台风“灿鸿”的路径和降水特征诊断分析

利用实测资料和客观分析资料,综合分析环流背景、下垫面、水汽输送等对"灿鸿"路径和强降水分布影响。研究表明,位于东部沿海的高压脊东移并入使得副高加强北进,以及"灿鸿"与"莲花"之间弱的双台风互旋作用,导致"灿鸿"路径偏东。围绕台风中心的输送带将充沛水汽源源不断输送至浙东沿海上空,低层暖湿气流使得大气趋于对流不稳定,不稳定能量释放激发的上升运动,与四明山区迎风坡强迫抬升叠加作用,形成了位于四明山区的暴雨中心。整个台风影响期间浙江东部沿海大气比较稳定,暴雨主要是由大气的斜压作用引起的。台风登陆前东西侧螺旋云带逐渐趋于对称,但其与南侧季风云团的联系基本被切断,使得浙江没有出现大范围的暴雨区。     

越赤道气流ISO特征在台风季节预报中的可行性研究

越赤道气流作为南北半球物质、能量和水汽的输送通道,它的季节内变化引起台风水汽源变化,影响台风的生成频数和路径。该文研究了越赤道气流ISO特征在台风季节预报中的可行性。台风路径在传统的分类基础上细分为7种,对不同路径的台风所对应的低频流场进行超前和滞后合成,发现不同台风路径对应着不同的低频越赤道气流通道,低层20°N附近的低频气旋外围气流总是预示着台风路径未来的走向。低层低频流场的演变表明,越赤道气流的振荡周期为准40 d,它的ISO特征影响低纬地区的低频气旋的位置和强度,进而影响台风路径。高层低频流场刚好与低层反向,越赤道气流不再是以通道出现而是呈现区域特征。越赤道气流ISO特征可以作为台风季节预报的参考量之一。     

伊犁河谷一次极端强降水事件水汽特征分析

2016年7月31日至8月1日,新疆伊犁河谷发生了一次极端强降水事件,多站突破降水极值。利用NCEP/NCAR 1°×1°和2.5°×2.5°再分析资料、中国地面卫星雷达三源融合逐小时降水产品、新疆地区常规观测资料、基于地基GPS观测的大气可降水量资料及基于拉格朗日方法的HYSPLIT轨迹模式结果,通过对水汽输送流函数、势函数、水汽输送轨迹和暴雨区水汽收支计算,结合伊犁河谷GPS观测分析,揭示了此次强降水期间的大尺度水汽输送、辐合特征及伊犁河谷局地水汽变化特点。结果表明:（1）强降水期间大西洋及红海均对伊犁河谷的水汽供应具有贡献,河谷处于水汽通量辐合区,向西开口的地形辐合和抬升为局地暴雨的发生提供有利的动力辐合条件。低纬度印度夏季风环流和中纬度大西洋向东输送的气流共同构成伊犁河谷极端降水天气的水汽输送通道,其中印度夏季风西南水汽输送主要集中在对流层低层,对流层中层水汽的输送以大西洋向东气流和低槽自身水汽输送为主。（2）HYSPLIT模拟结果表明暴雨区3000 m中纬度偏西路径的水汽输送最为强盛,偏南路径水汽源于阿拉伯海,对流层底层偏西、偏东路径和中层偏北路径水汽通过垂直运动补充对流层低层的水汽;5000 m水汽输送轨迹以偏西路径和低槽自身携带的水汽为主。（3）降水期间水汽集中在对流层低层,通过垂直输送项向高层输送;强降水时段暴雨区对流层低层南边界水汽流入量迅速增强,中高层水汽流入主要集中在西边界。（4）降水前槽前西南气流造成伊犁河谷测站GPS-PWV明显跃升,强降水时段受印度西南季风影响,测站PWV快速增高并维持,局地GPS-PWV的增加与大尺度水汽输送辐合增强有关。     

