华东登陆热带气旋降水不同分布的对比分析

利用CMORPH降水资料，将热带气旋（TC）登陆后的降水分为路径左侧降水（L型）和右侧降水（R型）两类，并针对登陆华东地区TC的 L型和R型降水的大气环流场、环境水平风垂直切变以及台风环流内的动热力条件进行对比分析，结果表明:2005～2014年间登陆华东地区的20例TC中包括12例L型和8例R型。总体来看，大气环流因子对于登陆华东TC降水分布起主要作用。L型降水TC高层南亚高压主要呈纬向带状分布，在登陆过程中路径左侧维持偏东风高空辐散气流，中层西风槽偏东，西太平洋副热带高压（简称副高）偏南，环境水平风垂直切变指向西南。R型降水TC高层南亚高压断裂，呈经向分布。TC路径左侧风场较均匀，右侧东南风高空辐散气流明显。副高的位置偏北呈块状，同时环境水平风垂直切变指向东北，有利于路径右侧降水。台风环流内，低层冷暖平流输送以及水汽辐合与降水落区也有较好对应关系。L型TC低层暖平流的输送使TC西南象限低层增暖，大气稳定度降低。同时水汽辐合区也主要位于西南象限，有利于TC路径左侧降水。而R型TC副高位置偏北可将南侧的东南暖湿气流向台风环流更西部输送，东北象限维持暖平流，有利于路径右侧降水发生。     

2013年影响湖南的两次相似路径台风暴雨对比分析

应用多种常规观测资料、加密自动气象站资料和NCEP 1°×1°再分析资料,对2013年影响湖南的两次相似路径台风暴雨过程进行了对比分析。研究表明：“尤特”台风暴雨直接由台风环流引起,具有锋前暖区降水的特点;而“天兔”台风暴雨由台风低压倒槽与西风带天气系统相互作用引起的,其降水属于典型的锋面降水。“尤特”由东风带进入西风带,其与副高相对位置的变化是导致其登陆后路径北翘的主要原因。“尤特”低压环流与南海季风相互作用,充沛的水汽输送对台风低压环流的长时间维持以及湘东南暴雨的形成和发展起到了重要的组织和促进作用。而“天兔”登陆后南海季风位置偏南,不利于“天兔”的长时间维持以及向暴雨区的水汽输送。低层暖式切变线附近强辐合与高层强辐散耦合、低层强正涡度与高层负涡度的耦合为“尤特”台风暴雨的发生发展提供了动力条件。由中低层冷空气入侵导致的锋生强迫和高低空急流耦合形成的次级环流,加强了“天兔”低压倒槽内冷暖气流的辐合,是触发倒槽内中尺度对流发展和暴雨产生的重要动力机制。     

1949—2019 年影响山东的热带气旋时空分布及极端降水和大气环流异常

使用中国气象局热带气旋资料中心的热带气旋最佳路径数据集和NCEP/NCAR再分析资料提供的月平均数据,对北上影响山东的热带气旋（tropical cyclone,TC）及其造成的极端降水进行统计分析,并揭示了有利于 TC北移影响山东的大气环流特征。结果表明：影响山东的 TC主要出现 于 6—9 月,其中盛夏时节（7、8 月）TC对山东影响最大;TC影响山东时,强度主要为台风及以下等 级,或已发生变性;TC会引发山东极端降水事件,TC极端降水多出现在夏秋季（7—9 月）,其中8月的占比最大,9月次之,TC降水在极端降水事件中的占比约为 10%,但年际变化大,有些年份占比达60%以上,特别是1990 年以来 TC对极端降水的贡献显著增强;影响山东的 TC主要生成于西 北太平洋,多为转向型路径;当500 hPa位势高度异常场呈太平洋一日本遥相关型的正位相时,TC更易北上影响山东,此时西北太平洋副热带高压位置偏北,其外围气流会引导TC北上转向,对华东地区造成影响;850 hPa上,南海至西北太平洋存在异常气旋式环流,对流活跃,夏季风环流和季风槽加强,有利于TC的生成和发展,同时,华东、华南上空有异常上升运动,涡度增大,垂直风切变减小,水汽充沛,TC登陆后强度能得到较好的维持。     

