台风“威马逊”近海加强及引发广西异常暴雨分析

利用MICAPS常规资料、中尺度自动站资料以及NCEP、ECMWF等数值预报产品资料,采用天气学诊断分析方法,对1409号超强台风"威马逊"近海加强、造成广西异常暴雨的成因进行分析。结果表明:1"威马逊"经过的海域温度异常偏高,西南季风急流增强,以及垂直风切变小,有利于"威马逊"近海加强;2"威马逊"与季风急流在海南文昌近海相遇,促使台风中心附近潜热能持续增大,暖心结构更趋于完整,是"威马逊"强度突然加强的重要原因;3充沛的水汽输送和水汽辐合、强烈的上升运动是造成"威马逊"异常暴雨的重要原因。     

超强台风“威马逊”（1409）强度和降水特征及其近海急剧加强原因

利用常规观测资料以及海南省中尺度自动站资料、海口多普勒雷达产品、FY系列卫星云图和NECP 1°×1°再分析资料,分析了2014年第9号超强台风＂威马逊＂（1409）在海南岛登陆前后其强度和降水特征及其近海急剧加强的原因。结果表明：＂威马逊＂登陆海南省文昌市翁田镇时强度维持或略有减弱,登陆前其中心附近极大风速超过74 m·s-1,最低海平面气压899.2 h Pa,为1949年建国以来登陆我国大陆最强台风;＂威马逊＂从7月18日10时到当日15时登陆文昌前的5 h内,其中心附近最大风速增大了5 m·s-1,最低气压下降了20 h Pa,其超强台风量级从18日11时开始维持时间达17 h;＂威马逊＂眼壁回波造成的海南北部地区强降水具有降水效率高、对流发展不够强盛的混合性降水特征,而其螺旋雨带＂列车效应＂造成的海南西部地区极值降水则具有典型的对流性降水特征;西太平洋副热带高压、低空急流、西风槽和南亚高压是＂威马逊＂近海持续加强的主要影响系统;低层辐合与高层辐散、弱的环境风垂直切变和适宜的海面温度、深厚的暖涡是＂威马逊＂近海急剧加强的原因。     

台风“苏拉”登陆福建后降水的非对称成因分析

利用常规天气资料、NCEP再分析资料、卫星云图、新一代天气雷达等资料,分析了2012年第9号台风"苏拉"降水预报失败的原因及其暴雨成因。结果表明:此次台风暴雨预报失败的主要原因在于预报过程中没有关注台风垂直结构的改变及其对降水落区的影响。"苏拉"台风暴雨是在中高纬稳定的环流形势下发生的,低层到高层引导气流的变化导致"苏拉"高层风暴中心向南倾斜;环境风垂直切变导致了台风降水的非对称分布,环境风垂直切变方向的左侧是强降水发展的区域;此外,随着台风环流中心在垂直方向发生偏移,改变了涡度平流的垂直分布,从而导致了福建省南部的暴雨。因此关注登陆台风中心在垂直方向的偏移对台风降水预报非常重要。     

影响广西电网输电线路的台风“威马逊”和“海鸥”环流特征分析

利用2008—2017年的台风路径、风雨强度及广西电网输电线路的台风灾情资料,分析了影响广西电网输电线路的台风特征及影响电网台风灾情的主要因子,并分析了影响较严重的1409号超强台风"威马逊"和1415号强台风"海鸥"的环流背景。结论如下:1)影响广西电网输电线路的台风强度主要是台风及其以上级别;第I类路径的台风更易对电网输电线路造成灾害;登陆时台风中心附近最大风速越大,通常在广西境内引起的最大风速就越大,同时过程暴雨站次数越多,灾害也越严重。2)台风"威马逊"和"海鸥"的环流形势具有多个共同点:生成后稳定地向西北移动,然后进入北部湾;生命史期间副高强盛,副高脊线维持在25°N附近;南海海温异常偏高;孟加拉湾水汽与南海水汽汇合,源源不断地向台风东南部输送;高层辐散、低层辐合结构配置良好,有利于台风的维持和加强。这些环流特征可对影响广西电网输电线路的台风预报提供有益的参考。     

