涡旋自组织过程影响0604号热带气旋Bilis降水的数值研究

利用PSU/NCAR中尺度天气预报模式MM5,成功模拟了0604号热带气旋Bilis登陆后的移动路径和降水分布。在此基础上,讨论了不同尺度涡旋自组织过程对热带气旋Bilis产生局地暴雨的影响。结果表明:(1)引发强降水的对流系统不是来源于热带气旋螺旋云带内的对流云团,而是受热带气旋外围环流与局地地形影响下形成的多个中小尺度系统之间自组织的结果;(2)与0604号热带气旋Bilis登陆前后24小时的强降水相关的自组织过程是分阶段进行的,即第一阶段的双涡自组织过程和第二阶段的多涡自组织过程;(3)局地多尺度涡旋之间的自组织过程,是0604号热带气旋Bilis陆上强降水发生的主要动力机制。     

登陆福建热带气旋短时强降水特征

利用地面逐时降水资料、常规天气资料、雷达、卫星以及台风年鉴资料,对39个登陆福建不同地段的台风短时强降水空间、时间分布及强降水强度、落区、过程雨量分布及其与登陆时台风强度关系等进行统计分析,揭示登陆福建台风短时强降水规律,结果表明:(1)登陆中部台风强降水站数虽多,但单站强降水持续时间最短;登陆北部台风强降水站数虽少,但单站强降水持续时间最长。(2)强降水主要时段登陆北部、中部类是登陆前5小时至登陆后5小时,登陆南部及南海北上类是登陆时至登陆后15小时。此外,南海北上类及登陆北部类强降水落区多数在内核区;登陆中部类强降水落区在台风中心附近的频率是几类中最低的,大部分强降水落区在北侧的螺旋雨带上。     

1410号台风Matmo登陆前后的动热力结构演变和水汽输送特征分析

利用NCEP/NCAR（美国国家环境预报中心/国家大气研究中心）的全球预报系统（GFS）再分析资料、欧洲气象中心（ERA-interim）资料以及中国气象局观测站点的实况降水观测结合CMORPH卫星反演降水资料,对2014年第10号台风Matmo生成后西北行并登陆台湾及福建过程中的特征进行了分析,揭示出Matmo移动路径主要受西太平洋副热带高压（简称西太副高）外围引导气流影响。动、热力物理量场分析表明,Matmo在登陆福建前后,福建上空一直维持深厚的涡旋结构,福建东南部上空的上升区与台湾海峡及福建西部附近的下沉运动区形成明显的垂直环流圈。同时,南海上空有明显的西南急流（风速大于16 m s-1）,Matmo的水汽来源主要有两条,分别为孟加拉湾和南海以及西太副高南侧。充足的水汽输送及低层水汽辐合抬升有利于Matmo登陆后的强降水发生和维持。Matmo登陆福建后仍然保持低层辐合、高层辐散,有利于持续暴雨的发生。Matmo登陆福建期间始终处于风速垂直切变小值区（小于9 m s-1）中,环境风速的弱垂直切变有利于Matmo暖心结构及高空辐散形势的维持,是Matmo在登陆后依然能维持自身强度不衰减的原因之一。     

登陆热带气旋与夏季风相互作用对暴雨的影响

利用《热带气旋年鉴》资料、NCEP/NCAR再分析资料采用动态合成分析方法,研究了登陆热带气旋降水与夏季风急流之间的关系,同时对登陆热带气旋与夏季风急流发生相互作用的典型个例强热带风暴Bilis (0604) 利用数值模拟方法研究了二者之间的相互作用对暴雨的影响。结果表明:登陆后造成大范围强降水的热带气旋往往与低层急流长时间相连,其水汽通量和潜热能显著大于弱降水热带气旋。数值试验结果表明:夏季风低空急流向热带气旋输送水汽对热带气旋结构维持有利,当水汽输送被截断后,热带气旋气旋性结构被破坏,强降水减弱、范围明显缩小;季风急流风速增强时可增加水汽通量输送,使得强降水范围增加、强度增强;在夏季风影响背景下,热带气旋在陆上的移动改变水汽和不稳定能量的分布,而热带气旋本身独特的动力结构使得强降水强度增加。     

南海夏季风对强热带风暴Bilis(0604)引发暴雨的影响

Bilis(0604)是一个登陆后长久维持并造成了特大暴雨的强热带风暴.通过对常规观测资料、雷达资料和红外卫星云图的分析,发现暴雨过程中不断有中尺度对流系统(MCSs)产生和发展,这些MCSs是造成强暴雨的主要中尺度系统.在此基础上用中尺度模式MM5对Bilis登陆后66 h的过程进行了数值模拟,模拟的雨带和雨量与实况较符合.利用模拟结果,对MCSs的发展过程和特征作了分析,发现Bilis的低压环流和南海夏季风在华南一带交汇,使得华南一带多中尺度涡旋、辐合中心和中尺度辐合线发展,这些系统为中尺度对流系统的生成和维持提供了有利的环境.敏感性试验表明,南海夏季风输送暖湿气流为暴雨区补充不稳定能量和水汽,对暴雨的产生具有十分重要的作用.     