台风“浪卡”（2016）暴雨特点及卫星云图特征分析

利用常规气象资料、NCEP格点资料及FY2G卫星资料,采用天气学诊断和卫星云图解译分析方法,对2020年第16号台风"浪卡"(Nangka)暴雨发生特点及卫星云图特征进行分析。结果表明,"浪卡"在副高南侧偏东气流引导下,持续向西偏北方向移动进入北部湾,造成广西南部强风暴雨;暴雨发生第一阶段由台风本体倒槽云系产生,第二阶段由台风后部偏南气流与冷空气互相作用增强的动力强迫引发,台风东北侧东南急流加强与冷空气携带的东北气流在广西南部强烈辐合,加上海岸带地形作用,使该地区低层水汽辐合和上升运动强烈,为暴雨增幅提供有利动力条件;"浪卡"云系不对称结构明显,在登陆海南岛前,范围宽广而且发展旺盛的积云对流主要位于台风南侧,与辐合带的西南季风相连密切相关,进入北部湾后,受北侧副高加强影响,东南风急流加强导致北侧积云对流发展更旺盛。OLR场的配置对于台风路径预报有较好的指示意义。     

与台风”海鸥”相关暴雨过程的水汽和干侵入研究

利用常规观测资料、NCEP/NCAR的1°×1°再分析资料和WRF3.2模式的模拟结果分析了一次由台风"海鸥"与西风槽远距离相互作用产生的山东暴雨过程的水汽和干冷空气活动。结果表明:水汽辐合主要来自南边界的水汽流入,南边界水汽输入的增强主要是台风向北的水汽输送造成的,对流层低层的低涡使水汽在山东中西部地区集中。南北方向水汽辐合的大小与降水量有较好的对应关系。暴雨过程中有明显干冷空气活动,暴雨初期,对流层顶的干冷空气先行侵入降水区,引起高层西风加速和辐散加强,进而导致上升运动发展。暴雨发展期,对流层中层(500 hPa或600 hPa)干冷空气由西北向东南以偏西气流的方式侵入降水区,与暖湿空气以东西风的形式辐合上升。暴雨强盛期,对流层中层不仅有来自中纬度西北方向的干冷空气侵入,而且还有来自高纬的干冷空气侵入。干侵入始终具有高层超前于低层的特点,有利于位势不稳定的发展。干冷空气与暖湿空气活动的加强使山东地区中低层锋生加强,激发非地转垂直上升运动,是上升运动加强的机制之一。暴雨过程中对流性不稳定和条件性不稳定共存,干冷空气侵入使等相当位温面倾斜及强迫暖湿气流沿锋面倾斜上升,有利于条件性对称不稳定的发展。     

冷空气入侵台风“灿鸿”引发的东北暴雨分析

利用常规观测资料与NECP再分析资料,对2015年在朝鲜半岛登陆北上9号台风"灿鸿"导致东北东部出现较大范围的暴雨和大暴雨天气进行分析。结果表明,此次降水过程是由减弱变性的台风环流与中高纬度弱冷槽结合发展产生,冷空气从低层进入变性台风北部,在地面上表现为中高纬低压减弱合并到变性台风中,使台风登陆后强度减弱较慢,且北部有所加强,因此在其北部出现较大范围的暴雨、大暴雨;变性台风北侧的低层冷暖平流交汇,导致该区域出现低层辐合、高层辐散和较强的上升运动,是本次降水的动力因子;冷空气从低层进入台风环流,低层为冷平流,高层为暖平流,大气层结相对稳定,因此本次降水过程中对流较弱,以连续性降水为主;本次暴雨水汽来源分为两部分:台风本身携带的大量水汽和日本海的水汽输送,二者为本次暴雨提供充沛的水汽条件;另外,地形在动力作用和水汽输送过程中也起到了重要作用。     

相似路径台风“杰拉华”和“海葵”降水差异成因分析

利用常规资料、卫星云图和NCEP 1°×1°再分析资料,对"杰拉华"(2000)和"海葵"(2012)两个路径相似但造成的降水有明显差异的台风进行对比分析。结果表明,登陆后台风环流维持的时间和强度是造成两次不同降水的主要原因,台风登陆后减弱快,维持时间短,则降水弱;反之,则降水强。台风登陆前及登陆时相对副热带高压位置是否孤立等环流背景决定了台风维持时间及降水强度。台风与海上季风气流连接,低层环流强使其南侧偏南气流强盛,移速慢、上升运动强均对降水有重要贡献。台风降水与海上水汽通道是否阻断有重要关系,且与其南边界、西边界水汽输入有很好的对应关系,北边界水汽对于降水影响不大。     

