0505号“海棠”台风暴雨数值模拟试验和分析

利用中尺度数值模式WRFv2.2较好的模拟结果, 并结合NCEP再分析资料、 地面自动站降水资料以及实况雷达回波资料对台风 “海棠” 造成的浙闽地区特大暴雨进行分析。研究发现, 这次暴雨属于台风中心北侧附近的螺旋云带降水, 主要是由边界层强中尺度辐合带直接影响造成的, 降水伴随着辐合带发展; 边界层顶的强东风急流和对流层低层强偏南气流在浙闽地区的交汇是强辐合带的成因; 台风向西北方向移动相伴东风急流和强辐合带的北移, 这是本次暴雨出现稳步北抬的原因。台风的三支不同气流在浙江南部和福建北部地区交汇上升, 起到了水汽通道和能量输送以及建立不稳定区的作用, 提供了暴雨的增幅与维持, 而气流的汇合主要发生在边界层内, 这也是中尺度辐合带高度受限于边界层的原因。浙闽地区复杂的中尺度地形对本场暴雨的发生有重要作用, 为暴雨的增幅做出了重要贡献, 但是, 对边界层不同气流造成的中尺度辐合带而言, 地形的作用较小, 仅可阻挡降水向西延伸。     

浙江省春季不同类型暖区天气降水特征

利用2007—2016年春季浙江及周边地区气象站观测资料与ECMWF再分析资料,分析总结浙江省春季暖区降水天气过程的环流特征及中尺度概念模型。结果表明:浙江春季暖区天气具有云量多、雨量小、气温高、日温差小的特点,暖区降水的环流形势可分为西南气流型、暖切北抬型、冷切靠近型、东南气流型4类;冷切靠近型降雨最强,其次为暖切北抬型,雨量分布均表现为西南部大、东北部小,而东南气流型降雨最小。中尺度分析发现,浙江春季暖区降雨出现在沿海近地层东南气流与低层西南气流交汇的辐合上升区、850 hPa等θse线密集区,雨带走向与等θse线平行;近地层残留的冷空气和海陆温差造成的斜压不稳定可导致降水明显增强。     

2009年热带风暴“天鹅”移动路径及特大暴雨降水分析

利用MICAPS3.0常规天气图、中尺度WRF模式﹑海南岛自动站资料对第0907号热带风暴"天鹅"异常路径及造成海南省北部﹑西部地区特大暴雨降水过程的原因进行分析,分析表明,造成0907号热带风暴"天鹅"的移动路径复杂变化和"莫拉克"的云系影响有关,两个热带气旋在一定距离内产生"双台风"效应;此次特大暴雨降水过程是由于中低空海南岛北部及西部有偏北气流与西到西南气流强辐合,西南气流把孟加拉湾东移来的水汽,聚积于海南省北部﹑西部地区,增强了水汽辐合;涡度场反映对流云团云顶高度深厚有利于强降水云团的发展及维持。另外,海南岛地形抬升作用使得西部地区降水明显增幅。     

华南沿海暖区辐合线暴雨地形动力机制数值模拟研究

华南沿海暖区暴雨是单一暖气团降水。本文采用客观分析方法确定暖区暴雨主要影响系统为两类辐合线低值系统:偏南向辐合线与西南向辐合线;此类辐合线系统具有强烈的辐合上升层次与暖心结构,是一类强烈的暖区暴雨天气系统。偏南向辐合线多出现在粤西沿海,而西南向辐合线多出现于粤东沿岸,分别具有短时团状与持续带状两类强降水。华南沿海地区山脉河口众多,其中珠江口以西的团状云雾山正面阻挡偏南向辐合线,河口以东的带状莲花山侧面阻挡西南向辐合线。利用WRF数值模式分别研究粤东和粤西山脉对两类辐合线及其暴雨的地形影响,包括正面阻挡和侧面摩擦。结果显示,将偏南向型辐合线所遇云雾山范围地形降低80%后,因正面阻挡缺失,辐合线及其降水向北推进,雨带强度减弱,形状改变。地形的正面阻挡促使低层辐合气流迅速抬升触发强降水。降水释放的凝结潜热,又加强系统的上升运动和暖心结构强度与层厚,进而增强暴雨。填充偏南向型狭管地形的试验显示,狭管效应构成对强降水位置和强度的直接强迫影响,加之与云雾山正面阻挡配合,两项作用造成粤西暴雨频繁特征。测试粤东西南向莲花山脉对西南向辐合线的侧向阻挡与摩擦效应,通过对比莲花山两种地表粗糙度环境模拟效果,获得显著的局地垂直上升速度差,显示粤东沿海山脉的侧向摩擦不仅增强西南辐合线强度也加强垂直上升运动强度,由于西南气流的持续,山脉走向与气流的配置,维持了降雨时长及雨带范围。同时对粤西近海西南辐合气流及河口的暴雨雨带也有连带增强与维持作用。进一步地山脉地形抬升以其抬升迅速,范围集中,层次深厚,而有别于锋面气团抬升。加之近海水汽充沛,抬升后中层凝结释放的配合,增强了辐合线低值系统强度,造成暖区降水雨强远高于华南锋面降水。     

