台风“山竹”登陆结构变化及造成广西强降水异常分布的成因分析

利用地面加密自动站观测资料、多普勒天气雷达及NCEP格点再分析资料,对2018年第22号台风“山竹”登陆前后环境场、动力热力场结构变化特征进行了分析,并初步探讨台风造成广西强降水分布异常的成因。(1) 200 hPa南亚高压稳定维持、西南季风与越赤道气流、西太平洋气流卷入提供水汽和能量是台风登陆后强度减弱缓慢的重要因素。(2)台风登陆移入广西过程中,其中高层θ_se漏斗状结构、正涡度柱状结构维持,东侧和北侧低层有深厚入流辐合上升,高层有明显出流。(3)水平风场的不对称分布导致台风东侧到北侧存在明显的风向切变和风速辐合,出现垂直螺旋度正值中心和强水汽辐合区,对应有螺旋对流回波带发展、维持,这可能是“山竹”强降水出现在台风偏北侧的重要原因。(4)云贵高原冷空气的侵入加剧了热力不稳定,加上地形抬升增幅作用,导致桂北和桂西持续强降水。(5) “山竹”降水分布与低层湿位涡负值区有较好对应,强降水主要出现在湿正压项(MPV1)负值中心附近和MPV1负值区与湿斜压项(MPV2)正值区相叠加的区域。      

豫北一次区域性大暴雨的数值模拟分析

利用NECP 1°×1°6 h再分析资料和WRF中尺度数值模式对2006年7月2-3日豫北区域性大暴雨过程进行数值模拟,并用模拟结果对该过程作中尺度分析.结果表明:暴雨中尺度系统发展和维持期间,基本上是强涡度区对应强辐合区,使得垂直对流运动发生发展,为强降水发生和持续提供了动力条件;θse值大小和实况降水强弱演变对应关系很好,θse值越大,实况降水越强,反之,实况降水越弱;豫北地区出现强降水时,水汽通量中心位于豫南且分布在西南急流轴上,豫中南部始终维持一条明显的水汽输送带,水汽被源源不断地输送到豫北地区;豫北地区处于明显的水汽辐合区,强辐合区有一自西向东的移动过程,与实况强降水过程演变趋势一致;大暴雨区域上空从低层到对流层顶层垂直螺旋度均为正值,且强降水时段与螺旋度最强时段对应关系很好,降水峰值与正螺旋度中心出现时间吻合.     

麦莎台风造成冀东大暴雨的数值模拟和诊断分析

2005年第9号台风麦莎登陆后减弱为热带风暴, 受其影响, 8月8—10日河北东部地区出现大暴雨天气过程。采用中尺度数值模式MM5对这次过程进行了模拟, 对模拟结果进行了综合分析。结果表明:暴雨区上空有准饱和且深厚稳定的湿层, 低层强烈辐合与高层辐散互相配合, 强降水区与散度和垂直上升中心有很好的对应关系; 台风东部暖、西部冷, 中低层偏东风急流将海洋上的高能量暖湿空气向暴雨区输送; 局地螺旋度的极大值中心对未来强降水区有一定的指示作用, 强降水区发生在风暴相对螺旋度的大值中心或其东南部的等值线密集区域。     

AERE台风远距离降水形成机制分析

应用螺旋度、湿位涡理论,计算1°×1°的NCEP再分析资料,对0418号台风艾利造成河南东部大暴雨过程作诊断分析,探讨这次暴雨天气发生、发展的热力学和动力学机制。结果表明,台风倒槽外围的东南急流为暴雨提供了水汽条件和热力条件,台风倒槽顶部的强辐合作用则是暴雨发生发展的动力机制;由于弱冷空气从低层侵入,暴雨区MPV1由负值转变为正值,导致了垂直涡度加强,促进了降水的发展。因此弱冷空气的侵入在一定程度上增加了降水量;而925hPa垂直螺旋度大值带的移动和发展能示踪倒槽位置,又对暴雨落区有较好的指示意义;暴雨发生时暴雨区处于负的MPV1大值区。     

青藏高原东侧一次区域性暴雨天气过程分析

2002-06-08-09，青藏高原东侧的陕西省及四川省东北部遭遇一次暴雨-特大暴雨过程，通过对此次大降水过程的高低空环流形势、次天气尺度Ω系统水汽条件及垂直速度、水平散度等物理量分析，发现此次暴雨过程高低空气形势符合陕西前汛期暴雨特征，干冷空气明显，可在850hPaθse图上看到次天气尺度Ω系统，基本物理量反映出低层有湿舌和水汽辐合区，暴雨出现前有能量聚集。     