超强台风“威马逊”登陆前快速加强的特征和原因分析

利用NCEP资料、CMA-STI热带气旋最佳路径数据和FY系列卫星云图对超强台风"威马逊"登陆前特征和突增成因进行分析。结果表明:"威马逊"强度突增期间副高西伸脊点显著东退,高低压之间维持强的气压梯度。台风急剧发展期间结构趋于对称化加强,高低层辐合辐散急剧发展,持续增强的正涡度柱不断向平流层上层发展,同时垂直速度不断增大从低层向上传播,这些结构都利于台风强度迅速增强。环境条件分析表明西太平洋高海温、弱的环境风垂直切变维持10 m/s以下速度,有利于凝结潜热聚集和台风"暖心"结构维持;850 h Pa上偏南气流显著增强,南侧水汽通道完全接通且水汽辐合与台风中心基本重合,促使水汽向台风中心辐合输入,是"威马逊"强度剧增的重要原因之一。     

1409超强台风“威马逊”近海急剧加强特征及成因分析

运用实况资料、NCEP/NCAR六小时再分析资料以及2014年CMA热带气旋最佳路径数据集,对1409号超强台风"威马逊"近海急剧加强的特征及成因进行探讨分析,结果表明:高空华北槽东移,引导地面冷空气南下,副高西退略北抬,与"威马逊"形成了"东高西低"和"北高南低"的形势,增大两者间梯度,使"威马逊"强度加强;近海急剧加强24h内,台风暖心对称化结构加强,强暖中心往高低层扩展,低层偏南暖湿气流输送持续加强,对流层上层辐散不断增强,台风高层环流的西侧和北侧亦是辐散的大值区,台风西行北上的过程中利于其强辐散的维持和加强;台风中心正涡度柱急剧增大,并向对流层上层扩展,配合弱的垂直切变,利于台风的急剧加强;另外,物理量的分析也表明,"威马逊"近海急剧加强前24h内,台风环流附近大气层结不稳定度有增大的趋势。     

云雨条件下AMSR2微波成像资料同化试验及其在台风预报中的应用

采用WRF-ARW和WRFDA的3.8版本进行云雨条件下AMSR2(Advanced Microwave Scanning Radiometer 2)卫星微波成像资料的同化试验,并选择2014年7月第9号台风"威马逊"为研究对象,检验同化云雨条件下的AMSR2资料对台风预报结果的影响。结果表明:(1)云雨条件下的质量控制方案所保留的像元明显多于晴空条件下质量控制方案,且亮温模拟结果更加接近观测;(2)云雨影响的加入使得风场、高度场和海平面气压场的模拟结果好于晴空条件下模拟,且对台风中心有增温、增湿的作用。(3)云雨条件下模拟对台风的路径和强度预报均有改善。     

台风“威马逊”登陆后长时间维持原因分析

超强台风威马逊(1409)在华南三次登陆,登陆后减弱缓慢,带来了狂风暴雨和巨大的经济损失。利用NCEP再分析资料、CMABST最佳台风路径数据等资料,对"威马逊"长时间维持的原因进行天气学和动力学诊断分析,结果表明:(1)500hPa副高西伸发展,紧随着台风,副高和台风环流之间维持较强的气压梯度和水汽输送,有利于台风环流的维持。850hPa西南季风急流和越赤道气流合并卷入台风低压环流中,输送的水汽和不稳定能量是台风在登陆后衰减缓慢的重要原因。高空存在强流出气流,高层辐散抽吸作用有利于台风强度的维持和发展。(2)台风移向下游区域海温偏高、环境风垂直切变小、强盛水汽输送是台风强度维持的重要环境条件。台风登陆后涡度和垂直速度结构完整,减弱缓慢,利于台风环流的维持。台风移入的华南地区处于热力不稳定状态,有利于对流凝结潜热效率的增加和台风环流内对流活动的增强,从而有利于台风强度的维持。     

