“海棠”、“罗莎”和“莫拉克”登陆前降水量差异分析

在闽北附近登陆的台风,往往会严重影响温州,给温州带来强降水。0505“海棠”、0716“罗莎”和0908“莫拉克”是这类台风比较典型的个例。3个台风进入台湾海峡后都向偏北方向移动并在闽北附近登陆,登陆后“海棠”往西北方向移动,“罗莎”和“莫拉克”向偏北方向移动。“海棠”和“莫拉克”在温州产生特大暴雨,“罗莎”在温州产生大暴雨。利用NCAR／NCEP时间间隔为6h的1°×1°的再分析资料、地面、高空常规观测资料和浙江省中尺度自动站资料,对3次台风天气过程进行对比分析。利用副高的强度和其距离台风中心的远近来判断副高对台风引导能力的强弱,表明副高对“罗莎”的引导最为显著,使得“罗莎”移速最快;对台风行进方向上的水汽通量、水汽通量散度、垂直速度、低层大风、假相当位温进行诊断分析,发现上述物理量场均是有利于强降水的发生,其中“海棠”和“莫拉克”的低层强水汽辐合、东南方向的水汽通量输送、强垂直上升运动、低层偏东大风和强热力不稳定在温州的维持时间比“罗莎”长。采用WRF模式对3次台风进行模拟,在模拟成功的基础上,采用模拟资料进行分析后发现：“罗莎”的24h累计雨量比“海棠”和“莫拉克”要小,与实况较为符合;“罗莎”和“莫拉克”的K指数和低层风U分量演变较为相似,K指数峰值都是出现在短时连续强降水结束之后,低层风U分量峰值都是出现在短时连续强降水开始之前。     

一次暴雨与特大暴雪并存的华北强降水过程分析

应用常规观测资料、NCEP 1°×1°再分析资料,对2012年11月3—4日华北地区产生大范围雨雪天气的成因和降水相态进行分析。结果表明:深厚的低涡和地面气旋是本次过程的直接影响系统,东南风低空急流带来东部海上的充沛水汽,使得暴雨雪区整层大气可降水量远高于当月平均值;低涡和气旋等低层辐合系统与高空辐散叠置,为强雨雪天气提供了持久强烈的上升运动,暴雨区、暴雪区分别为对流不稳定、条件性对称不稳定大气层结,而锋生作用更有利于暴雪产生;雪花形成和增长的环境条件与雪花下降过程是否融化在判断降水相态方面同等重要,二者兼具才能保证地面降雪的出现。     

越赤道气流准双周振荡对西北太平洋台风路径的调制作用

利用美国联合台风预警中心（Joint Typhoon Warning Center,JTWC）热带气旋（tropicalcy—clone,TC）数据、NCEP／NCAR再分析风场资料,研究了越赤道气流准双周振荡对西北太平洋台风路径的调制作用。将西北太平洋台风路径划分为：西行路径、西北行路径、转向登陆中国路径、转向中日之间路径、转向登陆日本路径、转向日本以东路径和140°E以东路径。利用超前滞后回归方法,合成分析了6—10月不同路径台风对应的越赤道气流准双周振荡的低频环流演变过程。结果表明,925hPa越赤道气流及与其相联系的经向风存在明显10～20d准双周振荡现象,且对西北太平洋台风路径预报具有一定的指示作用。在西太平洋赤道地区,低频越赤道气流强度、演变特征影响着西北太平洋低频气旋的位置和移动方向,调节风场强辐合带与季风槽的位置与强度,继而对台风生成位置、移动路径产生重要的影响。初步认为,强向北低频越赤道气流分量有利于北侧低频气旋加强和向北传播,继而使得强辐合带、季风槽位置偏北,台风易于在此区域生成且沿着强辐合带位置移动。而弱向北低频分量或向南低频分量则不利于台风转向移动。     

华北一次西南涡暴雨过程的诊断分析

利用一日4次1°×1°的NCEP再分析资料和常规观测资料,分析了2010年7月19日发生在华北地区的西南涡暴雨过程。结果表明：此次暴雨过程是不同尺度系统共同影响的结果,低空急流将水汽源源不断地向暴雨区输送,云水含量大值区与强上升运动和强降水时段有较好的对应关系,高、低空急流的耦合作用促进了上升运动,暴雨期间对流层低层有自南向北发展的高能舌维持,存在对流性不稳定层结,上升运动自低层向上发展,将低层的暖湿空气向上输送,使得大量的不稳定能量释放,为暴雨区提供了持续的能量。     