热带风暴"莲花"诱发粤东强降水成因分析

利用ncep1×1°再分析资料和卫星云图等常规资料,分析0903号热带风暴"莲花"对粤东造成的强降水进行综合分析,并着重分析22日"莲花"登陆福建后诱发粤东强对流降水的原因.分析表明,台风槽整体北抬后,对流中层偏北风和低层西南风的垂直切变形成的不稳定层结和不稳定能量的积累,有利于对流的发生发展;低空切变是触发此次粤东强降水的主要原因,低层辐合强度的变化对降水的增强有显著作用;低层水汽辐合为粤东强降水提供充足的水汽来源;各层次的散度变化、垂直速度跟强降水范围有较好的对应关系;地面中尺度辐合线与强对流天气落区有较好的对应关系.     

强热带风暴“碧利斯”（0604）极端降水研究回顾

强热带风暴“碧利斯”于2006年7月14日在我国福建省登陆,登陆后一路西行,在福建、浙江、湖南、江西、广东、广西多个省份产生强降水,其陆上维持时间之长、影响范围之广、降水极端性之强,在历史上极为罕见。“碧利斯”引发的降水主要有三个极值中心,分别对应着降水的三个阶段,其中第二阶段降水极端性最为突出,在湖南、江西和广东交界处发生了暴雨增幅,造成严重的洪涝灾害。为了更加全面地认识此次过程,本文对“碧利斯”产生极端降水的机制做了回顾总结,分别从有利的大尺度形势、中尺度系统的影响、地形作用、云微物理过程以及动力因子的诊断分析五个角度进行,最后对“碧利斯”极端降水区别于其他极端降水个例的机理以及进一步可能的研究方向进行了讨论。     

2008年“凤凰”台风暴雨的水汽和螺旋度分析

本文利用NCEP/NCAR1°×1°再分析格点资料和降水实况数据,对"0808"号台风"凤凰"在登陆福建前后引发浙闽沿海地区的暴雨过程进行水汽和螺旋度分析。结果表明:东海和南海是此次强降水的主要水汽供应源。水汽输送辐合主要出现在低层,950 hPa水汽通量散度幅合场对强降水落区有较好的指示作用。台风登陆福建之前,东边界的水汽输入起主导作用;登陆福建后,南边界的水汽输入逐渐起主导作用。800 hPa螺旋度正值区对未来6 h强降水落区有很好的指示意义。同时,螺旋度强度演变对未来6 h的降水强度有较好的正相关关系。水汽收支演变表明净水汽输入量对于降水强度演变的指示效果不及螺旋度,但是整层净水汽输入明显减小时,可预见其后降水强度减小。     

对强台风“纳沙”（1117）登陆海南岛前后降水非对称性的分析

利用NCEP 1 °×1 °再分析资料和卫星资料,以2011年强台风“纳沙”为例,分析了“纳沙”登陆海南岛前后的降水特征,并分析了“纳沙”周围TBB、湿度、水平风速和垂直速度在其路径两侧分布的不对称性,并从空间结构的分布上讨论了降水分布的可能成因。结果表明:登陆海南岛前后,“纳沙”的降水在其路径两侧的分布呈显著的不对称性,强降水主要集中在其路径左侧。“纳沙”除温度距平的分布较对称外,其它物理量在台风周围的空间结构均表现为显著的不对称性:（1）TBB,在路径左侧的强对流云系的强度和范围均比右侧大;（2）湿度,路径左侧的湿区范围比路径右侧大;（3）水平风速,台风位于海上和登陆时,路径右侧的最大风速比左侧强,台风登陆时其左右两侧最大风速相差20 m/s;在登陆前和登陆后路径右侧的相等大风速区范围比左侧大;（4）垂直速度,路径左侧的上升运动比右侧强,尤其在台风登陆时左侧的垂直上升速度比右侧大-2.4 Pa/s。通过对比上述物理量的非对称分布与降水分布可知,湿度可能是台风降水非对称分布的原因之一,而垂直速度可能是造成“纳沙”非对称降水的主要原因。另外,从垂直风切变作用进一步探究台风降水非对称性的形成机制,结果发现“纳沙”登陆前后的强降水均集中在顺切变方向及其左侧。垂直风切变可较好地解释路径左侧的强垂直上升运动和强降水区。此外海南岛的地形条件也导致“纳沙”在登陆期间海南岛西部的降水显著增加。      

