登陆台风维持和暴雨增幅实例的能量学分析

对登陆后迅速消亡的８１１６号台风和登陆后长期维持不消的８４０７号台风的动能平衡作对比分析，结果表明：对流层上部动能水平通量辐散和穿越等压线的运动使８１１６号台风迅速消亡，其中以正压过程为主；８４０７号台风则从环境大气输入动能和位能，这可能是台风暖性低压长久不消的重要原因。最后讨论了台风动能水平通量辐散与外围暴雨增幅的关系。     

登陆台风动能平衡和转换的诊断

对一次登陆台风及其外围暴雨和环境的动能平衡以及天气尺度动能与中尺度扰动动能的转换进行了诊断分析，指出摩擦消耗和动能的水平输出是台风的主要能汇。台风消亡期间，外围暴雨区动能增大，动能制造项Ｇｋ是暴雨区的主要能源。Ｇｋ的增大可能与天气尺度动能转换成中尺度扰动引起暴雨的发展相联系。     

麦莎台风登陆后能量过程与水汽供应的诊断研究

对0509号台风"麦莎(Matsa)"登陆后长时间维持并轻度加强的过程进行了诊断研究,此过程涉及到多种因素.位涡分析表明,当中纬度西风槽东移,该槽底部分裂出的一个较小的正位涡中心与"麦莎"合并使"麦莎"的涡旋动能增强,而在9日之后"麦莎"与槽主体合并的阶段,槽区主要的正位涡中心与"麦莎"融合.动能收支分析发现,"麦莎"登陆北移过程中,高层的无辐散风穿越等高线将位能转换为动能这一过程较"麦莎"的整体加强为早,而辐散风是低层动能的主要来源.中低层天气尺度系统为积云对流的发展提供动能,而积云对流释放潜热又为高层动能的维持提供了帮助.将"麦莎"与北美"Agnes"飓风比较后发现,"麦莎"加强程度比"Agnes"较弱的原因之一,是高层的无辐散风把台风环流内的动能向环境输出,而"Agnes"飓风则是环境区有大量动能向台风环流区输送.分析水汽来源可知,在"麦莎"登陆期间及其后副热带和热带的两条水汽通道同时或分别为"麦莎"的积云对流提供了足够的水汽供应.     

粤东台风“浣熊”大暴雨的辐散风动能分析

利用热带气旋和雨量观测资料、NCEP再分析资料和辐散风动能方程,对台风"浣熊"在粤东造成大暴雨到特大暴雨的大尺度环流及动能转换特征进行了分析。结果表明,此次强降水过程主要是台风残涡与周围环境相互作用的结果。来自西太平洋的低层强偏东南急流和与热带气旋相连的西南急流,维持强水汽输送且输送至粤东地区;辐散风动能的变化对本次过程有较好的指示意义;低空两支急流的分布及辐合变化造成的动能通量辐合效应,是暴雨区辐散风动能的主要能量来源。此外,两支急流中心分别存在暖空气上升和冷空气下沉运动,斜压有效位能释放转化为辐散风动能。在上述两种过程中,冷空气均起到了重要作用。在低层近似辐合条件下,大气层结条件的不同是造成粤东和登陆点附近降水强度差异的重要原因。     

华北盛夏台风低压暴雨的能量分析

利用辐散风和旋转风动能平衡方程,分析了1996年8月3日至5日由浙江沿海登陆北上的台风与西风带系统相互作用产生的暴雨过程．计算并分析了暴雨增幅时台风低压扰动区域内平均的动能收支和转换特征,揭示了台风低压维持的机制及其与外围暴雨增幅之间的关系,得到的结论可供制作北上台风及其暴雨预报时参考。     

华南登陆台风“榴莲”的能量分析

对 0 1 0 3号台风 (榴莲 )造成华南西南部特大暴雨的过程进行了高分辨数值模拟 ,在模拟结果与实况较为一致的基础上 ,利用辐散风和旋转风动能平衡方程分析低压区域内的动能收支和转换特征 ,揭示华南登陆台风低压衰减过程的能量演变特征及其与暴雨增幅关系     

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。     

登陆台风对陕西一次强雷暴天气的作用

利用常规的天气图和物理量资料对1994年8月5～6日发生在陕西中部的一次区域性大风、冰雹、强暴雨天气进行诊断分析，结果表明：登陆台风的北上使得副热带高压东退，导致西风槽向东移动，带来弱冷空气，触发了陕西中部不稳定能量的释放。登陆台风向暴雨区输送了大量的能量和水汽。850hPa偏东急流左前侧的辐合区与200hPa西南急流入口区右侧辐散区重叠，产生的急流次级环流为强雷暴提供了持续强劲的上升运动。     