台风"莫拉克"暴雨特征

利用常规气象资料和卫星、雷达、区域自动站等资料以及NCEP再分析资料,对2009年闽东北地区"莫拉克"台风的降水特征做初步分析.结果表明:台风"莫拉克"暴雨具有明显的"空心化"特征,有利的环境场条件、螺旋雨带上对流单体的不断影响、台风移动缓慢是此次台风暴雨的主要原因,而地形也有明显增幅作用.通过雷达回波基本反射率因子强...     

南昌“6.29”短历时暴雨过程的成因及其中尺度特征

2022年6月26—29日长江中下游梅雨锋雨带南压减弱,29日江西降水却显著加强,北部出现了一条窄而强的暴雨带,南昌城区2 h降水超100 mm,最大小时降水量113.2 mm,引发严重内涝。利用常规观测、ERA5再分析、风云气象卫星和多普勒天气雷达等资料分析南昌城区此次短历时暴雨成因及中尺度特征和维持机制,结果表明：暴雨发生前江西850 hPa西南气流显著减弱,而水汽、能量却增加,28日08∶00—29日08∶00南昌露点温度、整层可降水量、总温度分别由23.5℃、57.5 mm、76℃上升至26℃、69 mm、81℃,有利于对流性强降水发生发展;高层持续强辐散、600—800 hPa干冷空气侵入、925—975 hPa边界层急流增强导致水汽在边界层强烈辐合等是暴雨主要成因;暴雨发生初期,赣东北对流回波具有明显后向传播特征,与赣西北东移回波在南昌合并快速发展,降水迅速增强,合并后强回波带南侧、西南侧不断有对流单体新生向东北方向移动汇入,造成强回波在南昌停滞少动;对流单体在冷池出流与环境大气的辐合线上新生,赣东北、赣西北辐合线分别位于对流带的西侧、东侧,两条辐合线移动方向相反在南昌地区...     

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。     

2013年“苏力”与“潭美”相似路径台风大暴雨落区差异分析

以2013年两个路径相似但大暴雨分布有较大差别的台风“苏力”和“潭美”为研究对象,从台风结构及其动力、水汽等方面讨论了它们的降水条件差异,结果表明:台风登陆过程中,“苏力”结构发生南倾是造成台风南侧大暴雨产生的主要原因;副高南侧弱东风气流导致“苏力”北侧水汽辐合上升运动较弱,水汽辐合呈现南强北弱的分布;流场垂直运动南强北弱的不均分布是台风环流南侧大暴雨产生的有利动力条件;台风受南亚高压的东南侧东北气流影响,二者的相对位置,有可能影响到台风辐合区随高度向南倾斜和高层辐散场南强北弱的分布,从而对台风暴雨南强北弱的分布产生重要影响;中层弱冷空气侵入台风环流西南侧,对台风南侧暴雨增幅起重要作用。台风“潭美”结构对称,低空西南与东风两支急流将充沛水汽汇合于台风环流北侧,副高南侧东风急流的增强和闽东北地形抬升对台风北侧暴雨的增幅作用十分显著。台风位于南亚高压东环的西南侧,受偏东气流的分流辐散影响,“潭美”辐合中心随高度北倾和中层弱冷空气侵入台风环流北侧,也是促进台风北侧暴雨增强的原因。      