20120705河南省区域性暴雨中尺度特征分析

为研究区域性大暴雨的特征与机理,利用NCEP资料、常规探空资料、卫星云图、雷达及区域站观测资料对2012年7月5日河南省区域性大暴雨过程进行了诊断分析.结果表明:在低槽及副热带高压影响下,低空切变线、低空急流与地面中尺度辐合线相互作用产生了此次区域暴雨过程.冷空气的移动、对流层深厚的西南急流、中尺度辐合以及切变的形成和发展,对强降水有很好的指示作用.700 hPa等压面上正垂直螺旋度中心的移向和强度变化与降水落区及趋势变化有很好的对应关系,对区域强降水的落区有一定的指示意义.研究结果为改进区域大暴雨预报提供了有益的信息.     

影响桂西南的两次台风暴雨成因对比分析

采用NCEP2.5*2.5资料的诊断分析方法,对路径相似的0103号台风“榴莲”和1409号台风“威马逊”的路径成因和暴雨成因差异进行分析对比得出:副热带高压势力强盛,副热带高压呈东西带状分布,台风将稳定向西北偏西方向移动,而“北槽南涡”形势的出现将有利于台风暴雨维持或增幅;活跃的西南季风环流和水汽输送带对台风在桂南地区的强降水出现产生重要的影响;台风过程中垂直螺旋度极大值中心和降雨量有密切关系,垂直螺旋度中心值减弱越快,差值越大,则表明单位时间内系统释放的能量越大,造成降水越强.     

Mangkhut（1822）台风飑线在江西的影响过程分析

主要利用常规气象资料和NCEP 1° ×1°再分析资料,对2018年22号超强台风Mangkhut在江西引发的飑线天气过程进行分析.结果表明:飑线在台风和副热带高压间的湿区生成,台风为此次飑线提供了有利条件.台风外围的低空急流输送充沛水汽,较强的对流有效位能和持久的地面辐合线使得初始离散对流单体组织发展成为台风飑线,而较强的低空垂直风切变为飑线的进一步发展提供了动力条件.江西省中南部中层入流环境及地面冷池等有利于雷暴大风的生成,江西省北部深厚的湿层和强烈的垂直上升运动等利于短时暴雨的发生.     

台风“尤特”(1311)暴雨的数值模拟及螺旋度诊断分析

为了研究台风暴雨的环流特征,利用NECP/NCAR 1°×1°再分析资料,应用中尺度WRF模式对"尤特"进行数值模拟。模拟结果表明,副高的位置、西南季风急流的水汽输送和大尺度辐合是造成华南地区大范围暴雨的重要原因。利用模拟结果,对台风暴雨的垂直螺旋度特征的进一步研究后指出,垂直螺旋度能很好地反映低层大气辐合、高层大气辐散的垂直结构,螺旋度大值中心的位置与台风暴雨落区有较好的对应关系,螺旋度迅速增大预示着降水急剧增加,对台风暴雨的强度和落区预报有较好的指示作用。     

新疆哈密“7·31”极端大暴雨过程成因分析

2018年7月31日哈密市出现了一次极端大暴雨天气过程,持续强降雨造成了重大人员伤亡和财产损失。利用NCEP再分析资料、地面常规气象观测资料、区域加密自动站降水资料和FY-2G红外云图TBB资料,对此次极端大暴雨进行诊断分析。结果表明:极端大暴雨发生在有利的大尺度环流背景下,南亚高压双体型建立,东部中心强且位置偏北,西太平洋副热带高压较常年明显偏西偏北;高低空急流在暴雨区上空垂直方向形成耦合形势,加强了暴雨区上升运动的维持和水汽的垂直输送;850～200 hPa强盛的偏南暖湿气流为暴雨提供了充足的水汽和动力条件;低层高温高湿,强风速辐合及特殊地形抬升触发对流不稳定产生,为极端大暴雨提供热力和不稳定能量条件;强降水发生在对流云团边缘TBB等值线密集的梯度最大区域,越接近TBB中心梯度最大处,雨强也越大。数值预报产品具有一定的预报能力,但对于降水落区及量级预报偏弱。     

