一次远距离台风暴雨过程的熵流指数演变

应用耗散结构理论,结合河南省一次远距离台风暴雨过程,分析了大气排熵指数、边界层上部广义相当位温及广义相当位温平流等三个熵流指数与暴雨的发生和落区的关系,得到:大气排熵指数由高值向低值的演变有利于对流的发展,从而导致对流暴雨形成;暴雨落在大气排熵指数负值中心或负值轴线附近区域;远距离台风暴雨产生前,有高熵空气在边界层上部聚集,边界层高熵中心往往与暴雨落区对应;边界层上部高熵平流的移向往往预示了强降水的未来移向。     

台风暴雨大气熵变场的诊断和对比分析

本文借助于熵平衡方程，对两个深入内陆的台风暴雨过程在负熵流作用下的减熵运动进行了诊断和对比分析，得到了以下结果:（1）台风大范围暴雨和强的负熵变相对应，因此可比常规方法较好地分辨出暴雨落区；（2）负熵变的汇合能够清楚地反映出中、低纬度天气系统的相互作用，为特大暴雨和台风远距离影响的特大暴雨的出现提供先兆；（3）本文导出的熵密度变化方程可以阐明，雨区内系统的发生、发展是和降水导致熵减小的物理过程相联系的；（4）大气熵辐散，特别是中、高层的熵辐散，对暴雨发生和持续的作用，不仅和潜热加热同样重要，甚至更有决定性意义。     

2005年7月1-2日山西大暴雨中排熵指数的诊断分析

利用美国新一代中尺度WRF(weather research and forecasting)模式,采用双向二重嵌套网格技术,对2005年7月1-2 日山西的大暴雨天气过程进行数值模拟,并利用模式输出的高分辨率动力协调资料进行了初步诊断分析,着重分析了排熵指数与暴雨区的关系.结果表明:活跃的副高是造成此次强降水的主要影响系统,低空西南风急流为暴雨提供了充足的水汽及动力条件;大气排熵指数由高值向低值的演变有利于对流的发展,从而导致对流暴雨形成;负熵变区(IRE《0)对应着暴雨区,负熵变区的汇合反映了暴雨的落区;排熵指数与暴雨区有较好的对应关系.     

2005年7月1—2日山西大暴雨中排熵指数的诊断分析

利用美国新一代中尺度WRF(weather research and forecasting)模式,采用双向二重嵌套网格技术,对2005年7月1—2日山西的大暴雨天气过程进行数值模拟,并利用模式输出的高分辨率动力协调资料进行了初步诊断分析,着重分析了排熵指数与暴雨区的关系。结果表明:活跃的副高是造成此次强降水的主要影响系统,低空西南风急流为暴雨提供了充足的水汽及动力条件;大气排熵指数由高值向低值的演变有利于对流的发展,从而导致对流暴雨形成;负熵变区(I_RE<0)对应着暴雨区,负熵变区的汇合反映了暴雨的落区;排熵指数与暴雨区有较好的对应关系。     

“达维”台风大暴雨过程熵流特征分析

应用耗散结构理论,对2012年8月3—4日发生在河北省海岸带的一次台风暴雨过程进行诊断分析,着重分析了大气排熵指数、边界层上部平均广义相当位温与暴雨的发生和落区的关系。结果表明:副热带高压稳定少动和台风外围强盛的东南风急流造成了本次历史罕见的大暴雨局地特大暴雨天气;大气排熵指数由高值向低值的演变有利于对流的发展,从而导致对流暴雨形成;负熵流区涵盖了强对流或对流性大暴雨发生的主要区域,暴雨产生前5~6 h,有高熵空气在边界层上部聚集,暴雨区位于高熵中心附近、低空切变线和地面辐合线附近,与高熵舌伸展的区域相一致。     