西北太平洋热带气旋变性过程中的风及降水分布变化特征分析

利用中国气象局上海台风研究所（CMA/STI）整编的热带气旋最佳路径资料、美国飓风联合警报中心（JTWC）最佳路径资料、美国国家海洋与大气管理局（NOAA）的全球多平台热带气旋风场资料（MTCSWA）和CMORPH降水资料、日本卫星云顶黑体辐射温度（T_BB）资料等,分析1987～2016年30年间西北太平洋228个变性热带气旋（ETTC）的活动规律、风与降水分布及其演变特征。结果表明:（1）ETTC年均7.6个,除1～2月,各月均有分布,峰值在9月。约90.4%的ETTC变性位置在30°N以北,仅约9.6%在30°N以南较低纬度,且多发生于春夏和秋冬交替季节。（2）TC（热带气旋）变性通常发生在其转向后,半数以上移速加快,大多数中心气压升高或维持,仅10.5%降低。（3）变性过程中ETTC近中心最大风速减小,最大风速半径增大,内核趋于松散。其34节风圈半径北侧明显大于南侧,风场结构非对称性增强。（4）ETTC强风和强降水呈显著非对称性分布,其强风区主要出现在ETTC中心东侧,即路径右后方;强降水区主要出现在北侧,且变性后在东北象限向外扩张。（5）较强的环境水平风垂直切变（VWS）是影响ETTC风及降水分布的重要因子。强降水主要出现在顺风切方向及其左侧,强风（去除TC移速时）出现在切变左侧。     

登陆热带气旋引发云南强降水的环境场特征

应用《西北太平洋热带气旋年鉴检索系统》资料、NCEP/NCAR再分析资料及云南降水资料,对1959-2007年热带气旋(以下简称TC)西行登陆引发的云南强降水过程进行了分类统计,得到4类TC强降水环流模型,分别是TC低压环流型、TC低压外围或倒槽型、TC低压与低槽冷空气相互作用型和TC与两高辐合相互作用型.环境场特征显示,100 hPa南亚高压中心位置在90°E以西,高空东风急流提供了强大的辐散场,低空西南季风气流与TC环流相连接,高低层涡度差呈负值区分布,使TC低压环流在陆上维持或强度减弱缓慢;西南季风气流中的低空急流、副热带高压外围及TC低压东部的偏南急流共同作用,向云南输送充沛的水汽和能量,是登陆TC强降水产生的重要天气系统配置形势;强降水分布在低空急流左侧,TC低压或倒槽西北侧的正涡度中心附近;冷空气南下进入云南,增加了大气斜压不稳定,使TC外围降水增强.     

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。      

登陆的0915号热带气旋“巨爵”降水分布及其中尺度结构的分析

利用自动气象站、雷达和TRMM卫星的观测资料,对2009年广东登陆热带气旋(TC)“巨爵”(0915)的降水分布进行了分析。结果表明:登陆TC“巨爵”的降水具有明显的非对称性和中尺度特征,TC降水主要位于移动路径的左侧。通过对海表温度(SST)、水汽通量、Q矢量和环境风垂直切变等分析发现,SST分布、水汽辐合、低层对流上升运动和垂直切变都有利于在TC移动路径的左侧产生降水。通过Barnes带通滤波对中尺度结构进行分离发现,登陆TC“巨爵”的降水存在明显的围绕TC中心的中尺度螺旋结构,呈带状或块状形式;登陆TC“巨爵”的局地强降水主要与中尺度螺旋结构的降水有关。      

登陆华东台风降水分布特征

为研究华东地区台风降水、台风内核降水特征及大尺度环流对台风内核降水分布的影响,利用国家气象信息中心提供的逐日降水观测资料、NCEP/NCAR(National Centers for Environmental Prediction/National Center for Atmospheric Research)再分析资料,运用动态合成分析方法,对比分析台风登陆过程中台风内核降水分布不同的两类台风(L型、R型内核降水台风)大尺度环流特征。结果表明:(1)影响华东地区的台风主要在夏季登陆,台风登陆及带来极端降水的次数都具有“单峰型”的月际分布特征,降水分布从沿海向内陆、由南向北逐渐递减。(2)台风内核降水具有不对称性,强降水更易出现在高低空辐散辐合场相配合且上升运动维持较好的一侧。(3)L型内核降水台风主要受暖平流控制,环流西部存在多个冷平流中心,冷暖平流交汇增强了大气对流不稳定性,为降水提供了不稳定能量;R型内核降水台风登陆后主要受冷平流控制,环流东北部存在暖平流,冷暖平流相互作用使大气稳定度降低,有利于路径右侧降水发生。(4)L型内核降水台风在其环流西南部存在强水汽辐合,有利于路径左侧降水发生;R型内核降水台风在登陆期间,环流东北部水汽辐合中心维持时间长,有利于路径右侧降水系统的发生发展。高低空辐散辐合配置、冷暖平流以及水汽输送是影响台风内核降水分布的主要因子。     

