热带风暴艾云尼持续性强降水成因分析

以热带风暴艾云尼(1804)为研究对象,利用常规、非常规观测以及NCEP分析资料等探讨了"弱"台风的持续性强降水成因。大尺度环流背景导致"艾云尼"引导气流很弱,台风移速缓慢,长时间维持在我国近海。南海季风爆发初期的异常强西南季风和台风马力斯(1805)的偏东急流将水汽、动量持续向台风环流输送。净水汽收支诊断显示:台风影响前期,水汽主要来自南边界;后期,东边界水汽流入增加,维持了台风环流的持续性水汽输入,造成广东沿海水汽通量辐合及高湿、高能环境条件的持续。广东沿海长时间维持较强东南向岸风,在海岸线及沿海地形作用下低层辐合持续,叠加高空辐散,为强降水的持续产生和中尺度对流系统的触发提供了有利动力条件,对流层低层东南风风速增强与降水量陡增吻合较好。台风中尺度对流系统活跃,伴随5个阶段的中尺度对流雨带的发生、发展。沿海地区对流不断新生、中尺度螺旋雨带发展、台风本体降水和外围中尺度对流雨带的叠加以及两条暖湿输送带中海上对流的移入等,共同造成广东沿海中尺度对流系统的持续存在和持续性强降水的产生。     

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。      

台风“玲玲”引发浙江北部暴雨过程的诊断及雷达特征分析

利用常规探测、高空探测、区域自动气象站、多普勒雷达和风廓线雷达等资料,分析了2019年9月5日18时—6日04时在湖州安吉、杭州余杭、杭州临安等地发生的一次台风暴雨的大尺度环流特征、物理量场及雷达特征。结果表明:(1)暴雨是在西风槽、台风等有利的大尺度环流先后发展、稳定维持的情况下,由中尺度切变线触发而产生的强降水。(2)浙江西北部、安徽东南部、江苏南部等地的动力条件、不稳定层结、水汽条件等物理量场均有利于强降水的发生。(3)风廓线雷达能很好地探测出低层中尺度切变线,其探测资料能反映切变线随时间的推移而发生西移及演变的过程,能反映两次中尺度切变线产生机理的不同,对强降水有很好的反映。     

远距离台风“浣熊”（2008）和“榕树”（2011）暴雨过程对比分析

利用NCEP 1°×1°再分析资料、地面高空常规观测资料、中尺度自动气象站等资料,对2011年10月13日(简称"榕树"过程)和2008年4月19日(简称"浣熊"过程)台风与中纬度系统相互作用产生的江西省南部暴雨个例进行对比分析。结果表明:1)"浣熊"过程为台风与西风带低槽结合产生的系统层状云降水。"榕树"过程是台风倒槽与西风槽相互作用,槽前云系与台风倒槽云系结合诱发中尺度对流云发展的对流性降水。2)"榕树"过程期间,仅有一条由台风东侧的偏南气流形成的水汽输送带,但江西省南部一直位于水汽辐合中心。"浣熊"过程虽有台风东侧的偏南气流和孟加拉湾的西南气流2条明显的水汽输送带,但江西省南部位于水汽辐合区的边缘,水汽辐合强度稍弱。3)"榕树"过程强降水发生期间,从地面至400 h Pa高度有正涡度柱的维持。"浣熊"过程近地层至边界层系统发展不明显,近地层辐合抬升力条件稍弱。4)"榕树"过程的热力不稳定作用更大,造成降水的对流性更强。"浣熊"过程有低空急流建立加强,暴雨范围更大。5)"榕树"过程由于有高空急流的抽吸作用以及地面中尺度系统生成,形成南北两支次级环流圈,更有利于上升运动的维持。     