台风“韦森特”登陆后暴雨的成因分析

采用常规气象资料、区域自动站资料以及NCEP/NCAR分辨率1°×1°再分析资料,对2012年1208号台风"韦森特"登陆影响下,珠江三角洲和粤西地区的暴雨过程进行分析。分析了"韦森特"登陆后的高低空环流形势和辐合辐散场、西南季风的活动以及水汽输送情况。结果表明:1)西太副高高压脊西伸加强,且脊线位置维持,抑制了"韦森特"的北上,有利于其登陆后移速不致过快,为"韦森特"西北西行过程中产生持续性暴雨提供了稳定的背景场。2)100°E附近、108°E附近两支越赤道气流及索马里急流的加强,使西南季风进一步发展,为台风登陆后的降水补充大量水汽、热量和动量,有利于其降水发生维持。同时,水汽输送大值带穿过中南半岛,源源不断地向台风环流输送水汽。随着台风登陆后西北移动和西风大值区北抬的影响,水汽通量大值区和水汽通量散度大值区相应北抬,对暴雨增幅的发生有一定的作用。3)台风登陆后,高空辐散明显加强,强于低层辐合,高层流出的气流具有强的抽吸作用,为强降水的发生提供了动力抬升条件。     

“灿鸿”台风造成浙江东北部大暴雨成因分析

本文利用常规观测和自动站加密资料、卫星云图资料及NCEP再分析资料,分析了2015年7月10—11日1509号台风灿鸿造成其西侧浙江东北部异常强暴雨事件,得到本次大暴雨过程是由于"灿鸿"强度强、范围大、直接影响时间长,长时间东北气流下,在浙东北特殊地形作用下,形成地面辐合带造成的。台风影响前期该区域处在对流不稳定状态,水汽含量丰沛,低层辐合,高层辐散且气温低,有利于上升运动,上层水汽冷凝造成强降雨。暴雨区低层MPV1由负值转变为正值,导致垂直涡度加强,925 hPaθ_(se)的高能区的长期存在,有利于上升气流增强,水汽长时间大量输送有利于台风的发展和维持,也有利于强降雨的形成。这些物理量的变化与雨量增大和减小有6~12 h的提前。呈喇叭口状的杭州湾及南面四明山、狭长东北一西南走向的象山港以及南岸的山脉等地形有迎风坡作用和地形辐合,对东北气流参与造成的降雨有增幅作用。     

“达维”以台风强度登陆长江以北的原因分析

通过分析1210号台风达维的路径和强度等概况发现：达维在登陆之前北上的过程中强度基本保持增强的趋势,是1949年以来首个以台风强度登陆长江以北的台风。从环境场和海洋等方面对这个现象进行了初步研究,结果表明：达维以台风强度登陆长江以北首先与副热带高压以及台风苏拉有重要关系,其次与动力因子有关,低空急流的风速增大和连通带的变长、环境风垂直风切变减弱、对流层高层的强的辐散中心和对流层低层的强的辐合中心以及对流层低层的正涡度中心变强,这些动力因子的变化导致了达维在海上强度的增强或维持。还与热力因子有关,较高的海表温度、对流层低层的水汽通量和水汽通量散度增强,这些热力因子也都有利于达维强度的增强或维持。     