两广地区热带气旋极端降水特征及成因初探

基于1960—2014年中国广东、广西地区（简称两广地区）184个台站的逐日降水资料、热带气旋（TC）最佳路径集以及ERA-Interim、ERA-40再分析资料,利用TC降水天气图客观识别法、TC路径相似面积指数、动态合成法,从TC过程最大日降水的角度,分析了两广地区TC极端降水的时空特征, 并针对主要特征进行成因诊断。结果表明:50年来,两广地区TC过程的最大日降水≥50、100 mm的频数分别呈-0.66和-0.44次/(10年)的下降趋势,而最大日降水≥250 mm频数则表现出0.16次/(10年)的上升趋势;TC最大日降水频数和强度的大值区主要分布在沿海,并由沿海向内陆递减;大值区相对集中于粤东沿海（东部分区）、珠江三角洲西侧沿海（中部分区）和雷州半岛至广西沿海（西部分区）三个分区,且西部分区在TC最大日降水的平均强度及各级别频次上均为三分区之最大。对比分析发现,造成西部分区极端降水的TC路径规律性较强,主要为TC西行路径,且其登陆点集中在西部分区;对TC极端降水成因分析表明,TC移动速度慢和南海夏季风强度增强均有利于极端降水产生。      

影响广西的两个非对称结构TC对比分析

利用常规气象观测资料、卫星云图、NCEP再分析资料,从环流背景、物理量场、地形作用等方面对两个路径不同,但造成广西南部强降水却相似的云系呈非对称分布的热带气旋(TC)“温比亚”(1306)和“科罗旺”(0312)进行对比分析。结果表明:(1) “温比亚”过程发生在500 hPa副热带高压(以下简称副高)稳定的环流背景下,副高位于TC的东北侧有利于“温比亚”西北行,“科罗旺”过程发生在副高减弱东退的环流形势下,副高位于TC的北侧,造成“科罗旺”西北偏西行,在琼州海峡附近登陆后“科罗旺”移动路径比“温比亚”偏南。(2) 200 hPa强盛的南亚高压影响下TC的流出气流中心偏于TC中心的南侧,是两次过程TC非对称结构的根本动力原因。(3) 两次过程TC中心南侧低层强辐合与高层强辐散的配置,整层水汽通量散度辐合大值区主要分布在TC中心的南侧,决定了云系的非对称分布。(4) 两个TC的假相当位温(θse)、相对湿度(RH)均呈准对称分布,表明热力因子不是其非对称结构的主要因子。(5) “温比亚”影响广西时,广西南部处在其移动路径的左侧,受偏西气流影响,东北-西南向分布的地形作用不明显,强降水由偏于TC中心南侧的云系造成;“科罗旺”影响广西时,广西南部位于其中心北侧少云区,处于其移动路径的右侧,东南气流与山脉垂直,强降水由地形抬升作用引起的新生强对流云团引起。      

高空槽对9711号台风变性加强影响的数值研究

9711号台风Winnie是一个在中国大陆长久维持(2—3 d)并产生强降水的热带气旋(TC),在其深入内陆过程中变性加强为一个温带气旋。用MM5V3对不同强度高空槽影响下Winnie的变性加强过程进行了数值研究。结果表明:(1)Winnie变性加强过程表现为强锋面侵入台风内部、冷空气包裹台风中心、一个温带气旋在近地层锋面上强烈发展的过程;(2)Winnie在陆上的变性加强与西风带高空槽的强度密切相关。TC与不同强度高空槽相互作用过程中,较深槽携带较强冷平流、正涡度平流以及较强的槽前高空辐散,从而有利于TC的维持和变性发展。数值试验中,高空槽越强,Winnie变性加强越明显,温带气旋的发展越快;(3)模拟结果的位涡分析表明,Winnie的温带变性发展与对流层高层正位涡下传、低层锋区和TC低压环流三者之间的相互作用有关。     