A Numerical Study of the Severe Heavy Rainfall Associated with Typhoon Haitang （2005）

Typhoons landing in the central and north of Fujian Province often seriously impact Zhejiang Province. Much attention has been given to exceptionally torrential rain in the South/North Yandang mountainous regions in the southeast of Zhejiang Province associated with typhoon-landing. Typhoon Haitang （2005） is a typical case of such a category, which landed in Huangqi Town of Lianjiang County in Fujian Province, and meanwhile greatly impacted Southeast Zhejiang. A numerical simulation has been performed with the PSU/NCAR non-hydrostatic model MM5V3 to study the torrential rain associated with Typhoon Haitang. The comparison of simulated and observed rainfalls shows that the MM5V3 was able to well simulate not only the intensity but also the locations of severe heavy rain of Typhoon Haitang, especially the locations of the south/north heavy rain center areas in the South/North Yandang mountainous regions. Meanwhile, the diagnostic analysis has been also carried out for better understanding of the severe heavy rain mechanism by using the model output data of high resolution. The diagnostic analysis indicates that the westward tilt of the axis of vorticity from lower layer to upper layer over the south heavy rain center area and the coupled structure of convergence in the lower layer and divergence in the upper level over the north heavy rain center area, were both propitious to stronger upward motion in the layers between the mid and upper atmosphere, and the secondary circulation induced by the vertical shear of the ambient winds further strengthened the upward motion in the heavy rain areas. After Haitang passed through Taiwan Island into the Taiwan Strait, the water vapor east of Taiwan Island was continuously transferred by typhoon circulation towards South Wenzhou, leading to the torrential rainfall in the South Yandang mountainous region south of Wenzhou. Subsequently~ Haitang moved northwards, the water vapor belt east of Taiwan Island slowly advanced northwards, the precipitation rate obviously enhanced i     

台风“海棠”特大暴雨数值模拟研究

在福建中北部登陆的台风,往往会严重影响浙江,尤其值得注意的是台风引起特大暴雨经常会发生在浙江东南沿海的南雁荡山区和北雁荡山区,2005年在福建省连江黄歧登陆的台风"海棠"(0505)对浙江东南沿海造成严重影响,是这类台风比较典型个例。文中利用非静力模式MM5模拟"海棠"台风在浙东南沿海造成的特大暴雨,模拟结果与实况对比分析表明,模式较好地模拟了台风降水强度和分布,特别是成功模拟出南雁荡山区特大暴雨中心(南部暴雨区)和雁荡山区特大暴雨中心(北部暴雨区);运用高时空分辨率模拟资料对特大暴雨成因进行诊断分析表明,南部暴雨区涡度低层到高层向西倾斜结构和北部暴雨区高低空强辐散辐合的耦合结构有利于形成暴雨区强烈上升运动,环境风场垂直切变产生次级环流进一步加强暴雨区上升运动;暴雨区持续不稳定层结和特殊水汽输送通道为特大暴雨提供热力条件和水汽条件。最后对浙南闽北地形对台风特大暴雨影响进行数值敏感性试验表明,温州南、北雁荡山脉地形等高线与台风水汽输送路径正交是造成特大暴雨的重要原因,地形使暴雨增幅明显,地形越高对暴雨增幅越明显,降水分布更加不均匀。比较台风造成南、北特大暴雨条件,发现两者既有环境风场垂直切变产生次级环流进一步加强暴雨区上升运动、持续不稳定层结以及地形对暴雨增幅作用等相同之处,又有动力结构、维持持续不稳定层结条件以及水汽输送等不同之处。     

台风灿鸿造成浙江东北部大暴雨地形作用的数值模拟研究

利用中尺度非静力数值模式WRF V3.6.1对台风灿鸿(1509)进行了高分辨率数值模拟,模式较好地再现了台风灿鸿的发展演变过程和在浙江东北部产生的强降水。观测资料显示台风接近浙江期间,在东北气流下,浙东北地形的摩擦辐合及抬升作用使得大量的对流云团汇集在台风西北侧,对流系统活跃,是浙江东北部产生强降水的重要原因。控制试验也模拟出了在台风接近陆地时,内核区西北侧存在有组织的、切向分布的小尺度对流系统,由地形强迫产生的降雨量和地形走向一致,迎风坡降雨量增加。通过升降地形,改变土地类型和将杭州湾水体用陆地替换等敏感性试验发现:(1)地形的影响对台风降雨量的增幅最为明显。通过降低地形,台风西北侧小尺度雨带明显减弱,浙江东北地区降水也明显减少。可见地形会影响这些中小尺度系统的结构和演变,引起降水异常变化。(2)大暴雨期间,台风一直维持较强的对称性,具有典型的眼墙和暖心结构。     