“苏拉”台风引发福建西部大暴雨成因分析

利用常规天气资料、NCEP 1°×1°再分析资料、地面降水资料以及福建新一代天气雷达资料对2012年"苏拉"台风登陆后引发福建西部大暴雨天气成因进行分析,结果表明:"苏拉"登陆后高空涡旋受大陆高压东侧偏北气流引导向偏南方向移动,同时,台风登陆后进入大的环境风垂直切变区并向切变左侧倾斜,使得台风南倾结构进一步加大。台风结构南倾为福建西部大暴雨区提供了良好的动力条件,"苏拉"自身带来的水汽及台风南侧西南气流为暴雨区提供了充足的水汽来源,高空冷空气入侵与低层的高温高湿区形成上冷下暖结构呈现出条件不稳定层结,有利于深厚湿对流产生,结合充分的水汽供应,出现大暴雨天气。大范围暖平流配合风速辐合,中高层冷空气入侵与低层西南暖湿空气结合以及低层的西南急流建立是三个强降水阶段对应的中尺度天气特征。     

0907号热带风暴“天鹅”暴雨的数值模拟

利用新一代中尺度数值模式WRF,对登陆后滞留粤西地区近50 h并带来了暴雨以上强降水的0907号热带风暴"天鹅"进行数值模拟,取得了较好的效果。该模式成功模拟出"天鹅"的移动路径、强度和强降水分布,暴雨的中心强度与实况基本一致。利用模式输出的高分辨率结果分析研究"天鹅"的暴雨降水原因,通过改变地形高度的敏感性试验表明,沿海地区地形的抬升作用对降雨有显著的增幅作用,并且使降水分布更加不均匀。     

对流层中上层干空气对“碧利斯”台风暴雨的影响

利用2006年7月14—15日的NECP／NCAR全球1°×1°再分析、站点降水和探空资料,研究了对流层中上层干空气对“碧利斯”台风造成的湖南暴雨的影响。结果表明,暴雨发生前对流层中上层500～200hPa有大片相对湿度低的干区,暴雨发生后干区减弱消失。干区与不稳定能量之间有一定的对应关系。受东风气流影响,干区向偏西方向移动;较强的水汽垂直输送也有利于暴雨发生前雨区上空干空气的减弱。敏感性试验证明对流层中上层干空气对不稳定能量有一定的积累作用;在增强干空气相对湿度的情况下,干空气的减弱对降水量的减少有一定影响。     

0604号强热带风暴"碧利斯"结构特征及其暴雨成因分析

利用NCEP再分析资料、FY2C卫星的OLR及红外云图资料,以及地面台站观测资料,对0604号强热带风暴“碧利斯”的结构特征以及对其登陆后深入内陆造成强降水的成因进行了综合分析,研究结果表明:(1)强热带风暴“碧利斯”结构不对称,南部云系发展旺盛,强降水集中在风暴南侧,呈现明显的不对称分布;(2)副热带高压强度偏强,位置偏西,使得热带风暴登陆后向西偏南方向移动,并在移动过程中与南海季风相互作用,激发了中尺度强降水系统的不断发生;(3)充沛的水汽条件,低层辐合,高层辐散,并伴有深厚的较强上升运动,以及有利的地形都是热带风暴长时间维持并产生大范围强降水的有利条件.     

大陆高压对强热带风暴碧利斯内陆强降水影响

强热带风暴碧利斯 (0604)(简称碧利斯) 登陆后造成极其严重的灾害。对该次强降水过程诊断分析发现,除强盛的西南季风外,深厚的大陆高压也起着重要作用。自高层向低层逐渐加强的大陆高压,其东南侧深厚的偏东北气流,与碧利斯登陆后西北象限的东北风相叠加,配合强盛的西南季风,使得碧利斯残涡以及槽区得以长时间维持。涡度收支表明:长时间维持的台风槽,其低层强烈的辐合效应,对暴雨区低涡发展作用显著,致使中尺度对流系统不断发展而造成内陆连续强降水。数值试验表明:在强盛西南季风背景下,大陆高压的增强东伸,不仅能够提供高空强辐散,而且能增强碧利斯西北象限东北风,使得登陆后减弱的碧利斯残涡和台风槽得以长时间维持,致使内陆暴雨区各层涡度增加而导致暴雨维持与增幅。     