“云雀”残涡影响下豫西南一次大暴雨过程特征分析

受第1812号台风"云雀"残余环流影响,2018年8月5日凌晨到上午,河南南阳、平顶山、洛阳交界一带出现了3 h雨量超过180.0 mm、小时雨量达到69.4 mm的极端强降水,常用的全球模式和中尺度模式均未能给出暴雨提示。利用常规气象观测资料,风云2G、风云4A卫星资料,南阳站雷达和NCEP再分析资料,对此次大暴雨过程进行对流初生和中尺度特征分析,探讨这种弱环流背景下产生的局地大暴雨的物理过程和触发维持机制。结果表明:1)这次大暴雨过程是"云雀"台风残余环流沿副高边缘西移过程中,在伏牛山、大方山的喇叭口地形强迫下形成边界层中尺度辐合线,触发了强对流。2)降水过程的时间和强度与边界层形势演变对应较好,业务中需加强对边界层的关注。3)强降水出现在中尺度云团后部的TBB梯度大值区,位于喇叭口地形的南缘,不断有中尺度对流云团生成。4)大暴雨是以暖云为主的强降水过程,出流较弱,具有低质心、高效率的特点。强降水开始时,对流发展高度不高,与雷达相比,FY4A卫星没有提前发现这次过程的初生对流。     

台风“艾云尼”引发广州机场强降水的模拟

利用WRF模式的模拟结果,结合观测资料对1804号台风“艾云尼”造成广州机场强降水的天气过程进行分析。试验模拟结果表明:850 h Pa以下台风东侧低空急流的水汽输送为台风的维持和强降水的发生提供了非常有利的水汽条件。东北气流与偏南暖湿气流在台风东北侧汇合造成的边界层辐合抬升是引发机场第1阶段强降水的动力机制。在台风整体减弱过程中,其东南侧的正涡度带在有利的水汽输送配合下触发了新螺旋雨带的形成,造成了机场第2阶段的强降水,试验模拟出的螺旋状正涡度带和强对流单体对预报有一定的指示意义。     

一次远距离台风暴雨中尺度对流系统的分析

利用多普勒雷达、气象卫星、自动气象站等监测数据以及NCEP/NCAR再分析资料,对安徽省一次远距离台风暴雨中尺度对流系统的环流背景、内部结构及其演变进行了系统分析。结果表明:1)低层台风外围偏东气流的输送使得暴雨区增温增湿,进而增强中纬度大气的不稳定度;西风槽前的上升运动有利于暴雨区低层辐合的加强和垂直运动的发展维持。2)强降水过程主要由两个β中尺度对流系统造成,在暴雨区上空β中尺度对流系统的新生维持是强降水维持较长时间的重要原因。3)雷达回波和地面要素场上,强降水表现为两个β中尺度的对流系统的生成发展,中尺度对流系统锋生的原因虽各有不同,但对流的发展与地面中尺度辐合线和加强的中尺度低压有关。γ中尺度的强对流单体是造成局地降水峰值的直接原因。4)两段强降水的出现都表现出中纬度系统和台风外围气流的相互作用,低层冷空气的触发以及西风槽前暖湿气流的加强都会使降水有明显的增幅。5)雷达速度场上,β中尺度对流系统的加强和低层暖湿气流的加强紧密相关。γ中尺度对流系统的生成则是由速度场上小尺度的风速辐合造成。     

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。     

“海棠”影响河南降水雷达回波和中尺度雨团对比分析

使用郑州714CD雷达观测资料，以及2005年刚建立起的河南省乡镇雨量站网资料，配合河南省自动站资料，对0505号台风海棠造成的河南省大范围暴雨、局部特大暴雨过程进行了分析，总结出强降水回波区早于中尺度雨团1个小时左右生成，中尺度雨团早于降水回波减弱消失，稳定少动的强降水回波有利于中尺度雨团的产生和发展；多普勒速度场上，中尺度系统存在的地方有利于强降水回波发展和维持，也有利于中尺度雨团产生和发展；受持续不断45dBz左右强降水回波影响，构成“列车效应”，可造成暴雨甚至是大暴雨过程；对于大范围降水回波，依据乡镇雨量图上中尺度雨团活动规律，分析速度场上中尺度系统如逆风区、辐合区、大风区（低空急流），可以准确预报暴雨落区，发布暴雨预警信号。     

