孟加拉湾风暴Mala登陆期间地形敏感试验

孟加拉湾是全球8个热带气旋易发生的地区之一。孟加拉湾风暴向偏北和偏东方向移动,会对中国青藏高原和西南地区形成重大影响,而孟加拉湾风暴的移动方向受到青藏高原和云贵高原大地形的影响很大。为了分析大地形对孟加拉湾风暴路径、结构变化和降水分布的作用和影响,文中利用WRF模式对2006年4月29—30日孟加拉湾风暴Mala的登陆过程进行数值模拟研究。试验结果表明:模拟风暴中心的路径和强度与实况虽有一定误差,但移动趋势均为东北方向,强度误差较小,表明WRF模式对本个例的模拟可以参考。通过不同地形高度敏感试验,分析风暴在登陆前后分别在全地形、半地形和零地形高度情况下的移动路径和速度、环流结构、动力结构以及在云南省产生的降水分布和强度。结果表明:风暴登陆前,大地形对风暴结构有间接影响,使高层出现倾斜。在风暴登陆过程中,地形的阻挡和摩擦作用能较明显影响风暴的移动路径和速度。风暴登陆后,地形抬升使风暴强度减弱,移动速度加快;结构由基本对称变为非对称,且斜压结构明显。地形对降水存在双重作用,一方面地形抬升使风暴产生的降水增加,另一方面地形摩擦使风暴强度减弱从而减少降水。     

一次孟加拉湾风暴Akash (0701) 对我国西南地区强降水过程的影响分析

孟加拉湾地区是全球热带气旋频繁活动的海域之一,孟加拉湾风暴常对我国青藏高原和西南地区造成严重影响.孟加拉湾风暴Akash (0701) 于2007年5月15～17日引发了云南、广西等地一次持续性强降水过程.本文利用地面降水资料、NCEP(the National Centers for Atmospheric Prediction)/NCAR(the National Center for Atmospheric Research)再分析资料和JMA(Japan Meteorological agency)卫星TBB(Black Body Temperature)资料,研究Akash对我国西南地区这次强降水过程的影响.结果表明:这次强降水过程发生在Akash与青藏高原低槽密切配合的形势下.Akash登陆减弱期间其对流云团移上青藏高原,加强槽前云系引发强降水.受孟加拉湾风暴高层辐散影响,南亚高压加强并北上控制我国西南地区,这增强了降水区的高空辐散,有利于上升运动发展.同时孟加拉湾风暴为降水区提供了充足的水汽输送.降水区的水汽净流入、湿斜压性增长以及强烈条件性对称不稳定是这次强降水产生的有利条件.研究还发现,低纬高原地形对孟加拉湾风暴偏南风的强迫抬升加剧了降水区的上升运动,有助于强降水的产生.     

秋季孟加拉湾风暴影响云南降水差异的对比分析

利用关岛联合台风警报中心提供的北印度洋热带风暴资料、NCEP/NCAR再分析资料和云南125个气象站的逐日降水资料,选取两次秋季强孟加拉湾风暴个例,对其移动路径和影响云南降水进行了对比分析。结果表明,两次孟加拉湾风暴的强度相近,移动路径和登陆位置不同,受其影响云南降水在强度和范围上存在明显差异。200 hPa南压高压位置、引导气流的差异导致了孟加拉湾风暴移动路径和登陆位置不同;孟加拉湾风暴环流与冷空气相互作用是产生云南强降水的重要机制;低层孟加拉湾风暴东侧西南大风区的移动对降水的形成也具有重要作用,一方面将风暴中大量的水汽和能量输送到云南,另一方面大风区的风速辐合有助于维持必要的动力学条件。受500 hPa西太平洋副热带高压西伸脊点和低层西南风强度的影响,水汽输送、辐合强度和维持时间存在差异,高低空不同的环流形势配置导致了风暴影响云南降水的动力结构、垂直运动等方面存在明显差异,而这些差异是两次孟加拉湾风暴造成云南不同降水分布特征的重要原因。     