双台风生消过程涡旋能量、水汽输送相互影响的三维物理图像

重点研究“莫拉克”台风发展并登陆台湾,以及“天鹅”台风消亡阶段两者相互作用的问题。通过诊断分析发现“莫拉克”与“天鹅”移动过程存在双台风涡旋互旋、吸引与合并现象。采用双台风中心连线的垂直剖面移动坐标分析法可揭示出双台风涡度、风场三维结构,演变过程中双台风的涡度、动能强度呈反向变化关系,在双台风生消过程中,动能、位涡场分布存在显著“连体”通道特征。并揭示出双台风涡旋各自生、消过程水汽、动能可能存在的相互影响及其涡旋结构变化的内在关联。对“天鹅”消亡、“莫拉克”引发暴雨过程,采用Flexpart-WRF耦合模式模拟“质点群”轨迹,模拟结果再现了双台风生消阶段“天鹅”台风水汽“粒子群”向“莫拉克”低层气旋式输入通道,且在“莫拉克”涡旋高层反气旋式卷出的三维立体动态图像。通过剔除“天鹅”台风涡旋数值模拟试验进一步印证了“天鹅”台风趋于消弱过程其水汽、动能输送为“莫拉克”台风发展与维持做出了一定贡献。基于以上合成分析、轨迹和数值模拟技术综合分析提出了能揭示“天鹅”消亡、“莫拉克”发展过程能量、水汽输送相互影响的三维物理图像。     

台风“康森”对防城港市影响特点分析

利用MICAPS3.0常规天气图、防城港市自动站资料对第1002号台风"康森"路径及防城港市暴雨降水过程的原因进行分析,分析表明,1002号台风"康森"的移动路径和副高的位置相关;此次暴雨降水过程是由于在"康森"发生发展的整个过程中,台风附近的对流层顶部始终伴随着强的辐散流场。"康森"进入南海后,低层的西南低空急流强盛,还受稳定强大的副热带高压阻挡,台风北侧偏东气流明显加强,从而使低层台风附近气旋性的气流辐合加剧;西南季风加强有利于气流辐合上升。另外,十万大山地形抬升作用使得西部地区降水明显增幅。     

1510号台风“莲花”水平结构的演变特征

采用2015年7月2—10日欧洲中心(ECMWF)ERA-Interim每日4时次再分析资料、Micaps实况数据和FY2G红外云图数据,分析了1510号台风"莲花"水平结构的演变特征,结果表明:西南暖湿气流、"灿鸿"以及弱冷空气对"莲花"结构演变起着非常重要的作用。其中,西南暖湿水汽的不断卷入增强了"莲花"的强度和台风云系的发展,使其形成紧实密集的螺旋云系和南侧的"尾巴"状云系,水汽辐合区以及能量锋的演变对台风结构的变化有一定的指示意义;"灿鸿"对西南暖湿水汽的截断使得强度较弱的"莲花"成为孤立、结构对称的气旋;弱干冷空气的卷入使得"莲花"近海加强,但由于前期华南地区气温下降,天气较凉爽,不利于大陆上空外围飑线云系的发展,随着"莲花"靠近并登陆汕尾沿海,其云系逐渐调整为"6"字型结构。     

2012年10号台风“达维”强度维持和变化机制分析

通过分析1210号台风“达维”的路径和强度等发现,“达维”以台风强度登陆长江以北首先与副热带高压以及台风“苏拉”有重要关系;其次与动力因子有关,低空急流的风速增大和连通带的变长、环境风垂直风切变减弱、对流层高层的强的辐散中心和对流层低层的强的辐合中心以及对流层低层的正涡度中心变强,这些动力因子的变化导致了“达维”在海上强度的增强或维持;还与热力因子有关,较高的海表温度、对流层低层的水汽通量和水汽通量散度增强,也有利于“达维”强度的增强或维持。     

台风“山神”（1809）残涡再度入海加强成因分析

利用常规气象资料、卫星云图及区域自动站等资料,对2018年第9号台风"山神"残留系统再次生成热带低压的原因及其移动路径进行分析。结果表明,北部湾低压形成的原因主要有两方面,一是西南季风不断供应水汽和能量使其维持螺旋结构,二是北部湾海面温度较高;第二类条件不稳定机制使热带扰动不断发展;对流层垂直风切变小,使对流降水释放的凝结潜热积聚而导致低层减压;高层辐散、低层辐合,导致气旋性涡度增加。受热带辐合带南侧偏西风和台风"安比"的互旋作用影响,北部湾低压先后往东偏南、东北、西北方向移动。     