台风“泰利”过后汕尾特大暴雨过程的成因分析

利用常规气象资料、中尺度自动站观测资料、NCEP 1°×1°分辨率再分析资料以及多普勒雷达资料等,对2012年6月21—23日汕尾地区连续性强降水过程进行了分析。结果表明:低层辐合、高层辐散、中尺度切变以及中层气旋性环流的相互配合触发了该次特大暴雨过程;前期不稳定能量的积累为强降水的发生提供了十分有利的条件;垂直上升运动有利于水汽的输送,低层辐合、高层辐散的形势场配置有利于上升运动的维持和水汽的抬升;地面中尺度辐合线的移动演变对强降水的持续时间和降水落区有较好的指示作用;中低层垂直风切变的增大、速度场的辐合有利于强单体风暴的形成和发展;南海夏季风随台风活动的演变对于预报暴雨的发生时间和强度有较大的指示作用。     

一次强降水过程的多尺度环流背景及成因分析

利用NCEP再分析资料、ERA5再分析资料和自动站逐小时观测资料对2014年7月19日影响黑龙江省西部中尺度对流过程的天气尺度、中尺度环流背景及地面要素演变特点进行分析。结果表明:此次强降水过程是在台风与西风带系统远距离作用的背景下,由高空急流、冷涡、低层切变线与冷锋相互配合产生的。过程持续时间短、强度大、局地性强。副高外围偏南风引导远距离台风携带的暖湿气流向东北地区输送,与高空冷涡后部干冷空气配合,形成低层暖湿高层干冷的不稳定层结,为中尺度对流系统的发生发展提供了有利的环境条件。冷锋和喇叭口地形的辐合抬升相互配合,使暖湿气流抬升,冲破中层抑制,触发对流,使前期累积的不稳定能量释放。高空急流的辐散和通风作用使上升运动和不稳定层结维持,降水持续,且强度增强。受干冷空气卷入和强降水粒子蒸发的影响,系统后部出现较强冷池,使强降水同时伴有雷暴大风。随着系统后部冷池及冷空气主体的抬升,暖湿空气抬离地面,过程结束。     

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。     

一次复杂地形暖区强降水的特征及触发机制分析

利用常规观测资料、地面自动站降水资料、FY-2E云顶亮温资料及NCEP 1°×1°逐6 h再分析资料,对2012年8月16日20时—18日08时副高边缘复杂地形暖区强降水过程的环流背景、环境条件、中尺度特征及其触发机制进行分析。结果表明:暖区强降水发生在四川盆地与青藏高原东坡的过渡带上,呈狭长带状,小时降水中心与MCS云团TBB梯度大值区对应较好。在南海台风西行及副高位置稳定的环流背景下,稳定的副高和近地层热低压阻止了西风带低值系统和地面冷空气影响龙门山地区,使大气高能高湿状态得以维持。同时冷、暖平流在龙门山上空交汇,使得大气层结不稳定性增强。龙门山对台风"启德"东北侧东南气流的强迫抬升最终触发暖区强降水。     

引起“碧利斯”强降水的MCS数值模拟研究

利用多种观测资料和数值模拟,对0604号强热带风暴碧利斯登陆后在湖南、广东等地引发强降水的中尺度对流系统活动特征进行了分析.结果表明,在"碧利斯"登陆后西行减弱过程中,由于西南季风的持续维持,"碧利斯"减弱后的低压环流中仍保持有强降水所需的充足水汽供应,造成局地强降水的MCS十分活跃.ARPS模式较好地模拟了7月15日发生在湖南南部的中尺度降雨过程,并揭示出"碧利斯"变性过程中,环境风场垂直切变结构强迫的次级环流决定了MCS活动特点,同时利用湿Q矢量诊断了低压次级环流的垂直运动特征.造成这次强降水过程的MCS在台风低压切变线以北的偏北潮湿气流中生成发展,低层偏北急流造成的动力辐合效应、对流不稳定性层结的建立是MCS在湖南南部迅速发展的重要原因.     