孟加拉湾风暴引发云南初夏强降水初探

利用JTWC、NCEP/NCAR再分析资料、TRMM变分同化资料,对2000-2010年初夏孟加拉湾风暴过程中,有、无冷空气配合时对云南强降水的不同作用进行了合成对比分析。结果表明,初夏影响云南强降水的孟加拉湾风暴,均在孟加拉国东南部、缅甸中北部沿海一带登陆,其中约78%强降水都是在风暴登陆以后产生的。除东部边缘外,云南大部分地区都易受孟加拉湾风暴影响,当有冷空气作用时,云南大到暴雨的范围更广、强度更强,环流的演变与风暴强降水区密切相关。进一步对比分析表明,当无冷空气配合时,强降水当天南风明显增强,且最大风速中心随高度向北倾斜,垂直风切变小,湿层深厚,风暴暖湿气流带来的对流不稳定是滇西产生强降水的重要原因,此外地形强迫抬升也起着重要作用。当有冷空气配合时,强降水开始时刻,沿着云南地形有一向北倾斜的θse密集带,倾斜等熵面南侧有暖湿风暴云团向北倾斜上滑,而北端对流层中低层为干冷气流,它们在倾斜的等熵面上交汇,偏向暖湿气流区存在向北倾斜的上升运动区,强降水过程中,北端锲入气流更为干冷,与开始时刻相比,上升运动更为陡立;湿位涡方面,滇南北侧高层有高值湿正压项MPV1沿着倾斜的等熵面向降水区下传,下滑冷空气的强迫加强了南侧暖湿气流的上滑,同时,强降水以北的高层有MPV2负值中心沿θse等值线密集带从对流层高层倾斜侵入对流层低层,冷暖空气在对流层中低层相遇,产生条件性对称不稳定,导致滇中以南地区出现强降水。     

孟加拉湾风暴Mala结构及对云南强降水的影响

利用实时观测资料和NCEP(1°×1°)的6 h再分析资料,对2006年春季发生在孟加拉湾的超强风暴Mala的移动路径、强度变化、环流背景以及风暴温湿场、动力场特征等进行分析。结果表明:Mala在阿拉伯副热带高压和西太平洋副热带高压两高间辐合区生成、加强,并沿西太平洋副热带高压西侧西南或偏南气流移动。风暴发展、成熟到消亡,湿度对风暴的作用比温度明显;动力场结构除具有台风结构的一般特征外,在风暴发展期,中心附近散度场从低层到高层为辐合和辐散交替结构,表明风暴内部高空辐散抽吸作用对于风暴发展起到重要作用。登陆后风暴低压内自身能量和水汽与冷空气共同作用下,在冷暖交汇处出现强烈的上升运动和激发出中尺度辐合线是造成云南强降水主要原因。     

漳州市0604号强热带风暴强降水天气学诊断分析

从高低空环流场分析了强热带风暴"碧利斯"的移动路径及其登陆后造成的漳州市强降水成因,结果表明:在福建登陆后西行南折的强热带风暴,是造成漳州7月14甘20时-16日20时强降水的直接原因;高层冷平流、低层暖平流为暴雨产生提供了稳定度条件;中高层正涡度平流的辐散抽吸作用,为暴雨产生提供了动力条件;来自副高西侧的偏南气流、南侧的东南气流和来自孟加拉湾的西南气流,为漳州的强降水提供了水汽条件.此外,台湾地形对台风的削弱作用不明显,也是"碧利斯"造成漳州市强降水的原因之一.     

一次孟加拉湾风暴影响下云南持续性暴雨天气诊断分析

应用MICAPS资料结合FY-2卫星云图,诊断分析了云南2004年5月18~20日的持续性暴雨天气过程,这次近50年来最强的暴雨过程主要影响天气系统是孟加拉湾风暴和700 hPa切变线及地面冷锋,冷空气侵入孟加拉湾风暴外围环流导致降水强烈发展。孟加拉湾风暴带来的充沛水汽输送和强烈的上升运动与高温高湿的不稳定大气为强降水发生发展提供了有利条件;高低空急流的建立及维持,强锋生区的持续触发作用,是本次连续性暴雨维持的重要原因。     

孟加拉湾风暴影响低纬高原的环流和云图特征分析

通过对12个造成云南19次全省性暴雨的孟加拉湾风暴(以下简称孟湾风暴)进行合成分析,得到了孟湾风暴影响低纬高原地区的降水及环流特征,要造成低纬高原地区的暴雨天气过程的风暴中心通常位于孟加拉湾中部及其以东以北地区、副高脊线位于15～20°N之间、西脊点从中国南海到中南半岛、低纬高原处于槽前和副高外围的西南气流控制。孟湾风暴前西南低空急流对强降水的形成具有重要的作用,它一方面起着输送水汽和能量的作用,另一方面又有助于维持必要的动力学条件。卫星云图特征分析表明:风暴在孟加拉湾海域形成后,其云系中不断有中尺度对流云团生成移入低纬高原造成暴雨天气。     