2004—07—16河南省特大暴雨过程螺旋度分析

应用螺旋度理论对2004年7月16～17日河南省特大暴雨天气过程进行了诊断分析。结果表明：螺旋度分布低层天气系统有很好的对应关系，暴雨过程中相对垂直螺旋度大值区长轴始终与低层南北向切变线走向一致；大暴雨区与低空水平螺旋度大值区长轴走向一致，且与水平螺旋度梯度≥130m．s^-2的区域基本对应；暴雨首先产生在高湿中心与不稳定能量中心相重叠区域，并随相对垂直螺旋度正值增大而增强，且与水汽输送区相对应。     

川贵渝复杂地形下横槽诱发双涡贵州暴雨过程的数值模拟

青藏高原大地形作用下,西南复杂地形区暴雨天气预报是一个十分重要和困难的科学问题。应用西南区域数值预报业务模式,结合业务常规观测和非常规观测资料,分析了2014年7月15日至17日发生在四川、贵州和重庆复杂地形下的一次由横槽诱发双低涡的贵州暴雨过程,得到:西南区域模式对这次暴雨过程的数值模拟结果与再分析资料有较好的对应关系,尤其是重现了降雨的落区、强度以及盆地涡与贵州涡的发生、发展过程。在暴雨过程中,两低涡垂直发展深厚,上升运动均伸展至对流层顶。涡度收支方面,盆地涡的发展主要源于涡度方程的散度项,而贵州涡的发展除了受散度项的显著影响外,平流项也起着重要作用。由于川渝盆地—云贵高原交界处地形、云贵高原横断山脉延伸区局地地形的作用,区域大气气旋式旋转的加强发展诱发了盆地涡和贵州涡。热力结构上,盆地涡的发生、发展在冷、暖气流交汇辐合区域内,而贵州涡则生成在暖区中,其降雨及加强更多地受到动力过程的影响。川渝盆地—云贵高原特殊的北低南高地形使高纬度干冷气流与低纬度暖湿气流交汇,形成强的上升运动,引发了盆地涡发展及其暴雨天气。云贵高原贵州特殊的西高东低地形导致来自低层的暖湿气流只能沿横断山脉边缘绕流,进入贵州西部的偏南气流与来自盆地涡西侧的偏东北气流汇合作用形成贵州涡,引发贵州暴雨天气。因此,局地地形与环流的相互作用是贵州涡生成及其引发暴雨过程的重要原因。      

一次海南秋季台风暴雨的特征和成因分析

利用ECMWF再分析资料、TRMM-3B42降水资料及FY2E卫星TBB资料综合对2013年一次海南秋季台风“海燕”的暴雨特征及成因进行了诊断分析。结果发现:(1)台风内的中尺度云团是造成海南大暴雨的直接影响系统, 地形抬升作用和弱冷空气的入侵加剧了海南大暴雨的强度, 暴雨中心落在五指山迎风坡; (2)偏南气流和东南气流的辐合及低空急流的存在是触发和维持大暴雨的有利条件; (3)暴雨产生在θ_e面陡峭密集区, 陡立密集导致了倾斜涡度发展。MPV1和MPV2与强降水有很好的对应关系, 暴雨发生时, 对流层低层MPV1 < 0, 同时MPV2>0;(4) 850 hPa垂直螺旋度正值区对未来6 h强降水落区有很好的指示意义。      

海陆风环流在天津2009年9月26日局地暴雨过程中的作用

利用常规天气资料、地面加密自动站资料、天津中尺度模式产品资料以及卫星云图和多普勒雷达等资料,对2009年9月26日出现在天津地区的局地暴雨过程进行天气学、动力学诊断分析和中尺度分析.结果表明,本次暴雨的天气尺度主要的影响系统是500 hPa高空槽,中尺度系统是由海陆风环流形成的地面中尺度辐合线.降水前天津市具有较好的热力不稳定条件,较好的能量储备,有利的动力条件,一定量级的水汽辐合,边界层的东风将渤海的水汽输送至天津市,是本次过程的主要水汽来源.天气尺度的积云对流与海风锋的碰撞触发不稳定能量的释放,引发第一阶段的强降水,边界层东风急流再度加强所产生的抬升效应引发第二阶段的降水.中尺度切变线通过提供带状辐合上升运动起着胚胎和组织积云对流的作用,使得降水回波和对流云团沿中尺度切变线发展、加强和移动,产生了明显的列车效应,导致了这场历史罕见的秋季局部暴雨过程,也充分凸显出海陆风环流对本次暴雨的重要作用.     