荔波县一次强降水过程分析

利用常规资料、雷达回波等资料,用天气学原理及中尺度分析方法,对2009年6月9日发生在荔波的一次强降水过程进行分析,结果发现:此次强降水过程对应的物理量场上有明显的高湿区、垂直上升运动区、中尺度辐合带和辐合系统存在。说明中小尺度系统的存在是强降水产生、维持发展的必要条件。     

伊犁地区一次罕见特大暴雨中尺度系统的数值模拟

利用自动气象站观测资料、FY-2G卫星TBB资料和NCEP/NCAR再分析资料,针对2016年6月16—17日伊犁地区的一次罕见强降水过程,在天气形势和中尺度系统分析基础上,借助WRF模式高分辨率模拟资料对强降水的形成过程进行细致分析。结果表明:中亚低槽、高空偏西急流、低空切变线和辐合线是此次强降水过程的主要天气系统。多个中尺度云团受伊犁北部天山地形抬升作用,长时间维持在沿天山地区,并持续产生强降水。模拟结果显示,不断移至北部沿天山地区的中尺度对流单体是造成此次伊犁地区强降水的直接中尺度系统,其发生发展与低空急流、低层风场辐合和地形有密切关系。低空急流增强引起动力辐合增强,触发不稳定能量释放,加之地形抬升,使得垂直运动维持并快速发展,并在有利的水汽条件配合下引发低层辐合线附近对流系统加强,导致伊犁北部沿天山地区出现强降水。     

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.     

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。     

“0713"山西短时强降水天气的潜势及触发条件分析

利用常规观测资料、NCEP 1°×1°再分析资料、FY-2G卫星逐时TBB资料、多普勒雷达及自动站资料,对2018年7月13日夜间出现在山西东南部的短时强降水天气进行了潜势及触发特征分析。结果表明:副高外围的强劲西南气流为本次短时强降水过程提供了充沛的水汽条件;"上干冷下暖湿"的层结结构与"高层冷平流、低层暖平流"的温度差动平流提供了强对流发生发展所需的能量条件;上升运动的形成和维持有利于不稳定能量的释放和增强。地面β中尺度辐合线发展为β中尺度涡旋,激发β中尺度对流云团的合并与加强;大于等于35 dBZ的β中尺度带状回波中镶嵌的γ中尺度对流单体,在500 hPa西南气流的引导下,形成高度组织化的多单体线状回波缓慢移动是形成局地短历时强降水的直接原因。     

冷空气影响台风暴雨的中尺度分析及数值模拟

利用常规探测资料、NCEP/NCAR 1°×1°6 h间隔的FNL再分析资料、NCEP GFS 0.5°×0.5°6 h间隔资料、多普勒雷达和中尺度地面自动站资料,对2014年"麦德姆"台风暴雨对流系统的天气背景、触发机制以及生消演变过程进行分析,并用中尺度数值模式WRF进行侵入冷空气强度的数值敏感性试验。研究结果表明:(1)强降水发生在"麦德姆"北上变性的过程中,冷空气的侵入使得台风热力结构改变,台风外围的大气斜压性增强,层结更不稳定,有利于中尺度对流系统发生发展。(2)对流系统的触发首先是由边界层内冷空气侵入造成的,冷空气与暖空气的对峙使得江淮东部辐合加强、降水回波稳定少动。(3)数值敏感性试验结果表明,冷空气侵入使台风外围层结更加不稳定,有利于产生深厚的垂直运动,使中尺度对流系统的生命史长、强度强。若入侵冷空气过弱,对流系统中的垂直运动弱,对流强度弱;若入侵冷空气过强,虽然对流系统中能发展出强的垂直运动,但垂直运动维持的时间短,中尺度对流系统的生命史短,不利于产生持续性强降水。