A CLIMATOLOGY OF EXTRATROPICAL TRANSITION OF TROPICAL CYCLONES IN THE WESTERN NORTH PACIFIC

Based on best-track data and JRA-25 reanalysis, a climatology of western North Pacific extratropical transition (ET) of tropical cyclone (TC) is presented in this paper. It was found that 35% (318 out of 912) of all TCs underwent ET during 1979–2008. The warm-season (June through September) ETs account for 64% of all ET events with the most occurrence in September. The area 120°E–150°E and 20°N–40°N is the most favorable region for ET onsets in western North Pacific. The TCs experience ET at latitudes 30°N–40°N and have the greatest intensity in contrast to other latitude bands. The distribution of ET onset locations shows obviously meridional migration in different seasons. A cyclone phase space (CPS) method was used to analyze the TC evolution during ET. Except for some cases of abnormal ET at relatively high latitudes, typical phase evolution paths—along which TC firstly showed thermal asymmetry and an upper-level cold core and then lost its low-level warm core—can be used to describe the main features of ET processes in western North Pacific. Some seasonal variations of ET evolution paths in CPS were also found at low latitudes south of 15°N, which suggests different ET onset mechanisms there. Further composite analysis concluded that warm-season ETs have generally two types of evolutions, but only one type in cold season (October through next May). The first type of warm-season ETs has less baroclinicity due to long distance between the TC and upper-level mid-latitude system. However, significant interactions between a mid-latitude upper -level trough and TC, of either approaching or being absorbed into the trough, and TC’s relations with downstream and upstream upper-level jets, are the fingerprints for both a second type of warm-season ETs and almost all the cold-season ETs. For each type of ETs, detailed structural characteristics as well as precipitation distribution are illustrated by latitude.     

2009年早春苏南连阴雨和环流特征

利用常规气象资料分析了2009年早春苏南地区连阴雨期间的降水特点和环流形势特征。分析表明,此次连阴雨过程具有持续时间特别长、降水量特别多、最高气温偏低、雷暴天气频发等特点。连阴雨期间,欧亚上空高层中高纬环流经历贝湖低槽型、阻塞型和一槽一脊型3个阶段,亚洲中纬度地区多短波槽东移,保证了连阴雨天气的冷空气来源。孟加拉湾南支槽活跃,西太平洋副高偏北,从南海和菲律宾海经副高外围气流的水汽输送是此次连阴雨天气的主要水汽来源。由于冷暖空气在长江下游持续的相互作用,造成了苏南地区长达21天的阴雨天气。     

台风Faxai(1403)低纬变性的结构演变特征分析

利用气旋相空间法(cyclone phase space,CPS)对1403号台风Faxai变性前后的环境场及结构演变特征进行分析。结果表明:相空间法能够很好地指示低纬变性台风Faxai的变性起止时间。此次过程是由减弱的台风环流与TC西北侧的短波槽结合发展产生,分析台风Faxai的结构演变特征可知,变性阶段TC低层厚度场由均匀对称分布转为非均匀分布,增大了环境斜压性,变性后B值最大达30 m,为弱的斜压非对称结构。Faxai东侧的偏南风暖湿气流与偏北风气流相交汇,使得经向位温梯度增加从而在TC东北象限形成一带状锋区,锋区正好位于南北两大风圈之间的位置。整个变性阶段Faxai西侧几乎无明显冷锋锋生,只在环流东北侧有一定程度的暖锋锋生,这与典型的锋面气旋的发展过程有所不同。变性前,TC呈现对称分布的暖核结构;变性阶段,冷空气从热带低压西侧对流层中低层下沉入侵,TC呈现左侧冷、右侧暖的非对称斜压结构,中层增温可能与槽后强的下沉气流有关。对锋生函数各分量分析发现,散度场主导了气旋周围的标量锋生,倾斜项的贡献次之,涡度场是引起旋转锋生的主要因素,其余两项可忽略不计。      

西风带高空槽对登陆我国变性热带气旋的影响及其机理研究

应用日本气象厅1979~2008年的热带气旋资料以及日本25年 (JRA-25) 再分析资料, 本文首先对登陆我国变性加强和变性减弱的两类热带气旋进行了合成对比分析, 发现热带气旋变性后的强度变化与相应的西风带高空槽的强弱有很好的对应关系。然后, 我们选取了2004年登陆我国的热带气旋Haima为研究对象, 通过中尺度模式模拟再现了其登陆后变性演变过程, 采用片段位涡反演方法改变了模式初始高空槽的强度, 研究了高空槽强度的变化对Haima变性过程的影响。研究表明: (1) 高空槽加强 (减弱) 后, Haima移速明显加快 (减慢), 此外深 (浅) 槽对应的Haima变性加强过程中心气压降幅较大 (小); (2) 不同强度的高空槽与Haima相互作用的过程中, 深槽对应的高空急流范围较大, 强度更强, 相应的高空强辐散有利于Haima明显的再发展; (3) 另外深槽对应着较强的高层正位涡带, 正位涡向下伸展诱发低层Haima正位涡明显增长, 从而导致低层锋区的强烈发展和低层气旋的明显加强。     