台风威马逊(1409)强度与降水变化的相互作用

利用2014年7月10日00:00—19日18:00(世界时)热带降水测量(TRMM)卫星3B42降水估测数据以及ERA5再分析数据,结合傅里叶变换以及Liang-Kleeman信息流等方法,分析台风威马逊(1409)强度与降水变化的相互作用。结果表明:台风威马逊(1409)降水具有明显的非对称性,降水主要位于台风中心偏西一侧,在该区域台风强度与降水相互影响。相较于台风强度对降水的影响,由降水到台风强度的信息流减小接近1个量级,表明在两者的相互作用中,台风强度变化的影响占主导。在水汽条件上,台风强度的增强(减弱)导致台风中心西南侧水汽通量辐合(辐散)的增强,进而与该区域的降水建立联系。此外,台风威马逊(1409)移动过程中随着强度变化,南海以及西太平洋水汽通道均存在明显响应。在动力条件上,中低层垂直螺旋度强值中心主要位于台风中心西侧,台风强度的增强(减弱),导致台风中心西侧的垂直螺旋度绝对值增大(减小),一定程度促进(抑制)了该区域上升运动的发展,造成更多(更少)的水汽凝结致雨。     

强台风“纳沙”的路径和降水诊断分析

利用1°×1°的NCEP全球再分析资料和常规气象要素、中尺度自动站等资料,综合分析环流背景对强台风"纳沙"的路径和降水变化的影响,并对"纳沙"影响过程的物理量特征进行诊断分析。结果表明:(1)台风路径稳定西北偏西行的主要原因是500hPa副高为带状分布,副高南侧边缘偏东和东南引导气流加强;(2)"纳沙"活动区域较高的海表温度、弱的环境风垂直切变与"纳沙"的增强有着密切的关系,这些要素可以作为台风强度预报的重要参考因子;(3)"纳沙"在西北偏西移动过程中其涡度、垂直运动、水汽通量散度等各物理量场均表现出有利于降水加大的特征。     

AREM中尺度大气模式与海浪模式双向耦合预报试验

利用中尺度大气模式AREM与国际上比较成熟的海浪模式WAVEWATCH-Ⅲ进行双向耦合,应用管道通信技术建立区域中尺度大气-海浪耦合模式预报系统,充分考虑中尺度海-气间的相互作用,即大气低层风场驱动海浪并影响海浪状态变化,海浪通过与波龄密切相关的海表粗糙度和海洋飞沫来改变海气间动量、感热和潜热交换从而实现对大气的反馈.文中利用该耦合预报系统对发生在东南沿海的"威马逊"台风过程进行数值试验,重点分析海表粗糙度和海洋飞沫两个耦合因子对台风数值预报的影响.主要结论是:在台风高海况下,海浪引起的海表粗糙度和海洋飞沫的增加对台风数值预报影响均较为显著.海表粗糙度加大了海气间动量通量(摩擦作用),其阻碍台风的发展,但对台风路径预报影响不大;海洋飞沫贡献的感热和潜热为台风发展提供能量,从而使台风强度增强,降水显著增加,并使台风路径预报更加接近实况;两者共同的作用,使台风强度增强,台风路径预报也更为合理.     

0601号强台风"珍珠"移动路径分析

台风的移动路径是受多因素影响的,用常规天气图、卫星云图和CINRAD探测资料分析,并通过散度场、涡度场、能量场以及海温场等资料,对0601号强台风"珍珠"移动路径综合分析,得出了一些能反映与台风移动路径相关信息,对台风路径的短期分析预报及短时预报有参考意义。     

广东“威马逊”过程致灾因子的分析与风险区划

选取台风"威马逊"影响期间广东21个地市观测站的风雨资料,利用层次分析法和加权综合评价方法对广东省进行台风致灾因子风险分析,并应用GIS技术绘制广东地区致灾因子风险区划图,将灾害等级划分为:高风险区、较高风险区、中风险区和低风险区。结果表明:台风"威马逊"对广东的灾害危险性分布从粤西沿海-中部区域-北部山区呈现出阶梯状递减的趋势,其中湛江处于高度风险区,珠三角处于中度风险区;粤西沿海地区的危险性大于粤东沿海各县市;粤西北和粤东北地区的危险性相当。     