一次由“列车效应”引发的梅雨锋暴雨研究

利用Micaps软件系统、多普勒雷达和NCEP 1°×1°再分析等资料,对2011年6月14日江西北部地区一次超历史极值的短时强降水过程的天气尺度系统和中小尺度系统及其两者关系进行了分析。结果表明,南支槽移动缓慢、中层干冷空气入侵、强盛的西南急流、高低空急流耦合及地面辐合线维持是造成此次极端降水的主要影响系统。反射率因子表现为低质心、垂直发展旺盛、高效率的强回波连续经过同一地区;同时,回波具有明显的后向传播特征和热带降水回波特点;径向速度表现出锋面过境特征,"牛眼"结构表明了低空西南气流较强。当暖湿急流输送方向与地面辐合线平行时,孟加拉湾的水汽被低槽前西南气流源源不断地输送到辐合线上空,使辐合线稳定、维持或发展。干冷气流入侵有利于对流单体的产生;大风速区和辐合区的发展有利于中小尺度对流单体及其次级垂直环流的维持、发展,且这些次级环流规则排列,从而"列车效应"得以维持。有组织的多单体风暴活动、地面静止锋及其附近多条中尺度地面辐合线长时间维持,是形成"列车效应"的主要原因;降水回波处于东北—西南向的高能舌北侧移动,江西东北部特殊的地形作用促使"列车效应"形成和维持。     

湘北一次西南涡北侧强降水过程预报误差分析

利用观测数据、FNL数据以及雷达产品等资料对2020年6月8日夜间湘北一次西南涡北侧强降水过程预报误差进行分析研究。结果表明：中低层河套高压与副高形成了一个高压坝,偏东气流加强,西南涡北侧出现了强降水。湖南境内强降水落区与≥95%相对湿度高值区的对应关系较好。虽湘南850 hPa以下为不稳定层结,但850—600 hPa为稳定层结,不利于强降水发生。锋区低层以下沉气流为主,700 hPa及以上才有上升运动发展,而地面辐合线附近上升运动从近地面伸展至300 hPa附近,其最大强度仅约锋区中心强度一半,湘北强降水正好位于中层锋区与地面辐合线之间。受冷空气及山地地形影响,石门县上空形成辐合区,并有局地涡旋系统,对应强回波中心达到45 dBZ以上。模式预报低涡切变线在湘中一线,并预计西南涡东出,但在偏东气流影响下,湘北北部出现了倒槽,西南涡向东北方向移动。     

2019年梅汛期一次大暴雨过程成因诊断分析

利用MICAPS和NCEP 2.5°×2.5°格点再分析资料,对2019年6月19日桐庐县大暴雨过程的降水特征、天气形势特点、物理量的配置特征及地形条件等进行了分析。结果表明:1)2019年6月19日大暴雨是因中高层为西北气流、地面江南有锋生并有波动生成发展东移、弱冷空气渗透影响、配合中低层切变线影响而产生的,降水时空分布不均匀,有明显的对流特性。2)中低层的正涡度、低层辐合高层辐散及700 hPa较大的垂直上升速度为大暴雨的产生提供了良好的动力条件。低空西南急流维持,特别是925 hPa的西南急流,稳定的水汽输送,GPS反演水汽维持在65 mm以上,有利于强降水的出现。3)该次过程中强降水云团的移动方向和桐庐县地形走向一致,并和山脉走向垂直,因此地形的抬升及阻挡作用,为大暴雨产生并创历史纪录起到了至关重要作用。     

“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。     

双TC和梅雨锋共同作用下的一次暴雨过程分析

通过NCEP再分析资料计算各种物理量和应用卫星云图、雷达资料,并用WRF中尺模式做数值模拟,从动力过程、水汽输送过程、中小尺度系统等3个方面对TC和梅雨锋共同作用在浙北产生的一次暴雨过程进行分析。结论如下:(1)动力过程特点:300 hPa急流出口区辐散,中层3支气流汇合形成变形场锋生,产生强烈上升运动。低层TC外围的东南气流输入暖平流和湿位涡,使海上台风倒槽向北传播发展,最终形成气旋。TC高层流出气流对梅雨锋南侧垂直环流的维持有利;(2)水汽主要由两个TC外围的环流输送;(3)卫星云图和雷达回波显示有不同的降水云团合并且有加强的过程。用WRF中尺模式做数值模拟显示:700 hPa中小尺度的切变线或辐合区与强降水回波相对应。过程主要特点是中低层两个TC外围的气流与西风带气流在华东地区汇合,形成变形场锋生,产生强烈的辐合上升。在不同的气流汇合后产生了强急流输送水汽,加强垂直环流和中小尺度的辐合,是强降水产生的主要原因。西南季风经过台风绕流后在合适的环境场下仍有可能到达华东地区,这时往往与中纬度西风带汇合,在这种情况下会加强梅雨降水。     