台风“Chanchu”变性过程位涡及锋生特征分析

利用非静力中尺度WRF模式输出的0601号"Chanchu"台风模拟资料分析了台风变性过程中的结构演变特征,并从位涡的角度,利用湿位涡方程对"Chanchu"变性过程中强度减弱但却能引发强风暴雨的原因进行了探讨。分析表明:台风在变性过程中,尺度逐渐增大并与东移南下的高空槽不断接近,在与高空槽相互作用之前,台风眼壁及外围雨带雷达回波减弱,最大风速减小,最大风速半径圈向外拓展;高低层位涡相接之后,由于高层正位涡的下传携带冷空气侵入台风,在低层锋区上诱发出气旋性环流,进而重新引发强对流,并在角动量的输送作用下,台风外围环流风速再次增大。变性后高空槽和台风在位相上仍有一定距离,高空槽仅与台风的外围环流相互作用,冷空气没有入侵台风内部,这是"Chanchu"没有重新加强的原因之一。利用锋生函数对引起锋生的各分量进行分析,结果显示非绝热加热是造成锋生的主要原因,散度和变形项的贡献次之,倾斜项对锋生几乎没有贡献。     

IMPACTS OF TWO TROPICAL CYCLONES EXPERIENCING EXTRATROPICAL TRANSITION DURING NORTHWARD PROGRESSION ON THE RAINFALL OF LIAODONG PENINSULA

Both of Typhoon Winnie (9711) and Matsa (0509) underwent an extratropical transition (ET) process when they moved northward after landfall and affected Liaodong Peninsula. However, Matsa produced half as much rainfall as Winnie, although it struck Liaodong Peninsula directly while Winnie passed through the Bohai Sea. The relations between the ET processes and the precipitation over Liaodong Peninsula are examined. The result shows that the precipitation difference between Winnie and Matsa was closely related to the interactions between the westerly systems and typhoons during their ET processes. Winnie was captured by the upper westerly trough and then coupled with it when moving to the mid-latitudes, and the positive anomaly of moist potential vorticity (MPV) was transported downward from the upper troposphere over the remnant circulation of the tropical cyclone (TC). It was favorable to the interaction between tropical warm and wet air and westerly cold air, causing convective cloud clusters to form and develop. The rain belt composed of several meso-β cloud clusters over the Liaodong Peninsula, resulting in heavy rainfall. On the other hand, Matsa did not couple with any upper trough during its ET process and the positive anomaly of MPV in the upper troposphere and its downward transfer were weak. Only one meso-β cloud cluster occurred in Matsa’s rain belt during its ET process that tended to lessen rainfall over Liaodong Peninsula.     

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。     

大尺度环流的年代际变化对初夏华南持续性暴雨的影响

利用1961-2010年中国逐日降水数据和NCEP/NCAR逐日再分析资料集,研究了大尺度环流的年代际变化对不同频发年代华南持续性暴雨的影响。结果表明,虽然过去50年里华南持续性暴雨的发生存在两个频发时段(20世纪60年代中期到70年代中期、20世纪90年代初到2010年),其典型环流配置都表现为中高纬度冷空气和低纬度充沛水汽的配合,但不同频发时段的大尺度环流配置明显不同,这种配置使得两个频发时段的暴雨发生特点有所不同,最近20年的暴雨发生次数更多,强度更强,持续时间更长。在频发的1964-1976年,高纬度的冷空气主要来自西西伯利亚上空深厚的低槽前部,而此时南亚高压偏弱,西太平洋副热带高压偏弱、偏东,低纬度的水汽主要来自孟加拉湾印缅低压槽前,可降水量偏小,但垂直速度较大,水汽辐合较旺盛,华南上空大气环流较不稳定;在频发的1991-2010年,鄂霍次克海上空附近的高压脊活跃,高纬度冷空气主要来自高压后部,低纬度西太平洋副热带高压偏强,位置偏西,其西北侧的水汽源源不断输送到华南上空,故可降水量增多,伴随着强大的南亚高压提供的良好的高层辐散条件,华南上空垂直速度增大,水汽辐合明显,强有利的环流配置导致1991-2010年华南持续性暴雨强度更大、范围更广。因此,大气环流的年代际转型使得华南持续性暴雨发生了巨大改变,故在未来做预测时应充分考虑不同年代际环流背景场对华南持续性暴雨的重要影响。