“尼伯特”台风暴雨过程中温州北部和南部降水差异的成因分析

利用温州地面自动气象站资料和日本0.5°×0.5°分析资料,对2016年7月8—9日"尼伯特"台风暴雨过程中温州北部与南部降水差异的成因进行分析。结果表明:1)北部东南气流较弱,降水小;南部受东南低空急流影响时间较长,有利于产生强降水。2)北部水汽辐合弱,提供的水汽有限;南部水汽辐合强,提供的水汽充足。3)南部的SWEAT指数高于北部,强降水的不稳定条件优于北部。4)北部低层辐合弱,高层辐散弱,低层非地转湿Q矢量辐合小,上升运动弱,降水也弱;南部低层辐合强,中低层和高层辐散强,低层非地转湿Q矢量辐合大,上升运动强,有利于产生强降水。     

河西走廊西部一次暴雨过程的水汽特征分析

文章利用常规气象观测资料和GdAS、NCEP/NCAR再分析资料,对2019年5月5—7日河西走廊西部暴雨天气过程的水汽特征进行分析与讨论。结果表明:本次暴雨是由200 hPa高空急流、500 hPa短波槽、700 hPa低空急流和祁连山地形阻挡共同作用下产生的;降雨强盛时期暴雨区对流层低层维持6 g·kg-1的比湿和80%以上相对湿度;水汽主要由两路异常远距离水汽通道输送,分别是蒙古高压低层偏东回流气流引导的偏东路径,南支槽以及高原切变引导的偏南路径;暴雨区水汽主要来源于对流层中低层东边界,中低层东边界水汽输入贡献率达81.2%;利用HYSPLIT模型后向72 h模拟发现,暴雨区水汽来源主要有3条路径,分别是低层偏东路径、中层偏南路径和高层偏西路径,对应的水汽源地为蒙古国东南部、新疆东部和里海;高层300 hPa干冷空气侵入中层,与中低层上升气流在暴雨区上空辐合交汇,对降水有一定的加强作用。     

两种边界层方案对台风“Megi”路径的影响

以WRF为试验模式,对比分析2种边界层参数化方案(YSU、MYJ)对台风"Megi"路径的影响。结果显示,"Megi"路径对边界层方案的变化有一定的敏感性。相比于MYJ方案的模拟结果,YSU方案模拟的边界层垂直混合作用和水汽垂直输送较强,因此对流层高层的水物质含量高于MYJ方案中的结果。分布于台风周围的水物质在对流层高层会以砧云的形态扩散至副高区域,砧云在对流层高层凝结放热增温,在低层形成降水蒸发吸热降温,影响副高区域上下层的温度分布,导致副高强度减弱、位置东退,最终造成台风提前转向。     

台风“海燕”过境海南岛数值模拟及暴雨成因诊断

利用NCEP/NCAR 1°×1°再分析资料、地面观测降水资料、FY-2E卫星相当黑体温度资料,采用WRF中尺度数值模式对2013年11月9—11日台风"海燕"过程进行数值模拟,并对期间海南暴雨天气诊断分析。结果表明:台风"海燕"携带的大量水汽,为海南暴雨提供了丰富的水汽来源;TBB梯度高值区与暴雨强度及落区有很好的对应关系。地形在暴雨过程中起到重要作用,初期台风外围偏东气流遇海南中部高山产生地形重力波,促使局地辐合上升,产生降水;随着台风靠近,风向转为偏南且风速增大,地形作用促使气流强烈抬升,在低层产生强对流中尺度系统,并与高层辐散系统配合,产生强降水。     

“灿鸿”台风大暴雨的水汽诊断分析

利用常规观测和自动站加密资料、卫星云图资料及NCEP再分析资料,诊断分析2015年7月10—11日1509号台风"灿鸿"造成其西侧浙江东北部异常强暴雨事件,得到本次大暴雨过程是由于"灿鸿"强度强范围大,长时间东北气流下,在浙东北特殊地形作用下,形成地面辐合带造成的。低层水汽丰沛,低层强辐合、中高层辐散,水汽长时间大量输送有利于台风的发展和维持,也有利于强降雨的形成。