初夏孟湾风暴造成云南连续性强降水的中尺度分析

利用常规气象资料、物理量场、卫星云图和多普勒雷达资料对孟湾风暴影响下云南初夏出现的4次连续性强降水天气过程的中尺度特征及其环流背景条件进行了分析。结果表明：孟湾风暴在孟加拉湾海域生成后，生命史一般为2～3天，风暴云团云顶亮温低于-65℃；孟湾风暴以分裂中尺度对流云团、外围云系以及登陆减弱的本身沿孟湾槽前和副高外围的西南气流北上影响云南；高原低涡切变、辐合通道和西南风速的辐合为孟湾风暴东北上云南提供了有利的环流背景和动力条件；孟湾风暴影响云南在多普勒雷达回波上存在许多共同的特征，往往是絮状回波产生连续性降水，强度为35～45dBZ，整体回波偏东移，西南急流、“牛眼”结构和风随高度顺转等中尺度特征的存在，既有利于孟湾风暴带来暖湿气流向北输送，又有利于北上云系中对流回波的发展。     

红河州一次大到暴雨过程分析

通过分析4月29日至30日红河州地区大-暴雨过程整个大气的环流特征,水汽条件(水汽输送、水汽辐合)和动力条件(涡度、散度、上升运动),孟加拉湾风暴移向,副热带高压位置的变化等等形势,均与此次强降水过程有相应的关系,诊断分析此次过程为今后预报提供参考信息。     

登陆孟湾风暴结构演变特征数值模拟研究

利用MM5V3中尺度数值模式对2004年5月19日登陆的孟湾风暴进行了数值模拟分析,讨论了风暴中心移动路径,分析了风暴登陆前后的流场、动力场和热力场结构,并与西太平洋登陆台风的结构变化做了比较。结果表明,风暴中心的模拟路径与实况路径虽有一定误差,但总趋势均向东北方向移动,表明模式对本个例的模拟预报可以参考;孟湾风暴登陆前后,其结构与登陆台风变性阶段一样,经历了从热带气旋的基本对称的垂直分布结构演变到斜压非对称结构;风暴登陆后,由于地形和冷空气的作用,动力场和热力场表现为对流层中低层锋区增强、倾斜涡度发展,导致对流不稳定和斜压不稳定。     

登陆热带气旋研究的进展

随着大气探测技术的发展 ,登陆热带气旋研究已经成为热带气旋研究中一个新的领域。新的探测技术能初步揭示出热带气旋登陆过程中发生的多种改变。近年来 ,国内外科学家实施了一系列外场科学试验 (Fieldscientificexperi ments) ,对登陆热带气旋进行探测和研究 ,旨在提高预报的准确率。登陆热带气旋研究内容包括 :海岸和内陆山脉地形影响 ,结构和强度变化 ,登陆热带气旋的暴雨强度和分布 ,大风强度和分布 ,风暴潮强度和范围 ,登陆热带气旋在陆上的维持机制 ,陆地涡旋的路径和入海加强 ,边界层结构 ,陆面过程和能量交换 ,变性过程等。研究采用外场科学试验与数值模拟相结合的方法。模拟或预报模式中使用同化资料尤其是卫星同化资料来构造初值场 ,取得较好结果。登陆热带气旋的研究目前正在展开 ,并取得了一些重要结果。研究表明 ,潜热释放和斜压位能释放是近海或登陆热带气旋加强或维持的两种主要能源。这两种能量可分别从水汽输送和热带气旋与中纬度环流的相互作用中获得。另外 ,陆面饱和湿地或水面的潜热输送、热带气旋与中尺度涡旋或热带云团的合并以及高空流出气流强辐散也对其加强和维持有利。世界气象组织的热带气象研究计划 (TMRP)正在组织对这一领域的总结和下一步的研究计划。这项研究将对预报和     

The role of the land surface processes in the rainfall generated by a landfall typhoon: A simulation of the typhoon Sepat (2007)

Landfall tropical cyclones are a major kind of severe weather affecting China. The typhoon Sepat, declassified as tropical storm after its landfalling, caused a continuous heavy rainfall event over China mainland from 19th to 25th August, 2007. The storm cyclone resided over the Hunan province for 60 hours, causing observed accumulated precipitation larger than 300 mm in a large area of the Hunan province and leading severe flood events. This event was simulated using the Weather Research and Forecasting (WRF) model coupled with the surface layer scheme UTOPIA. The model was able to reproduce the main characteristics of the event, including the typhoon track and the rainfall field and timing. In addition, three sets of sensitivity experiments have been performed. In the first one, the effects of different land surface schemes (RUC, NOAH and UTOPIA) coupled with WRF on the precipitation, sensible and latent heat flux fields associated with the Typhoon Sepat (2007) were investigated. The second set of sensitivity experiments analyzed the role of the surface fluxes (sensible and latent heat flux) on the typhoon evolution. The third set of sensitivity experiments regarded the initialization of the soil moisture content. These experiments showed that both latent and sensible heat fluxes sustained this landfalling typhoon, maintaining the spiral structure of rain belt. Among the two fluxes, the latent heat one played a major role in determining the intensity, the track and the rainfall distribution of the typhoon. In addition, the correct initialization of the soil moisture content has reveled a fundamental parameter to be initialized in order to correctly evaluate the distribution and intensity of the rain field. The intercomparison between the three different land surface schemes coupled with WRF showed that the WRF-UTOPIA and WRF-NOAH outputs seem comparable between each other and physically most realistic than those of WRF-RUC. These analyses were helpful to understand the evolution and the development of the landfalling typhoon, and demonstrated that WRF-UTOPIA and WRF-NOAH could be considered a good tool for managing the risk evaluation connected with the occurrence of such events at regional scale.     