熵的演化与暴雨形成和落区的探讨

应用耗散结构理论，提出了大气中“湿滴”的具体计算公式和“相对湿滴”的概念，推导了便于在大气中实际应用的总熵流表达式。结合湖北省两次暴雨及特大暴雨天气过程，初步分析归纳了熵的演化与强对流暴雨和落区的关系；熵的演化与台风低压引发的暴雨和落区的关系，指出了两种暴雨过程的共同点和不同点；对台风低压的移动规律得到了某些有益的认识。     

对华北一次特大台风暴雨过程的位涡诊断分析

通过对９６０８号台风低压及其外围暴雨位和等熵面上物理量场的分析,揭示了台风低压北上诱发暴雨过程的位涡场的结构及冷空气对暴雨增幅的作用,给出此次暴雨增幅过程的图像。分析表明：对流层低层中高纬度冷空气（高位涡）扩散南下在台风低压环流区附近的“侵入”作用是此次特大暴雨过程的最重要的原因之一;等熵面位涡的分析进一步说明了中高纬地区冷空气的活动状况;对流层高层或平流层低层位涡的下传有利于位势不稳定能量的释放     

台风"麦莎"移动路径和影响山东的降雨分析

利用常规气象资料,对台风“麦莎”的移动路径以及影响山东的降雨进行了分析。结果表明:制约台风移动的大尺度环流系统主要是西太平洋副热带高压;台风造成的暴雨区域主要在台风中心北部和东北部,水汽通量辐合区、涡度场、散度场以及θse场都与暴雨区有较好的对应关系。     

中尺度对称不稳定在远距离台风暴雨中的诊断应用

用中尺度对称不稳定“Ｓ”判据对９７１１号远距离台风暴雨过程进行了诊断分析,结果表明;台风远距离雨区存在明显的对称不稳定降水。低层Ｓ〈０的区域作对称不稳定区,与后期台风远距离不有比较好的对应,可以作为远距离台风暴雨落区的一个指标。     

河南一次西南涡暴雨的大气排熵指数特征分析

应用耗散结构理论,基于广义相当位温构建大气排熵指数,利用常规观测资料、地面加密自动站雨量资料、NCEP/NCAR 1°×1°再分析资料等,对2008年7月21—23日一次西南低涡东移造成的河南省大范围暴雨过程的大气排熵指数进行诊断分析,结果表明:大气排熵指数的演变与此次西南涡暴雨落区和雨强关系密切,暴雨落在负排熵指数中心偏南一侧,大雨以上降水分布在排熵指数负值中心轴线附近及其偏南侧;强降水开始前,排熵指数明显减小,强降水持续时间与排熵指数低值维持时间联系紧密;雨强不仅与排熵指数低值有关,且与低值维持时间、6h变化量也有密切关系。排熵指数低值中心位置和中心值的强弱变化与该个例中西南低涡中心位置和其强弱变化具有较好一致性。     

0509号台风麦莎影响山东分析

分析了0509号台风的移动路径、强降水分布及物理量场分布,重点分析台风在安徽突然转向东北和强降水不在中心附近而是偏于中心东北侧的原因。结果表明：副高突然南落及200hPa辐散偏向台风中心右侧是台风在安徽转向进入江苏的原因;台风进入西风带以后没有明显的冷空气侵入;台风进入山东前,半岛大暴雨是由台风右侧东南急流和切变线引起,而台风进入山东境内时,鲁北、鲁中强降水由台风倒槽引起。     

ANALYSIS OF TYPHOON MATSA （NO.0509） AFFECTING SHANDONG PROVINCE

The characteristics of the moving course of Typhoon Matsa (No.0509), associated heavy rain and physical quantities fields have been analyzed, with the focus on the reason of the typhoon’s abrupt northeastward turn in Anhui Province and heavy rain concentrating in the northeast of typhoon center instead of near it. Meaningful conclusions are as follows. The reasons for typhoon abrupt turning are that the subtropical high pressure was moving southward and divergence fields of 200 hPa were to the right of the typhoon center; there was no obvious cold air invading Shandong after the typhoon entered the westerly belt; the southeasterly jet of typhoon and shear brought heavy rainfall to the Shandong peninsula before the typhoon entered Shandong. But after the typhoon’s movement into Shandong, the typhoon’s inverted trough brought the rainfall to the northern and central Shandong.     