动力因子对2006“碧利斯”台风暴雨的诊断分析

本文利用2006年登陆台风"碧利斯"暴雨过程高分辨率数值模拟资料, 结合湿热力平流参数、广义对流涡度矢量垂直分量、水汽螺旋度、热力螺旋度、散度垂直通量、热力散度垂直通量、热力切变平流参数和 Q *矢量散度等8个动力因子, 对"碧利斯"台风暴雨进行诊断分析。结果指出:(1)8个动力因子在"碧利斯"台风强降水区均表现为强信号, 其中, 水汽螺旋度、热力螺旋度、散度垂直通量、热力散度垂直通量等动力因子与降水强度的相关系数均达0.99以上, 与总云水物质的相关系数也均达0.97以上, 而热力切变平流参数与上述二者的相关系数最低, 达0.5左右;(2)8个动力因子中, Q *矢量散度随降水强度先增大后减小, 与"霰融化成雨水造成雨水增长"微物理过程随降水强度的变化相似, 热力切变平流参数随降水强度呈现"增大—减小—再增大"的变化特征, 而其他6个动力因子均呈现单调增长趋势, 与"雨水碰并云水造成雨水增长"微物理过程随降水强度的变化相类似;(3)总体看来, 水汽螺旋度、热力螺旋度、散度垂直通量、热力散度垂直通量4个动力因子与降水强度及雨水收支相关的总的云微物理过程转化率对应更好, 因此, 对降水的指示意义也更好。     

9012台风倒槽结构与暴雨中尺度系统

利用高空资料、地面资料和红外卫星云图资料,对发生在浙江中北部的9012台风倒槽暴雨的机制进行分析,揭示了该台风倒槽的结构和暴雨的环境场。并进一步研究了产生暴雨的中尺度暴雨云团及其周围的垂直气流分布与地面降水的对应关系。对暴雨云团所对应的高、中、低(地面)层系统亦进行了分析。     

A Study on Typhoon-Induced Rainfalls over Beijing: Statistics and Case Analysis

Based on the Shanghai Typhoon Institute (STI) Typhoon Year Book and typhoon precipitation data, Japan Meteorological Agency satellite TBB data, and National Centers for Environmental Prediction (NCEP) reanalysis data, the climatic characteristics of rainfalls in Beijing associated with typhoons were analyzed for the period 1949–2006, and two typhoon cases with remarkable differences in rainfall intensity over Beijing were compared and diagnosed. The 58-yr statistical results show that rainfall events associated with typhoons occurred in Beijing about once every three years during June–September. These typhoons were mainly active in the region 20?–50?N, 109?–128?E and most of them moved northwestward while the others turned to the northeast. The typhoon rainfall over Beijing in general sustained for 2–5 days. Typhoon centers were usually located in the areas from Jiangxi to Anhui, the Yellow Sea, or near Beijing, when rainstorms occurred over Beijing. Case study indicates that the 2-day torrential rainfall event that happened in Beijing in 1984 was due to the interaction between Typhoon Freda (8407) and a westerly trough, while only a medium-strength rainfall event occurred in Beijing in 2005 in spite of the dominating cyclonic circulation of Typhoon Matsa (0509) directly over Beijing. It is found that both Freda and Matsa underwent extratropical transition and possessed an asymmetric structure. The rainfall difference was caused by the fact that Beijing was located in different convective development areas of the two typhoons. On the other hand, the lifting conditions were different although plentiful atmospheric moisture and convective unstable energy existed over Beijing during both events. The ascending motion of warm southerly in Beijing was stronger and deeper and a larger vertical wind shear was associated with Typhoon Freda. However, the lifting of water vapor was restrained by the descending motion of northerly cold airflow in Beijing under the impact of Typhoon Matsa. Besides, it is also found that topography played an important role in the typhoon rainfall over Beijing.