广西沿海地形对超强台风“威马逊”影响的数值试验

以在广西沿海登陆的超强台风"威马逊"为研究对象。针对沿海山脉—十万大山,基于区域数值模式WRF3.4.1,开展敏感性数值试验。结果表明,WRF模式能够较好地模拟出台风移动的路径及降水的空间分布特征。十万大山山脉的存在有利于中低层的南北风在山脉周围抬升,而地形抬升作用是导致沿海发生强降水的有利条件之一。移除十万大山地形后,台风中心位置偏西,大气环流的改变使山脉周围水汽辐合减弱,此外,偏南气流由于没有地形的阻挡,因此向北发展,而地形造成的中低层抬升作用也随之消失。水汽辐合的减弱及地形抬升作用的消失共同导致十万大山周围降水减少,最大减幅可达到40mm。     

辽宁一次暴雨天气过程的多普勒雷达层状云降水回波特征分析

利用500 hPa、850 hPa等常规天气图资料和多普勒组合反射率、回波顶高、垂直累积液态含水量、径向速度、风廓线等天气雷达回波资料,对2011年7月29-31日辽宁省一次暴雨天气过程的多普勒雷达层状云降水回波特征进行分析,并分析了此次暴雨天气过程的多种雷达产品特征,探讨多种雷达产品对客观反映暴雨天气特征的可参考性,结果表明:此次暴雨降水地点主要发生在暖区、850 hPa切变附近,降水强度大、持续时间长;从雷达组合反射率图分析,地面大洼-辽中-法库-线有一个自西南向东北移动的降雨带存在,降雨带移动过程中,逐渐生成对流性云团产生暴雨,凤城-宽甸-线的降雨中心是由东南部发展的对流云团产生的;回波顶高近似均匀分布,空中液态含水量较小则表明这次过程的层状云降水特征明显;径向速度图表明7月30日20时降水产生时,径向速度出现相对大值区,其内有水汽辐合、质量辐合或较强的上升运动,强回波区域有弱的辐合气流;风廓线图可以看出在主要降雨时段,低层急流特征明显,最大风速可达27.3 m/s。     

地形对台风“海葵”降水增幅影响的研究

使用NCEP GFS资料和WRF V3.4模式对2012年第11号台风"海葵"(1211)引发的安徽强降水过程进行数值模拟,通过改变模式中安徽省大别山区和皖南山区的地形高度,设计一组敏感性试验,对"海葵"降水的地形增幅效应进行研究。结果表明:(1)WRF模式对台风"海葵"降水过程有较好的模拟能力。(2)大别山区和皖南山区地形对"海葵"移动路径、强度以及降水分布、强度均有不同程度的影响;不同地形高度下模拟的台风路径及降水分布差异较大,且降水中心强度与地形高度相关性较好,地形对暴雨增幅作用明显。(3)山区地形有利于中尺度辐合线和低涡生成、发展,并有强水汽辐合中心与之相对应;有地形时对流层低层上升运动比无地形时明显加强,对安徽中南部强降水增幅作用显著。     

