对一次台风暴雨的位涡与湿位涡诊断分析

利用中尺度模式WRF对台风卡努模拟所输出的高分辨率资料,借助等熵位涡及湿位涡的方法进行诊断分析,揭示台风暴雨过程中的中尺度系统演变特征以及探讨台风暴雨发展与维持的机制.结果表明:等熵面位涡图的分析清楚地揭示了台风低压及周边环境的位涡演变特征.暴雨区落在低层等熵面位涡高值中心的东北侧,或者在高层等熵面位涡高值中心右侧最大位涡梯度处;等位温面向正位涡异常中心收拢,高层的高位涡值下传,高位涡的干冷空气加强了低层的扰动,引起低层暖空气的抬升,这些条件促使对流不稳定能量与潜热能的释放,有利于暴雨增幅;条件性对称不稳定与对流不稳定是此次台风暴雨发展与维持的重要机制,暴雨区内中尺度系统的发展符合倾斜涡度发展理论.     

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     

一次西南涡暴雨的等熵位涡特征分析

应用常规资料和0.5°×0.5°的GFS再分析资料,对2010年7月19日发生在河北山东的一次西南涡暴雨过程产生的条件及其等熵位涡演变特征进行了分析。结果表明：西南涡、高、低空急流、地面低压是这次暴雨过程的主要影响系统;等熵位涡的演变和形态对冷空气活动有很好的示踪作用;等熵位涡中心两侧气流辐合,利于地面低压发展;高位涡下传,导致了大暴雨产生;等熵位涡大值区及移动方向与降水落区有很好的对应关系。     

9012号台风暴雨过程的位涡分析

通过９０１２号台风登陆前后等熵面位涡图和位涡剖面图的分析，研究了台风的位涡场结构以及它登陆后与中纬度天气系统相线作用过程中的演变特征，结果表明：台风的位涡结构为一深厚的高位涡“柱”对流层的高低中有一个高位涡中心；中层高位涡平流或正位涡平流随高度增加以及等熵面上的初变线可作为定性判断台风和外围暴雨落区的一个指标，中纬度系统对９０１２号台风的作用，主要在于冷空气进入台风环流的导致台风迅速减弱消亡，等熵     

台风“尤特”的等熵位涡分析

利用等熵位涡理论对2013年严重影响华南的"尤特"台风过程进行了诊断分析,结果表明,"尤特"活动期间,其环流中心上空高层有随台风移动的高位涡大值中心下传,且高层位涡下传的强弱与下传区相对台风的位置与台风强度和移向变化关系密切,表现为台风一般沿着台风上空等熵位涡分布的长轴方向移动,高层位涡增加后,台风中心气压下降,强度加强。高层高位涡的下传,导致动力对流层顶下降,在高位涡异常区前方低层激发气旋性环流,形成低涡或气旋,从而影响台风移动,而低涡或气旋生成后对对流层高层位涡扰动又有正反馈作用,促使台风加强。由于高层高位涡下传对台风强度产生的正影响,及周边高位涡空气的输送、后期冷空气的南移和孟加拉湾、台湾以东洋面热带气旋的发展带来的东、西、北三支高位涡空气的注入,台风"尤特"生成后强度快速增强、移入南海再次发展及登陆后期低压环流得以长期维持     

台风外围偏东气流中的暴雨及其等熵位涡特征

0414号台风"云娜"在浙江登陆后迅速减弱为台风低压,48 h后台风低压北侧偏东气流区域出现了暴雨,当时暴雨区中低层850,700和500 hPa没有辐合系统,而且暴雨出现前较强冷空气影响该区域,已使这里的位势不稳定减小,因此动力抬升和位势不稳定条件均不利于暴雨的产生。为了探讨这种情况下暴雨形成的原因,应用常规报文和1°×1°的NCEP再分析资料,对此次暴雨产生的条件及其等熵位涡演变特征进行了分析。结果表明:中层台风低压倒槽的移速快于低层,在暴雨区形成了一支自下而上向西倾斜的上升气流,暴雨区上空恰好存在着对称不稳定,斜升气流引起了对称不稳定能量的释放,使倾斜对流发展,提供了产生暴雨所需的动力和不稳定条件。而台风外围较强的水汽输送为暴雨的产生提供了充沛的水汽条件。等熵位涡分析表明,大值位涡带与降水区有较好的对应关系。正位涡异常中心的出现对降水的发生发展具有指示意义。     

浙北地区一次大暴雨过程的等熵位涡分析

利用NCAR/NCEP逐日再分析资料,对浙北地区2008年6月9—11日大暴雨过程进行等熵位涡分析。结果表明:等熵面上的位涡(IζP)演变反映了暴雨区的移动及西南急流的发展。暴雨区主要位于位涡高值中心的东南侧,对应西南气流发展最强处,而位涡中心降水却不明显。当高位涡中心区南压影响后,强降水结束。通过垂直剖面图可看到,等熵面上的西北急流将高层的高等熵位涡向东向下输送,当浙北地区处于正IζP平流控制下时,强降水发生,当其处于负IζP平流控制时,强降水结束。同时,逆向的Ferrel环流圈的形成,为30°N附近强降水的产生与维持提供了有利的条件。     