资料同化对2017年登陆广东沿海台风的短期降水与路径预报影响

利用华南精细数值天气预报模式,设计了无同化资料(CTRL)、同化雷达反演水汽(EXP1)以及同化雷达反演水汽、地面和探空资料(EXP2)三个试验,对2017年登陆广东沿海的四个台风降水预报与路径预报进行模拟,以评估资料同化对登陆台风短期降水预报、路径预报的影响。分析结果如下:雷达反演水汽同化后对未来24小时降水预报技巧均有正的改善,对台风路径预报影响不大;在此基础上同化地面、探空资料后对台风路径预报有改进,对降水预报改进不明显(与EXP1比)。通过诊断分析台风“玛娃”,发现模式初值场水汽的增量配合对流上升区有利于短时间内成云致雨,从而提高短时降水预报;地面及探空资料同化有利于登陆台风的短时路径预报。      

不同资料同化对登陆台风菲特(2013)短时预报的影响研究

为定量评估地面、探空、飞机报、卫星辐射亮温、雷达反射率及径向风等不同观测资料同化对台风预报性能的影响,本文以2013年严重影响我国的登陆台风菲特为例,利用WRF模式与GSI-3DVAR同化系统开展观测系统试验(OSE)研究,探讨了不同类型资料同化对"菲特"(2013)路径、强度、形势场和降水短时预报的相对贡献及可能影响机理。结果表明:(1)不同类型资料同化对模拟结果贡献程度有明显差别,其中探空、雷达反射率和飞机报对模拟结果有较大影响,分别"拒绝"这三种资料后模式模拟的高空各要素均方根误差分别上升约54.8%~62.0%、9.2%~16.5%和6.1%~6.4%。(2)对于不同的台风预报效果评估参数,各类资料的贡献率大小排序不同。对高空场和台风路径模拟影响较大的是探空和飞机报,对台风强度模拟影响较大的依次是雷达径向风、反射率、探空和飞机报,而对降水模拟影响较大的依次是雷达反射率、探空和飞机报。(3)各类资料对降水模拟的贡献率随时间变化不同。雷达反射率资料对降水的贡献随着模式积分时间明显下降,而飞机报、探空资料等对降水的贡献在模式积分3 h之后开始出现。(4)资料同化对降水模拟的改进与其对台风路径、水物质及强度模拟改进有关,因此影响高空场、台风路径和强度较大的雷达反射率、探空和飞机报资料,也是对降水模拟贡献较大的资料。     

不同初始场资料对台风“桑美”数值模拟的影响

以2006年超强台风"桑美"为个例,分别以GFS(全球预报系统)再分析资料和JMA(日本气象厅)区域客观再分析资料为初始场,利用中尺度模式WRF(Weather Research and Forecasting Model)对台风"桑美"进行高分辨率数值模拟,分析不同初始场资料对台风内部结构和移动路径的影响。结果表明:对于500hPa高度场和850hPa水汽、风场等预报,GFS再分析资料和JMA区域客观再分析资料均能较好地把握台风整体的流场形势。从700hPa风场、近地面风速、降水、雷达反射率、最小海平面气压和最大风速等模拟效果来看,JMA区域客观再分析资料均优于GFS再分析资料。对于台风路径的预报,前15h内JMA区域客观再分析资料较GFS再分析资料要好,而15h之后,以这两种资料作为初始场的台风预报路径与实况均有较大偏差。     