Impact of cyclone Nilam on tropical lower atmospheric dynamics

A deep depression formed over the Bay of Bengal on 28 October 2012, and developed into a cyclonic storm. After landfall near the south coast of Chennai, cyclone Nilam moved north-northwestwards. Coordinated experiments were conducted from the Indian stations of Gadanki(13.5?N, 79.2?E) and Hyderabad(17.4?N, 78.5?E) to study the modification of gravity-wave activity and turbulence by cyclone Nilam, using GPS radiosonde and mesosphere–stratosphere–troposphere radar data. The horizontal velocities underwent large changes during the closest approach of the storm to the experimental sites. Hodograph analysis revealed that inertia gravity waves(IGWs) associated with the cyclone changed their directions from northeast(control time) to northwest following the path of the cyclone. The momentum flux of IGWs and short-period gravity waves(1–8 h) enhanced prior to, and during, the passage of the storm(±0.05 m2s-2and ±0.3 m2s-2, respectively), compared to the flux after its passage. The corresponding body forces underwent similar changes, with values ranging between ±2–4m s-1d-1and ±12–15 m s-1d-1. The turbulence refractivity structure constant(C2n) showed large values below 10 km before the passage of the cyclone when humidity in the region was very high. Turbulence and humidity reduced during the passage of the storm when a turbulent layer at ～17 km became more intense. Turbulence in the lower troposphere and near the tropopause became weak after the passage of the cyclone.     

基于新等级标准中国登陆热带气旋气候及变化特征

利用1949-2006年热带气旋（TC）年鉴资料,根据2006年新制定的TC等级标准,分析了登陆我国TC的气候特征。结果表明：登陆TC中强热带风暴（STS,38．5％）最多,其余依次为台风（TY）、热带风暴（TS）、强台风（STY）和超强台风（SuperTY）。59％的STY和66．7％的SuperTY在台湾省登陆,尽管登陆广东的TC最多,但登陆的STY和SuperTY却很少。7～9月是TC登陆活跃期,而8～9月登陆TC平均强度最强。登陆TC频数具有明显的年际和年代际变化特征,其中登陆TC频数呈弱的减少趋势,而TY及以上级别TC频数则有增加趋势。在全球气候变暖背景下,登陆TC的生成源地有向北移的趋势,然而近年来南落明显。登陆TC的平均强度出现减弱趋势,但进入21世纪以来,平均强度显著增强,尤其是TC逐年强度极值表现更为明显。登陆TC的平均登陆点无明显的南北偏移,但逐年登陆点最北纬度在20世纪70年代中期以后有南落现象,以35°N以南为主。     

强热带风暴“北冕”登陆前后的风场变化

利用Q3000型车载相控阵风廓线雷达,对强热带风暴“北冕”登陆前后的风场情况进行了连续观测,观测资料反映了“北冕”登陆前后观测点上空风场的变化：“北冕”中心临近时风速逐渐增大,而后逐渐减弱,风向在垂直空间及时间上存在有规律的切变。风廓线雷达探测资料对于研究热带气旋内部的平均风特性、垂直结构、湍流输送性质及风压分布等有重要意义,可以弥补地面探空站在台风期间无法获取有效探空资料的不足。     

地形和边界层摩擦对登陆热带气旋路径和强度影响的研究

采用准地转的正压模式, 研究了无非绝热加热时地形和边界层摩擦对登陆热带气旋路径和强度的影响.结果表明: 地形作用对登陆热带气旋西北移动路径的影响比较明显, 而对登陆热带气旋强度的影响不明显; 边界层摩擦可以通过改变热带气旋X方向上和Y方向上的移动速度以及改变热带气旋水平环流结构对登陆热带气旋西北移动路径产生一定的影响, 边界层摩擦对登陆热带气旋强度的影响非常明显, 其中摩擦是造成登陆热带气旋强度迅速减弱的一个重要因素.     