台风麦莎（Matsa）特大暴雨及其结构特征分析

利用自动站资料、雷达观测资料、NECP1°×1°再分析资料,采用相对于台风中心的移动坐标合成分析方法以及WRF模式的诊断分析,对2005年8月登陆浙江造成历史罕见特大暴雨的台风麦莎(Matsa)降水量分布特征进行分析,讨论与特大暴雨有关的台风结构变异。结果表明:①台风麦莎影响期间降水量的分布与通常热带气旋以螺旋雨带结构为主要特征的风雨分布特征显著不同,台风麦莎(Matsa)系统的右前、右后(第1、第2)象限出现了结构显著变异,对台风特大暴雨的特征落区分布有明显影响。②雷达与自动气象站资料分析揭示,在台风第1和第2象限发现有多个雨团重复生成和移动,它们与雷达回波观测到的强弱相间的中尺度上升和下沉气流相间区域相对应,是中尺度"降水细胞"频繁再生与移动的强烈发展区,对构成台风特大暴雨和灾害起重要作用。③具有再生能力的"暴雨细胞"特征结构的强烈发展区域出现动能的显著聚集,有利于台风中水汽在该区域的抽吸。台风系统的局部出现这样结构变异特征,对台风强降水落区的监测预报有重要指示意义。     

2018年山东一次极端暴雨的环境场特征分析

利用多源气象数据资料，对2018年台风“温比亚”引发山东历史极端暴雨的环境场进行了研究。结果表明：（1）台风“温比亚”影响山东引起的前期强降水位于鲁南地区，主要为台风外围螺旋云系降水，19日白天至夜间是此次强降水主要时段，主要受台风和西风槽相互作用引起的，强降水落区主要集中于台风倒槽附近。（2）副高稳定少动、中低纬系统相互作用及低空急流的稳定维持是此次台风强降水的主要原因。（3）超低空急流相比低空急流对出现强降水更有明显的指示意义，其强度大小影响降水的强弱程度，且超低空（500 m以下）出现20 m?s-1以上的强风速对短时强降水有明显指示作用。低空急流指数对强降水出现特别是中小尺度强降水及雨强大小有一定预示作用。（4）特殊地形在此次台风暴雨中起了较大作用，地形的迎风坡效应在山地产生的强迫抬升作用及山脉阻挡引起的水汽在山前积聚等动力和热力共同作用触发湿对流是此次台风出现短时强降水的重要触发机制。（5）此次台风暴雨过程Q矢量散度负值的强弱对于未来6 h雨强大小有较好的指示意义。另外，此次台风特大暴雨与冷空气密切相关。     

“05．8”十堰大暴雨的数值模拟与诊断分析

使用NCEP 1°×1°6h再分析格点资料和气象台站实测降水资料,采用WRF中尺度数值模式,对2005年8月14日20时至15日08时发生在十堰市的一次大暴雨过程进行了数值模拟与诊断分析,并着重分析了大暴雨的成因。结果表明：此次大暴雨是在西太平洋副热带高压、中高纬西风槽合理配置以及稳定有利的环流形势下发生的,同时与台风低压活动关系密切;东南风急流将低纬度地区暖湿气流输送到高纬度地区,使台风低压长时间维持,为强降水发生发展提供了水汽来源;低层辐合、高层辐散的配置有利于对流发展和低层水汽向高空输送;螺旋度正值中心的出现对未来3h强降水出现有一定的预示作用,螺旋度正值对暴雨落区有较好的指示性,主要暴雨区出现在螺旋度正值中心前方。     

1909号超强台风“利奇马”强降水特征的诊断

基于TRMM卫星降雨资料、MERRA-2卫星位势高度、风速、垂直速度等资料，对1909号台风"利奇马"的移动特征及其引发浙江、江苏、山东等地暴雨进行诊断分析.分析结果发现，台风"利奇马"是北上型台风，移动路径主要受副高与1910号台风"罗莎"等系统影响.在北上的过程中，由于台风倒槽与西风槽携带的冷空气配合，且存在大量不稳定能量，引发了此次强降水过程.此外，低空急流及西风槽为降水提供了良好的动力上升条件，南海西南季风与台风"罗莎"是台风"利奇马"充沛的水汽与能量来源，为暴雨提供了良好的水汽条件.     

