风占44%,西风带占32%,副热带高压边缘占16%,东风波占8%。(2)强降水过境时的要素变化,不同系统有不同的表现形式,台风影响时会出现降压、降温、增湿、风向旋转、风速增大以及较山下大几倍至几十倍的降水等要素变化;西风带系统影响时,会出现气温明显下降、气压前降后升的过程;副热带高压边缘影响时,前期高温、气压无明显波动,降水以午后到傍晚雷阵雨为主,常伴有短时强降水和强雷电;东风波系统影响时,要素反应弱,降水既有副热带高压边缘的强降水,又有台风性质的大降水。(3)台风系统云图主要表现为螺旋状结构和中尺度对流云团结构,雷达回波表现为混合型降水;西风带系统则呈东北—西南带状云系和带状回波分布;副热带高压边缘在午后到傍晚有一些分散的对流云团不断生消,较少移动,雷达图上午后到傍晚有分散的对流性回波发展;东风波自东向西移动,有带状云系相配合,带来明显的强降水,利用雷达也可以监测到南北向回波带自东向西移动。     

台风罗莎引发上海暴雨大风的特点及成因

针对受0716号台风罗莎影响产生的上海大暴雨和大风过程的特点及成因,利用上海地区地面 自动气象站和高空加密观测资料,结合天气图、NCEP再分析资料、卫星和雷达资料进行分析 。结果表明：台风罗莎对上海造成的降水分两阶段：第一阶段是台风外围云系发展成中小尺 度的云团产生的强降水,第二阶段是冷空气与台风结合的稳定降水。冷空气侵入时间与上海 降水开始时间非常吻合。台风北侧副热带高压带减弱,对流层中高层转南风,加之台风本身 蕴涵的丰富水汽,为台风外围强降水的发展和维持提供了深厚的热力和水汽供应;干冷空气 南下和台风外围暖湿气流北上使辐合加强,为激发台风外围中尺度对流云团提供了动力抬升 机制。由于冷空气浅薄,台风中高层的环流结构没有被冷空气破坏,使得底层的冷空气较长 时间维持在上海附近,是上海长时间发生强降水而导致暴雨的主要原因。     

1513号台风“苏迪罗”不同阶段降水的中尺度特征分析

利用分辨率为1 °×1 °的FNL再分析资料、自动站逐小时降水资料、卫星云顶黑体亮温(TBB)资料以及雷达资料对2015年第13号台风“苏迪罗”不同阶段降水特点、引发暴雨的中尺度对流系统的环境场及其发生发展过程进行了全面分析。分析发现:台风“苏迪罗”具有强度强、在陆地上维持时间长等特点。带来的降水量大、影响范围广。其中降水主要集中在两个阶段:台风登陆过程降水及与冷空气结合引起的降水。两个阶段分别于闽北浙南一带以及江苏地区存在强降水中心,环流云系中存在着明显发展的中尺度对流云团。引发两个阶段暴雨的中尺度对流系统的环境场条件分析发现:（1）台风环流内部的中尺度对流系统的生成和发展是造成暴雨的重要原因。强降水过程发生在低层辐合高层辐散的高低空系统耦合背景下。充沛的水汽条件、地形抬升作用、冷空气入侵等条件触发了强降水。（2）闽北浙南地形抬升加强了低层气流辐合,与中高层辐散气流的相配合是引起中尺度对流活动的主要机制。台风北侧为向岸风,南侧为离岸风,水汽集中在台风主体北部辐合,非对称结构明显,这是导致第一阶段强降水中心主要位于台风主体北部的重要原因。（3）台风北上后由于台风低压环流受北侧高空槽后部冷空气影响,冷空气与南来强盛暖湿气流在苏皖地区交汇,形成强对流活动并导致第二阶段暴雨过程。      

冷空气侵入对台风“罗莎”暴雨增幅的作用

用实况观测资料和NCEP／NCAR分析场资料,提供诊断分析方法对2007年16号台风“罗莎”的降水演变进行分析,重点讨论了台风登陆后和北方冷空气结合,产生的第2次强降水。结果表明：台风“罗莎”登陆后和北方中高纬西风槽结合,低层冷空气与台风的西北象限发生作用,使台风高层辐散,低层辐合加强,结果导致了台风对流加强,在有充足的水汽条件下可引发强降水。     

台风海葵引发浙西山区大暴雨的成因

利用中尺度数值模式WRF,结合多普勒雷达资料、卫星TBB资料和自动站资料对2012年8月6—9日由台风海葵引发的杭州西部山区强暴雨洪涝灾害进行分析。结果表明,登陆台风内部的螺旋云带中有多个中尺度云团活动,云团不断从台风螺旋云带内部分裂生成,并有一个从加强发展到逐渐消亡的过程,正是在中尺度云团的直接作用下,给台风经过地区造成了一次又一次的强降水,导致了浙西北等地区持续不断发生暴雨,因此,中尺度系统是造成台风暴雨的直接原因;台风外围的东北风、西北风和偏西风在有利地形配合下,往往会汇合形成中尺度辐合线,未来强降水区域也基本落在中尺度辐合线附近区域,中尺度辐合线是触发暴雨对流发生、发展的重要系统;浙江杭州西北部山区地形对于台风暴雨主要体现在增幅作用,对台风路径、降水范围影响不大。     