城市效应对登陆热带气旋妮妲降水影响的模拟

运用中尺度数值模式WRF耦合城市冠层模式（urban canopy model,UCM）,对2016年登陆深圳的热带气旋妮妲（1604）（以下简称妮妲）进行数值模拟。高分辨率数值模拟较好地再现了妮妲登陆前后的强度、路径和累积降水。利用城市化过程当中城市冠层对热带气旋降水的敏感性试验结果表明:城市冠层会减弱对流运动和水汽的输送,导致热带气旋登陆后珠江口城市群区域累积降水量略减少。应用最新的土地利用资料进行的城市下垫面敏感性试验结果表明:由于城市下垫面粗糙度增加,造成登陆地面风的减速,强度减弱,潜热通量与2 m高度比湿相应减小;城市下垫面粗糙度增加会加强该区域垂直对流运动以及不稳定能量增加,有利于降水增强,尤其在城市化下垫面处,热带气旋登陆后6 h累积降水增加量最大可超过20 mm。总体而言,对登陆热带气旋降水而言,耦合城市冠层使城市区域热带气旋降水减少,但在数值模拟中城市冠层影响作用不显著。城市化下垫面对登陆热带气旋暴雨的增幅作用明显,在登陆热带气旋降水预报中应重视。     

Analysis and very short range forecast of cyclone “AILA” with radar data assimilation with rapid intermittent cycle using ARPS 3DVAR and cloud analysis techniques

In this study, both reflectivity and radial velocity are assimilated into the Weather Research and Forecasting (WRF) model using ARPS 3DVAR technique and cloud analysis procedure for analysis and very short range forecast of cyclone ÁILA. Doppler weather radar (DWR) data from Kolkata radar are assimilated for numerical simulation of landfalling tropical cyclone. Results show that the structure of cyclone AILA has significantly improved when radar data is assimilated. Radar reflectivity data assimilation has strong influence on hydrometeor structures of the initial vortex and precipitation pattern and relatively less influence is observed on the wind fields. Divergence/convergence conditions over cyclone inner-core area in the low-to-middle troposphere (600–900 hPa) are significantly improved when wind data are assimilated. However, less impact is observed on the moisture field. Analysed minimum sea level pressure (SLP) is improved significantly when both reflectivity and wind data assimilated simultaneously (RAD-ZVr experiment), using ARPS 3DVAR technique. In this experiment, the centre of cyclone is relocated very close to the observed position and the system maintains its intensity for longer duration. As compared to other experiments track errors are much reduced and predicted track is very much closer to the best track in RAD-ZVr experiment. Rainfall pattern and amount of rainfall are better captured in this experiment. The study also reveals that cyclone structure, intensification, direction of movement, speed and location of cyclone are significantly improved and different stages of system are best captured when both radar reflectivity and wind data are assimilated using ARPS 3DVAR technique and cloud analysis procedure. Thus optimal impact of radar data is realized in RAD-ZVr experiment. The impact of DWR data reduces after 12 h forecast and it is due to the dominance of the flow from large-scale global forecast system model. Successful coupling of data assimilation package ARPS 3DVAR with WRF model for Indian DWR data is also demonstrated.     

登陆热带气旋长久维持与迅速消亡的大尺度环流特征

采用动态合成分析方法 ,对登陆后长久维持热带气旋 (LTC)和迅速消亡热带气旋 (STC)的大尺度环流特征进行合成分析和动力诊断。研究表明 :(1)LTC登陆后 ,在一个长波槽前有向偏北移动靠近中纬度斜压锋区的趋势 ,而STC登陆后 ,无长波槽靠近 ,并远离中纬度斜压锋区 ;(2 )LTC登陆后 ,仍与一支低空急流水汽输送通道连结 ,而STC登陆后很快与这支水汽通道分离 ;(3)LTC登陆后逐渐变性 ,获取斜压能量 ,其环境风垂直切变增强 ,Δζ2 0 0 -850负值增大 ,而STC登陆后没有这样的特征 ;(4 )LTC登陆后 ,其高层与中纬度急流靠近 ,增强了其向东北方向的高空流出气流 ,而STC不存在这样一支流出气流 ;(5 )LTC登陆后 ,摩擦使其能量耗损 ,但从中高层环境中获得了能量 ,而STC登陆后 ,有同样的能耗却无明显的环境能量补给。因此 ,当一个热带气旋登陆后 ,从其移动趋势、与水汽通道的连结、与斜压锋区的关系和高空流出气流等特征 ,可以初步判断其是长久维持还是迅速衰减。