台风“罗莎”引发暴雨天气过程成因分析

本文利用常规观测资料,对2019年第10号（简称1910号）台风“罗莎”在黑龙江省东部引发的暴雨过程进行分析。结果表明：此次暴雨过程,副热带高压稳定维持,“罗莎”沿副高边缘北上,受台风登陆后减弱的热带风暴影响,黑龙江省东部出现暴雨天气。台风携带大量水汽,同时副高西侧的偏南低空急流持续向暴雨区输送水汽,为暴雨提供了充分水汽条件。地面的辐合抬升作用及低层辐合、高层辐散的配置为暴雨提供了较好的动力条件。水汽通量散度及中低层垂直速度等物理量对暴雨落区和发生时间的预报有较好的指示意义。     

1617号台风“鲇鱼”造成温州南部大暴雨成因分析

使用NCEP的1°×1°客观再分析资料、micaps资料、FY-2F卫星资料、多普勒雷达资料及浙江省中尺度站气象等资料,分析了1617号台风"鲇鱼"引发温州南部特大暴雨的成因,结果表明:1)台风"鲇鱼"影响期间,东南气流为暴雨的产生提供了充足水汽,分析TBB低值区可预测约一小时后雨强的大小;2)暴雨区上空低层辐合、高层辐散以及强上升运动为台风暴雨提供动力条件;3)温州南部地区向东南开口的"簸箕"地形引发的中尺度系统对降水起到了明显的增幅作用。最后,通过相似台风对比得出闽中登陆西进台风降雨预报可结合海上副高强度、风圈大小、水汽输送时间和高低层大气辐合辐散维持时间进行判断。     

Diagnosis of kinetic energy balance of a decaying onland typhoon

Diagnostic analysis of the balance of kinetic energy (KE) is made for a decaying onland typoon, its external tor-rential rain area and environment. Results show that, besides low-level frictional dissipation as an energy sink, upper-level horizontal export of KE is another important one for the typhoon. In its decaying KE grows in the exter-nal torrential rain area, and the KB production term Gk represents the chief energy source for the torrential rain. The growth of Gk is attributed to the development of the heavy rain and to the heating effect of released latent heat, and the external torrential rain owes its evolution to the exported KE from the strong windbelt in the east of the ty-phoon and the conversion of synoptic KE into mesoscale perturbation KE. The development of the torrential rain re-sults in the KE feedback to its environment. The KG transfer from toe typhoon to the external torrential rain area and then to the environmental region as a mechanism constitutes one of the causes for the rapid disintegration of the tempest.     

北上台风暴雨过程涡散场的能量收支和转换特征

利用辐散风和旋转风的动能收支方程,对北方一次北上台风倒槽暴雨过程暴雨区内的涡散场能量收支和转换进行了计算.结果表明:暴雨区内动能的增加是暴雨增幅的一个主要原因.暴雨发展时,就旋转风动能(K_R)而言,旋转风动能通量(HFR)辐合是主要能源,而旋转风的动能产生项(GR)是主要能汇;就辐散风动能(K_D)而言,辐散风的动能产生项(GD)是主要能源,辐散风动能通量(HFD)辐散是主要能汇;总动能水平通量(HF)提供的辐合主要表现于对流层中、低层,这就使得低层辐合加强,上升运动加强,有利于暴雨的增幅.在暴雨过程中次网格尺度效应由能源转变为能汇,在暴雨发展之时能汇减小;能量的转换项C(K_D,K_R)总为正值,在转换项中,地转效应项的贡献很大.说明暴雨过程能量均由K_D向K_R转换,也就是说有效位能经K_D向K_R转换,充分说明了在整个暴雨过程中,尽管辐散风动能变化(∂K_D/∂t)很小,但是它在其中充当“桥梁”作用,C(K_D,K_R)在暴雨发展时达到最大,此时能量转换最为旺盛;对流层低层辐散风动能向旋转风动能的转换是暴雨产生和发展的重要条件.此次暴雨过程,在暴雨区内表现为斜压不稳定和正压稳定共存的特征,其发展过程是系统斜压不稳定增长,正压稳定性减弱的过程,暴雨增幅的另一个重要原因就是暴雨区内低层斜压的发展.     

台风暴雨相当位涡诊断分析

位势涡度作为热力学与动力学相结合的物理量,能更有效地显示出暴雨系统的一些特点,国内外气象学者曾用位涡来分析诸如龙卷、冰雹等强对流天气,杨大升曾用位涡成功地研究过印度季风的爆发问题,并将位涡应用于我国的暴雨诊断分析上,但暴雨过程不可能是干绝热过程,将有大量的凝结潜热释放,而潜热释放对天气系统的发生发展起着重要的反馈作用,所以将位涡应用于暴雨诊断时还应考虑水汽凝结潜热的作用。为了弥补位涡的局限性,本文从Ertel广义位涡方程出发导出了相当位涡的     

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.     