广东台风特大暴雨预报

使用台风年鉴，天气图，天星云图等气象资料，对１９６０－１９９１年影响广东的３９例特大暴雨台风进行了对比分析，台风特大暴雨主要是由其云系中的中尺度强降水系统造成，归纳出形成发展的概仿模式和相应环境流场特征，建立预报思路与方法。１９９４年作１５次预报试验，其准确率达７３％。     

辽东半岛“达维”（1210）台风暴雨的诊断分析

利用热带气旋年鉴、FY 2E卫星的云顶亮温（TBB）、大连地区逐时自动气象站降雨量资料、常规观测资料和NCEP/NCAR再分析资料,对北上引发辽东半岛强降水过程的1210号台风达维（Damrey）和1209号台风苏拉（Saola）的环流背景和中尺度特征进行分析。结果表明：（1）副热带高压位置偏北且稳定为此次降水提供了有利的大尺度背景,双台风与副热带高压之间所形成的东南风低空急流为辽东半岛强降水提供了水汽和能量供应。台风“达维”东部和副热带高压西侧低空急流带上由β或γ中尺度雨团发展的中尺度对流复合体（MCC）是造成降水的直接系统。（2）“达维”与其南部台风苏拉环流的长时间相连,一方面有利于“达维”获得源源不断的水汽供应,加强其中尺度对流系统,另一方面有利于水汽在辽东半岛地区形成水汽辐合,使暴雨持续产生。（3）“达维”影响辽东半岛期间,其东北部的冷空气逆时针卷入,在半岛南部出现局地垂直次级环流,触发对流不稳定,有利于中尺度暴雨云团的发展。     

贺兰山东麓宁夏一次极值暴雨过程分析

利用常规气象资料和NCEP再分析资料,结合宁夏业务化的中尺度数值预报模式MM5输出产品,对2006年7月14日发生在贺兰山东麓宁夏的极值暴雨过程从降水特征、环流背景、影响系统、强降水落区及物理量特征等方面进行了分析。表明:此次极值暴雨是在2006年第4号台风"碧利斯"与副热带高压系统的相互作用、中β尺度低值系统影响和地面静止锋的触发下爆发的。强降水落区位于200 hPa青藏高压前部西北气流辐散区与500 hPa西南气流、700 hPa西南或偏南低空急流、850 hPa偏东气流三股气流辐合区相重叠区,中β尺度低值系统的右前侧与湿焓平流最强的区域。对流层高层干冷空气下侵是强降水的主要触发机制之一。非地转湿Q矢量与强降水落区有良好的对应关系,对短时强降水天气具有较好的描述能力和预报指导意义。     

一次近海快速增强型台风引发金华东部极端强降水成因分析

利用多种观测资料和ERA5逐时再分析资料，对2020年第4号台风“黑格比”（Hagupit）登陆后引发金华东部极端强降水成因进行分析。结果表明：（1）台风主体环流内部中小尺度对流系统的活动是金华东部强降水事件发生的直接原因。棠溪站位于对流活动中心区域（TBB≤-50℃），附近回波强度一直维持在35 dBZ以上，最大回波顶高≥15 km，≥45 dBZ的强回波伸展高度在5 km左右，低于0℃层高度，符合热带海洋型强降水回波特征。（2）低空急流和地形抬升作用是本次强降水过程发生的重要原因。（3）高低空散度的良好配置增强了棠溪站上空的垂直上升运动，促使雨强猛增。（4）低空尤其是925 hPa强烈的水汽输送为强降水的产生和维持提供了充沛的水汽条件。（5）充足的不稳定能量也为强降水的发生提供了有利的环境条件。棠溪站处于假相当位温高能区（>356 K），且K指数一直维持在37℃以上，有利于对流活动的发生和强降水的出现。本次极端强降水过程是在强烈上升运动、水汽的持续输送、地形抬升和不稳定能量释放的共同作用下引起的。     

2013年“西马仑”台风大气电场特征分析

利用中国气象局提供的台风定位资料和厦门市气象局测得的大气电场等资料,采用对比分析等方法分析了1308号台风"西马仑"登陆后的大气电场变化特征及其与闪电和降水的关系。分析结果表明:测站大气电场、降水和地闪的变化主要受"西马仑"台风后部云系影响。降水强度与负电场强度之间有着较好的对应关系。强降水时段地闪频次较低;地闪活动滞后于大气电场变化5~20min,地闪密集时段也是大气电场跳变最为剧烈的时段。     

黄海西移台风的环流特征及其对辽东半岛降水影响的对比分析

7203和7416是北上至黄海西移影响辽东半岛的两个台风,7416号台风更靠近半岛南部的大连,但半岛地区最大降水量仅为穿过渤海海峡南部的7203号台风的一半。利用中国气象局《热带气旋年鉴》和NCEP/NCAR再分析资料,对比分析这两个路径相似而降水特征不同的台风大尺度环流特征。结果表明:切断冷涡的吸引和东北高压的建立导致了两个台风的西移。副高与低涡之间的非对称结构和非地转效应使台风快速西进。偏南气流的水汽输送对台风降水至关重要,造成辽东半岛强降水的台风与深厚偏南急流相连并持续很长时间。高空强辐散场是北上台风造成强降水的一个基本动力特征。高空急流的西风动量下传,有利于台风低压环流的维持。台风西移后,摩擦耗散损失的能量从中高层环流背景中获得了补充,十分有利于强降水的产生和维持。西行台风影响下辽东半岛的降水强度与台风环境大气的温湿条件和稳定度有关。