2004年鲁西南两次台风低压暴雨过程对比分析

对2004年鲁西南两次台风影响造成的大~暴雨过程分析结果表明,西风槽作用下的降水,若有台风低压参与,系统均得以发展,雨势进一步加强。台风低压与西风槽结合及结合点位置,对鲁西南暴雨的形成均很重要。如副高强盛西进时,一般台风低压偏西,与西风槽结合点偏西;副高东退时,结合点一般偏东。     

两次台风远距离暴雨过程的对比分析

利用常规高空、地面气象观测资料以及NCEP／NCAR1°×1°逐6h再分析资料,对2010年7月23—24日和2011年9月17—18日两次台风远距离暴雨进行对比分析。结果表明：两次暴雨过程虽然都受台风影响,但影响方式截然不同。前着台风直接通过低空急流将其附近的水汽、能量输送到暴雨区,降水效率高、强度大。后着台风作为扰动源,产生了类东风扰动并向西传播,在四川东部和青藏高原东部与西风带系统相遇,增大暴雨区气压梯度,诱发低空急流,增强暴雨区水汽辐合,同时延长西风带系统在暴雨区的停滞时间,造成降水时间延长。     

一次远距离台风暴雨过程分析

应用常规观测资料、卫星、雷达产品,综合分析2008年山东最强的一次降水过程,研究西风带降水系统影响山东时,远距离台风对降水的增幅作用,并对主要降水时段进行中尺度数值模拟.结果表明:在西风带系统影响山东时,远在我国东南沿海的台风右侧的东南气流产生的风向、风速辐合与西风带辐合区合并,东南风所及范围比湿增大,水汽通量辐合使大气中的垂直液态水含量明显增大.西风带系统在垂直方向上后倾,使得低层影响系统受高空槽前的正涡度平流影响,是降水发生的环流背景.中尺度模拟结果显示:前期鲁西暴雨垂直方向对流基本稳定,但有强的对称不稳定支持上升运动发展,后期半岛地区的连续暴雨则是低层增温、增湿且对流和对称不稳定并存,从而产生强降水.     

GENERATION AND DEVELOPMENT OF MESOSCALE CLOUD ON HEAVY RAIN BELT ON THE PERIPHERY OF TYPHOON 9608 (Herb)

Typhoon-induced heavy rains are mostly studied from the viewpoint of upper-level westerly troughs. It is worthwhile to probe into a case where the rain is caused by tropical cyclone system, which is much heavier. During August 3 ~ 5, 1996, an unusually heavy rainstorm happened in the southwest of Hebei province. It was caused by 3 mesoscale convective cloud clusters on the periphery of a tropical cyclone other than the direct effects of a westerly trough. Generating in a weak baroclinic environment that is unstable with high energy, the cloud clusters were triggered off for development by unstable ageostrophic gravity waves in the low-level southeast jet stream on the periphery of the typhoon. There was a vertical circulation cell with horizontal scale close to 1000 km between the rainstorm area and westerly trough in northeast China. As shown in a computation of the Q vector of frontogenesis function, the circulation cell forms a mechanism of transforming energy between the area of interest and the westerly trough system farther away in northeast China. Study of water vapor chart indicates that high-latitude troughs in the northeast portion of the rain migrate to the southeast to enhance anti-cyclonic divergence in upper-level convection over the area of heavy rain and cause rain clusters, short-lived otherwise, to develop vigorously. It is acting as an amplifier in this case of unusually strong process of rain.