鲁西南至鲁中一次暴雨过程成因分析

利用实况观测资料、中尺度自动站资料、中国气象局物理量分析资料和泰山多普勒雷达资料对2013 年7 月18 日发生在鲁西南至鲁中的暴雨过程进行了诊断分析。结果表明：强降水由500hPa西风槽、700hPa 切变线、850hPa低涡、地面辐合线、以及副热带高压西北边缘的暖湿气流共同影响造成。低层前期明显的持续升温为暴雨的产生创造了良好的热力条件,副高外围的水汽输送为此次暴雨提供了充足的水汽,同时暴雨区不稳定能量的维持和层结对流不稳定的结构,有利于暴雨的产生。地面中尺度辐合线的生成和发展, 是这次暴雨产生的启动机制, 暴雨的分布与地面辐合线的走向基本一致。强降水期间,沿低层切变线北侧东北气流南下的冷空气与暖空气交汇,使对流加强、降水强度加大。另外,泰安地处鲁中山区向西南开口的山谷的南部,偏南气流的迎风坡,有地形产生的偏南风的辐合和抬升,地形造成的辐合上升运动对泰安地区第一个强降水时段降水具有明显的增幅作用。两个强降水时段雷达回波为混合型降水回波,反射率因子强度一般在30～35dBz,最强达40dBz,其中第一个强降水时段回波对流发展的高度更高。特殊的地势地貌也是此次暴雨产生的重要原因。     

北雁荡山地形对2020年“黑格比”台风暴雨影响的数值模拟

2020年第4号台风“黑格比”在浙南登陆后过境北雁荡山期间在山区引发了特大暴雨。基于中尺度数值模式WRFV4.0.2对台风进行高分辨率数值模拟，分析北雁荡山地形对此次台风暴雨的作用，并设置了升降地形敏感性试验。结果表明：数值试验较好地模拟了台风移动及特大暴雨的落区和强度，台风大风区明显不对称分布，台风登陆后第一、四象限过境山区，其东侧强偏南气流向山区输送了充足水汽。台风登陆前山区低空存在一条由台风内核拖曳出的狭长螺旋辐合带，水汽通量辐合与风场辐合相一致。台风眼墙过境时沿着降水中心的迎风坡有强烈上升运动，动力条件极好，水汽输送带由近地面向对流层低层延展，山区有零星对流单体触发加强。台风后部环流影响时在高海拔山区风速减弱、绕流激发了中尺度低涡，强降水中心迎风坡上出现持续性、停滞不动的强正涡度中心，是特大暴雨发生的主要原因。地形敏感性试验中无地形时降水减幅40%～50%，地形高度翻倍降水增幅超过60%。     

一次梅雨锋附近“列车效应”致灾大暴雨过程观测分析

2016年7月6日在武汉发生了一次造成城市严重内涝的暴雨过程。本文利用多普勒天气雷达、逐小时地面加密观测资料和EC 0.25°×0.25°细网格模式数据,对这次梅雨锋附近极端暴雨的降水特征、中尺度对流系统演变和暴雨成因等进行了细致分析,结果表明:(1)本次大暴雨是在典型梅雨期环流形势下发生的,副热带高压西北侧的高温、高湿区配合江淮切变线稳定少动,暴雨则出现在西南低空急流风速辐合区,925 hPa西南低空气流的进退有利于东北路冷空气南下,这与雨带的落区和维持有密切联系。(2)梅雨锋狭长雨带上的降水量分布呈现不均匀性,强暴雨主要集中在几个中心,降水中心的分布与梅雨锋附近低层风场扰动有关,梅雨锋雨带上产生大暴雨是一个典型的中尺度对流系统(MCS),沿着西南一东北走向的引导气流移动,湖北特殊地形促使"列车效应"进一步加强。(3)列车线主要由江淮切变线或边界层辐合线附近的中尺度系统扰动形成,地面中尺度气旋性辐合及低空西南急流长时间维持,是形成"列车效应"的主要原因。(4)MCS在雷达回波上有三个明显特征,第一个是MCS在雷达回波形态上属于带状对流,由层状云和列车线共同组成,雨带与西南气流走向一致;第二特征是层状云和列车线移动方向几乎一致,MCS移动方向与列车线走向平行,垂直于列车线的分量很小;第三个是对流单体在列车线上游新生、加强,并向下游移动,对流单体的传播方向和列车线方向相反。(5)西南急流向近地面扩展、"牛眼"结构及风随高度顺转等中尺度系统,促使近地面扰动加强,诱发强降水。     

2006年"04、05"号热带气旋的诊断分析

通过诊断“04、05”号热带风暴登陆后减弱成台风低压的变化特征,分析其路径相似却出现降水实况不同的成因,结果表明:台风低压暴雨主要决定于登陆后台风低压的移动路径和高低层结构维持时间的长短,稳定的湿舌、“湿锋”、台风低压辐合线的持续加强、急流的北推西进以及有利地形都可使降水得到明显增幅。