台风“山竹”登陆结构变化及造成广西强降水异常分布的成因分析

利用地面加密自动站观测资料、多普勒天气雷达及NCEP格点再分析资料,对2018年第22号台风“山竹”登陆前后环境场、动力热力场结构变化特征进行了分析,并初步探讨台风造成广西强降水分布异常的成因。(1) 200 hPa南亚高压稳定维持、西南季风与越赤道气流、西太平洋气流卷入提供水汽和能量是台风登陆后强度减弱缓慢的重要因素。(2)台风登陆移入广西过程中,其中高层θ_se漏斗状结构、正涡度柱状结构维持,东侧和北侧低层有深厚入流辐合上升,高层有明显出流。(3)水平风场的不对称分布导致台风东侧到北侧存在明显的风向切变和风速辐合,出现垂直螺旋度正值中心和强水汽辐合区,对应有螺旋对流回波带发展、维持,这可能是“山竹”强降水出现在台风偏北侧的重要原因。(4)云贵高原冷空气的侵入加剧了热力不稳定,加上地形抬升增幅作用,导致桂北和桂西持续强降水。(5) “山竹”降水分布与低层湿位涡负值区有较好对应,强降水主要出现在湿正压项(MPV1)负值中心附近和MPV1负值区与湿斜压项(MPV2)正值区相叠加的区域。      

台湾岛地形对登陆台风“莫兰蒂”(1614)强对流雨带发展影响的模拟研究

2016年9月14~15日超强台风“莫兰蒂”（1614）登陆厦门后在福建省中北部引发了特大暴雨天气过程,特大暴雨由台风登陆后北侧至东北侧一个缓慢移动的长生命史中尺度强对流螺旋雨带活动造成。利用中尺度数值模式WRF（V3.9）对台风登陆引发福建省中北部特大暴雨过程进行了大区域无嵌套数值模拟,较准确地模拟了台风引发特大暴雨的强度和落区,并成功地再现了台风登陆后北侧至东北侧长生命史中尺度强对流螺旋雨带的发生、发展过程。分析发现,台风大风区外围几个零散的中尺度辐合区在移入台湾地形下游的弱风切变区、正涡度带、湿静力能（假相当位温、比湿）锋区后,组织发展成一个带状的中尺度辐合带而形成强对流螺旋雨带,长时间地维持和发展,并向东北方向缓慢移动。台湾地形在有利于强对流螺旋雨带长时间组织发展和维持的中尺度环境场的形成中扮演着重要角色,即地形效应在其下游形成的正涡度带（正位涡带）、雨带（位于高湿静力能区）南侧低湿静力能带（即湿静力能锋区）,对强对流螺旋雨带的长时间发展维持非常重要。地形敏感性试验的结果进一步证实了台湾地形在台风登陆后东北侧长生命史中尺度强对流螺旋雨带形成及维持中的重要作用。     

麦莎台风造成冀东大暴雨的数值模拟和诊断分析

2005年第9号台风麦莎登陆后减弱为热带风暴, 受其影响, 8月8—10日河北东部地区出现大暴雨天气过程。采用中尺度数值模式MM5对这次过程进行了模拟, 对模拟结果进行了综合分析。结果表明:暴雨区上空有准饱和且深厚稳定的湿层, 低层强烈辐合与高层辐散互相配合, 强降水区与散度和垂直上升中心有很好的对应关系; 台风东部暖、西部冷, 中低层偏东风急流将海洋上的高能量暖湿空气向暴雨区输送; 局地螺旋度的极大值中心对未来强降水区有一定的指示作用, 强降水区发生在风暴相对螺旋度的大值中心或其东南部的等值线密集区域。     

“96·8”华北暴雨数值模拟与稳定性分析

分析1996年8月发生在华北地区的台风暴雨过程的环流形势，发现：副热带高压与台风低压之间的气压梯度很大，宽广的偏南急流源源不断地向北输送水汽和能量，而太行山一带正处于汇合区，构成十分有利的暴雨天气形势。应用MM5数值预报方法对1996年8月4—5日的降雨天气过程进行数值模拟，并依据天气学原理和位涡理论对此过程的稳定性进行分析认为：（1）MM5数值预报模式较好地模拟出了台风暴雨的物理过程。（2）此次降雨的不稳定层结有南高北低现象，同时有对称不稳定和对流不稳定存在；条件性对称不稳定可使环流加速，对降水有一定的增幅作用。