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。     

川西南地区大暴雨气候特征分析

本文用1958～2010年53年的乐山、眉山、雅安三市大暴雨降水资料,从气候趋势、时空分布等方面分析了川西大暴雨的气候变化特征：1）53年内盆地西南的大暴雨主要分布在雅安东北、眉山西南、乐山西北部地区,在该区域形成一暴雨中心圈;2）大暴雨发生次数在洪雅、峨嵋、夹江、天全等地有减少趋势;而在雅安、青神、沐川则有增强趋势;3）雅安和乐山两地大暴雨次数历年分布有一定的同步性,眉山的大暴雨次数分布和雅、乐两地的关联不明显;4）三地大暴雨分布的主要特征形态为以雅安、名山、洪雅、峨嵋为中心区域的一致性分布为主;第二种主要分布形态为雅安和峨嵋两个中心的反相关状态.此外,对历史上两次特大暴雨的天气形势进行分析,揭示特大暴雨发生的背景和条件.     

两次不同季风强度背景下的西行台风登陆过程降水特征对比分析

本文使用CMORPH卫星反演降水资料、日本再分析资料JRA-55和FY-2E卫星的云顶亮温（TBB）资料等,选取了登陆前后季风强度差异很大、路径形似且登陆后均在湘南地区引发强降水的0604号强热带风暴“碧利斯”和0708号台风“圣帕”,从对流发展的不稳定能量来源、抬升机制和环境风垂直切变方面进行对比,研究季风气流如何影响台风降水强度和分布。分析表明,在下垫面和地形基本一致的情况下,两台风导致强降水的主要成因不同,主要体现在引发对流并使对流维持的主要影响因子不同。与强季风背景密切相关的低层强烈辐合抬升和对流不稳定层结是导致“碧利斯”暴雨形成的主要因素,而弱季风背景下“圣帕”的暴雨则主要是局地地形抬升和斜压不稳定导致的。而且与“圣帕”降水相比,“碧利斯”降水存在明显的非对称性,季风气流可间接通过改变环境风垂直切变导致这种降水分布特征。     

北半球夏季大气季节内振荡对中国东南沿海热带气旋暴雨的影响

本文采用美国台风联合警报中心整编的1981—2012年的best-track热带气旋资料、中国大陆743站逐日降水数据、亚太经合组织气候中心的北半球夏季季节内振荡(BSISO)指数和美国国家环境预报中心及大气研究中心的再分析资料,分析了中国东南部地区热带气旋暴雨特征及其与BSISO 8个位相的联系。结果表明:7、8月,中国东南沿海地区的热带气旋暴雨发生的频次最多,多个站点热带气旋暴雨占总暴雨频次的比例达40%以上。7、8月热带气旋暴雨主要发生于BSISO1的第1、2、7、8位相,发生的暴雨频次占总频次的78.4%,主要分布于福建省沿海地区和西南部;BSISO2的第5、6、7位相热带气旋暴雨发生的频次也较多,占总频次的73.6%,主要分布于福建省沿海地区及西南部和广东省西南沿海地区。对发生较多热带气旋暴雨的BSISO1和BSISO2位相背景下的环流合成异常的诊断显示,西北太平洋伸向中国东南沿海地区,大尺度引导气流为显著的异常东风带,有利于热带气旋登陆中国大陆;显著异常的纬向东风切变、气旋性相对涡度和整层水汽的异常辐合,有利于热带气旋登陆过程强度的维持,促使热带气旋暴雨发生在中国大陆。     

COMPARATIVE ANALYSIS OF THE INTENSITY AND DISTRIBUTION OF HEAVY RAINS IN ZHEJIANG PROVINCE CAUSED BY TYPHOONS HAITANG AND MATSA

Study was carried out on two landfall typhoons Haitang and Matsa, which affected Zhejiang province seriously in 2005. Firstly, the similarity and difference between the two typhoon-induced heavy rains were compared and it was pointed out that both of them brought strong large-scale precipitation and the maximum centers of rainfall were located on the north side of the landfall site. Making landfall on Fujian, Haitang was weaker than Matsa in intensity but surpassed it in rainfall. Then with focus on intensity, moving speed, structure of typhoon, circulation and terrain, the two typhoon-related heavy rains were compared and analyzed. Results show that the asymmetrical distribution of rainfall was closely related to the structure of typhoons themselves, moisture transportation and mesoscale terrain. In contrast to the south side, the north side was hotter and wetter and water vapor was also more abundant. The phenomenon of more rainfall induced by Haitang was in connection with the following reasons. Invading cold air led to rainfall increases, weakened dynamic field and slower movement both benefited precipitation. For the last part, the cold characteristic of air mass over Zhejiang was also a favorable factor for the rain.