一次变形场背景下的暴雨位涡诊断研究

利用中国自动气象站与CMORPH融合的逐时降水资料和NCEP逐6 h再分析资料,从等熵位涡的角度对豫北地区2016年7月8日夜到9日上午在一次变形场背景下的暴雨天气过程做分析和研究。结果发现:(1) 7月8日20:00(北京时,下同)至9日08:00,随着高位涡和冷空气的逐渐东移,豫北位涡值变大,干冷空气与暖湿空气相遇使豫北地区有降水生成。而后9日14:00由于高位涡的继续东移以及台风的登录,致使豫北地区位涡变小,台风强度变弱,进而降水减弱。(2) 7月9日02:00-08:00,111°E附近上空的高位涡向东向下传输,使豫北暴雨区上空位涡增大,同时地面存在强水汽辐合,其辐合最大值位于900 h Pa高度上的太行山迎风坡处。另外,9日08:00豫北暴雨区从对流层高层400 h Pa至地面有次级环流生成,其上升支对应豫北暴雨区。(3)位涡收支方程诊断分析表明,9日08:00在500 h Pa高度上豫北暴雨区的局地位涡增加,主要来自水平平流的贡献。     

台风阻塞形势下两次四川盆地持续性暴雨过程对比研究

利用 CMORPH融合资料、地面降水资料和卫星云图资料，针对2015年6月22~24日（过程一）和2018年7月10~12日（过程二）四川省持续性暴雨过程，从动力、热力、水汽、云图等多方面进行对比分析。结果表明:两次过程的落区、强度均不相同；过程一主要降水产生于四川盆地东北部到中部，48h内共有338个区域自动站出现了暴雨以上的降水，最大雨量达到313.5mm；过程二强降水出现在四川盆地西北部，48h内共有942个区域自动站出现了暴雨以上的降水，最大雨量达到481.7mm。两次过程都有高空低槽、台风、切变线等多个不同尺度影响系统的相互作用；台风登陆点对四川盆地的暴雨落区有明显影响，台风从广西登陆，盆地降水偏北，而从东部沿海登陆，盆地降水偏西。两次过程低槽均为后倾槽，斜压特征明显；过程一降水激发了盆地涡的生成，盆地涡又使得降水持续，整个降水过程基本处于不稳定层结下，有MCC生成，多个时次的1h降水超过30mm；过程二随着副高东退，低槽东移，降水由前期的对流性转为稳定性降水。从位涡发展和移动来看，两次过程高位涡与强降水的发生时段吻合，位涡指示四川盆地暴雨落区具有重要的参考价值。      

2003年天气气候异常灾害机理的定量分析Ⅰ——夏季淮河流域洪涝和南方酷暑

利用PSU／NCAR MM5V3非静力数值模式对1999年8月11～12日由变性台风引发的山东特大暴雨过程进行了较为成功的数值模拟。用模式输出资料,根据位涡理论探讨了这次特大暴雨天气发生、发展的动力学机制。结果表明：西风带弱冷空气侵入台风环流,触发不稳定能量释放是这次特大暴雨形成的重要原因;应用位涡守恒原理能较好地解释特大暴雨和中尺度低涡发生发展的原因,对流层高层位涡扰动是影响中尺度低涡和特大暴雨发生发展的重要因素;345K湿等熵面上风场和气压场的分布揭示了东南暖湿空气沿等熵面爬升与扩散的冷空气相遇,对流强烈发展,产生特大暴雨的物理机制。     

台风海棠造成河南暴雨过程的位涡分析

采用NCEP／NCAR再分析资料对2005年台风海棠影响河南所造成的三个阶-RCS区域性暴雨进行位涡分析，揭示了此次台风暴雨产生的机制。结果表明：台风海棠低压环流呈现为高位涡结构。它造成的河南第一个阶段强降水是在台风东北部的东南急流南侧产生的；第二和第三个阶段是由于台风到达较高纬度后，与西风带高位涡冷空气相互作用而产生的远距离暴雨。同时，高空西风急流的南移有利于高位涡的向南输送，对于暴雨的增幅具有促进作用。     

江苏一次大暴雨过程的数值模拟

采用中尺度数值模式WRF（v2．2）对2007年7月7～9日发生在江苏的一次区域性大暴雨过程进行数值模拟,对模式输出资料,利用位涡与湿位涡理论分析了这次大暴雨维持发展的机制。分析结果表明,正位涡异常区对应着强上升区,低层湿位涡负值中心对应降水中心,高层正值区的移动也能预示雨区的移动,湿等熵面的陡立面的出现致使对流不稳定发展。     