超强台风“威马逊”与“达维”进入北部湾强度变化对比分析

利用常规气象资料、NCEP 1°×1°再分析资料,采用天气学诊断分析方法,对超强台风＂威马逊＂（1409）和＂达维＂（0518）登陆进入北部湾前后强度变化特征差异进行对比分析,结果表明：（1）500 h Pa副高快速加强,850 h Pa季风急流和越赤道气流汇合卷入到台风环流中,台风移向的下游区域高低空（200—850 h Pa）垂直风切变小,南海北部海温偏高等是＂威马逊＂和＂达维＂登陆海南岛前在近海突然加强的有利条件。（2）从琼州海峡进入北部湾,摩擦消耗小,是＂威马逊＂进入北部湾后,强度下降小,仍维持超强台风级别的主要原因;而从海南岛中部西移进入北部湾,摩擦消耗大,是＂达维＂进入北部湾后,强度下降大,从超强台风降为台风级别的主要原因。（3）动能收支诊断分析显示,地形摩擦对动能的耗散主要集中在边界层内（800 h Pa以下）,＂威马逊＂在超强台风阶段耗散作用最大,进入北部湾之后摩擦耗散减小,而＂达维＂则因横穿海南岛进入北部湾动能的摩擦耗散较大。     

相似路径两台风(1513和1521)引发浙江暴雨成因对比分析

利用自动站资料、常规资料、卫星云图资料、融合降水资料以及NCEP再分析资料对2015年给浙江造成严重影响的两个相似路经台风"苏迪罗"和"杜鹃"的暴雨成因进行了对比分析,发现"苏迪罗"和"杜鹃"影响期间浙江降水主要是由台风本体和外围螺旋云带造成。"苏迪罗"影响前后有充足的水汽输送,靠近台湾到再次登陆期间移速缓慢以及其登陆后减弱缓慢,影响浙江时间增长,是"苏迪罗"降水和影响范围要强于"杜鹃"的主要原因。"苏迪罗"影响时,台州北部、宁波地区强降水主要是由台风本体以及其减弱后的残留云系持续北上造成;"杜鹃"影响前宁波地区降水是由副高边缘不稳定云团造成,影响时其降水是由台风本体螺旋云系以及其残留云系与副高南侧不稳定云团共同造成。从物理量场分析发现,"苏迪罗"影响时温州南部和宁德北部交界区域水汽通量散度负值中心区和垂直速度负值区维持时间较"杜鹃"要长,导致其降水主要集中在浙南;"杜鹃"影响时宁波地区垂直速度负值中心维持时间和强度则较浙南地区要强,导致其降水主要集中在浙东北。水汽通量散度中心以及垂直速度负值中心对暴雨落区有一定的指示意义。另外,浙江复杂的地形进一步加剧了暴雨落区的不均。     

湿Q矢量释用技术在登陆华东台风定量降水预报(QPF)中的应用研究

利用湿Q矢量对数值预报模式输出的风场、温度场、温度露点场进行动力释用,并考虑地形强迫作用,得到一个独立于数值模式直接预报输出降水场的释用预报降水场即湿Q矢量释用(Q~MVIP)技术。结合2010—2014年汛期(6—9月)登陆我国华东14个历史台风降水实况资料以及华东区域中尺度模式(基于WRF V3.1)(简称WRF模式)预报产品,统计检验分析了Q~MVIP技术对登陆台风降水的定量预报能力。结果表明,Q~MVIP技术较WRF模式明显改善了对25.0 mm·(24 h)~(-1)以上及50.0 mm·(24 h)~(-1)以上降水的定量预报能力。进一步结合"菲特"台风(2013)登陆前后所引发的24 h累积降水场进行比较分析发现,Q~MVIP技术对台风暴雨落区、强度的反映能力均优于WRF模式。这表明,湿Q矢量释用技术可以在一定程度上弥补现有数值预报模式对登陆台风定量降水预报(QPF)能力的不足。     

云迹风资料的三维变分同化及对台风预报的影响试验

主要研究云迹风资料对三维变分同化分析场及台风预报的影响。首先分析了不同通道和层次的静止气象卫星云迹风产品的误差特征；然后，把云迹风资料放到GRAPES三维变分同化系统中进行同化，通过将不同观测类型资料的同化结果进行对比，探讨了红外通道和水汽通道云迹风资料对数值预报分析场的影响；最后，把同化后的分析场作为初始场，用WRF模式对2002年“森拉克”台风做24小时预报实验。结果表明，不同通道和层次的云迹风资料具有不同的误差特征；云迹风资料可以提高分析场和预报场中风压场的质量；而且在台风预报试验中可以更准确地预报台风的路径和降水。