台风“达维”对山东日照“08.03”暴雨天气过程的影响分析

利用2012年8月2~3日高空、地面常规资料以及FY-2D卫星云图,从环流形势、物理量场、卫星云图等方面探讨2012年10号台风"达维"对日照"08.03"暴雨天气过程的影响。结果表明:本次台风暴雨是由"达维"气旋性涡旋自身动力上升造成的。强降水主要发生在高能舌附近和台风移向的右前方;水汽通量中心区、水汽通量散度负值影响区、垂直速度强上升区对应强降水区;日照上空强烈的低层辐合和高层辐散十分有利于强降水的产生;台风"达维"的不对称结构是强降水出现在日照的重要原因,强降水云系位于台风移向的右前方,TBB、OLR低值中心对应强降水中心。     

Synergistic Effect of the Planetary-scale Disturbance,Typhoon and Meso-β-scale Convective Vortex on the Extremely Intense Rainstorm on 20 July 2021 in Zhengzhou

On 20 July 2021, northern Henan Province in China experienced catastrophic flooding as a result of an extremely intense rainstorm, with a record-breaking hourly rainfall of 201.9 mm during 0800–0900 UTC and daily accumulated rainfall in Zhengzhou City exceeding 600 mm(“Zhengzhou 7.20 rainstorm” for short). The multi-scale dynamical and thermodynamical mechanisms for this rainstorm are investigated based on station-observed and ERA-5 reanalysis datasets.The backward trajectory tracking shows that...     

台风“温比亚”引发豫东“18.8”极端降水的特征与成因分析

利用多源气象资料，对台风“温比亚”引发豫东降水的极端性特征及极端降水产生机制进行分析，提炼预报着眼点。此次降水是河南继驻马店“75·8”暴雨之后的又一次罕见特大暴雨，表现为过程雨量极大、破极值站数最多、降水强度极大、强降水时段集中的特征。结果表明：（1）高低空系统耦合为特大暴雨的发生发展创造了良好的环境条件，极端降水的产生主要受台风北侧螺旋云系影响，并有持续不断的强回波单体在同一个地点移动，冷空气与台风环流相互作用是重要的预报着眼点，重点分析台风和副热带高压的相对运动及西风带对台风的引导作用。（2）河南东部水汽输送条件一直处于较好的状态，这是降水维持较长时间的重要因素，急流中心区域和强度的变化对降水量多少有指示意义。（3）豫东地区对流不稳定和斜压不稳定均比较明显，低层MPV1<0、MPV2>0的区域与强降水落区有较好的对应关系。（4）强辐合中心位于台风中心的北侧，降水强度与辐合强度有较好的对应关系，螺旋度大值区分布对强降水的分布区域有较好的指示意义。     

1211号“海葵”台风登陆后引发两段大暴雨过程的对比分析

利用地面加密自动站观测资料以及NCEP再分析资料,对1211号“海葵”台风登陆后在江苏引发的两段降水对流特征差异明显的大暴雨天气进行对比分析。结果表明:第一段区域性大暴雨天气发生在台风环流中心及北侧偏东风急流附近,此时台风环流完整,中心维持正压结构,环流中心及其北侧偏东急流附近伴有较大范围的水汽辐合和强上升运动,有利于区域性大暴雨天气发生,但降水发生在近乎中性的层结下,降水分布较均匀,发展平缓,降水期间对流活动较弱;第二段大暴雨则发生在远离环流中心的台风倒槽顶部,降水期间暴雨区中高层伴有较明显的冷平流,有利于对流不稳定层结发展,降水发展过程中,地面风场出现中尺度扰动,增强了局地辐合和气旋性涡度,加之地面锋区发展,促进了中尺度对流系统的形成和发展,此段降水中尺度特征显著,发展迅速,雨强大,伴有明显的对流特征,导致出现局地特大暴雨天气。     

大连两次台风暴雨过程对比分析

利用常规气象资料、加密气象自动观测站资料及NCEP再分析资料对2017年8月3日和2012年8月3日发生在大连地区的“海棠”(1710)和“达维”(1210)两次台风暴雨过程进行对比诊断分析。通过对台风路径、环流形势、双台风相互作用等方面进行对比分析。结果表明:这两次台风暴雨过程的降水系统为典型的双台风降水模型,在两个台风的北部都有不同强度的冷空卷入,触发对流不稳定,有利于中尺度暴雨云团的发展。低层850hPa上均有不同程度的切变辐合,高空有急流的建立;两次过程主要降水时段内强降水中心从低层到高层均出现了强烈的上升运动,暴雨中心上空维持着高层辐散、低层辐合。日本海南部存在台风迫使副热带高压转为径向型或形成阻塞高压,双台风或三台风与副热带高压之间形成的低空急流为暴雨的生成和维持提供了有利的动力条件和水汽条件。台风“海棠”残余环流与高空槽相结合,高空槽带来的冷空气更加强烈,锋生效果更加明显,这种情况更有利于强对流的发生发展。台风“苏拉”与影响大连的台风“达维”相互作用导致强降水阶段暖湿气流更加旺盛,降水持续时间更长,范围更广。