西北太平洋热带气旋快速加强过程中的水汽特征分析

利用NCEP的1°(纬度)×1°(经度)全球最终分析资料和JTWC(Joint Typhoon Warning Center)最佳路径资料,对2002~2011年西北太平洋热带气旋(TC)非减弱阶段快速加强(Rapid Intensification,RI)和缓慢加强及强度稳定(Non-RI)过程中,TC环境场及其内部各区域水汽分布和输送特征进行统计分析,揭示水汽因子对TC随后24 h强度变化的影响,为TC强度突变的趋势预报提供依据。结果表明:对流层低层900 h Pa层半径3~10纬距区域平均相对湿度(RH_3-10)能明显区分RI与Non-RI过程,说明西北太平洋TC强度变化对水汽的敏感高度较大西洋更接近洋面;RI初始时刻的RH_3-10显著大于Non-RI,而水平水汽通量(F_all)则弱于Non-RI,说明RI开始时刻TC环境表现为高水汽含量和较小的水汽输送,而随着RI过程TC内强对流发展对水汽的消耗,水汽含量明显减小故水汽通量则出现增强;RI和Non-RI过程水汽因子的分布和输送在TC内核区和外雨带差异明显,初始时刻RI过程净水汽获得区域大于Non-RI。相关性分析同样表明,适宜的相对湿度和水汽通量是非减弱阶段RI的有效潜势预报因子。     

Chanchu台风(0601)流出层的低理查森数特征分析

对流层高层存在流出层是台风环流结构的一个典型特征,但是关于台风流出层层结及不稳定特征的分析相对较少。本文利用了非静力中尺度WRF模式输出的0601号Chanchu台风的模式模拟资料,以Ri(理查森数) < 1为判据,分析了存在于Chanchu台风流出层的低理查森数,以及它的分布特征与形成原因。分析表明,在Chanchu台风流出层10~16 km高度附近,低理查森数出现频率较大,甚至达到湍流标准,这与Emmanuel(2011) 推测得出的结论一致。通过对比台风发展过程发生、发展、成熟和消亡阶段流出层低理查森数的状况,发现低理查森数的出现频率与Chanchu台风强度有较好的对应关系,即Chanchu台风强度越强,低理查森数出现的频率越高,范围也越大,同时,Chanchu流出层的低理查森数的存在及分布特征受到水平风的垂直切变和稳定度影响。在Chanchu台风强度缓变过程中,低理查森数的分布还存在日变化,这与太阳辐射日变化导致的辐射加热和冷却造成的稳定度变化有关。分析揭示出存在于Chanchu台风流出层的低理查森数层的结构特征,也验证了低理查森数层对Chanchu台风的强度和辐射日变化具有敏感性。     

不同类型和强度的东亚切断低压过程中UTLS区域臭氧变化对比分析

利用ERA-Interim高分辨率臭氧资料和NCEP再分析资料,对比分析了不同类型(浅薄型和深厚型)、不同强度(针对深厚型)的东亚切断低压过程中伴随平流层空气入侵引起的上对流层-下平流层UTLS(Upper Troposphere-Low er Stratosphere)区域臭氧变化情况,结果表明:(1)深厚型和浅薄型切断低压过程中均出现了平流层臭氧入侵现象。在300 h Pa上,存在浅薄型切断低压引起的臭氧增量与深厚型切断低压相当的情况。在垂直分布上,深厚型个例臭氧浓度升高范围集中在对流层中上层至平流层下层区域,而浅薄个例中的臭氧浓度上升只集中发生在对流层中上层。(2)切断低压引起的UTLS区域臭氧浓度高值分布范围及臭氧含量大小与系统本身强度存在一定的联系。强度较强的深厚型切断低压过程中动力学对流层顶下降深度和入侵的臭氧浓度均远大于强度较弱的深厚型切断低压。(3)在选取11年臭氧平均值和11年当月臭氧平均值分别作为距平基准进行对比分析时发现,不同类型和强度的切断低压对比结果不受不同臭氧基准态选取的影响。     

台风“珍珠”(2006)螺旋雨带发展机制的数值模拟研究

基于2 km分辨率的ARW-WRF数值模拟资料,讨论了台风"珍珠"(2006)螺旋雨带中对流单体及内雨带的发展机制。结果表明:模式很好地再现了台风的路径和强度。作为雨带中仅仅存在于眼壁外侧的内雨带,其传播机制与重力波、涡旋Rossby波及混合波没有联系,其可能发展机制仅与低层出流、水平风场和变形场有关。低层出流使得内雨带径向向外运动,而低层的水平风场和变形场使其形成螺旋结构。同时,就螺旋雨带中精细对流单体的发展而言,涡度收支方程定量分析表明,其主要通过两种方式获得垂直涡度:水平涡度倾斜为垂直涡度;上升运动拉伸垂直涡度。随着平流输送,对流单体在眼壁附近合并和汇聚。     

湿Q矢量释用技术及其在定量降水预报中的应用

新发展了一种湿Q矢量释用技术:利用松弛法迭代求解以非地转干Q矢量散度为强迫项的方程得到垂直运动场ω ₁, 然后由ω ₁计算湿Q矢量散度场, 接着再利用松弛法迭代求解以湿Q矢量散度场为强迫项的ω方程得到垂直运动ω ₂, 最后由ω ₂结合水汽条件进行降水量计算, 得到湿Q矢量释用降水场。结合一次典型的江淮梅雨锋暴雨过程研究表明, 湿Q矢量释用降水场对同期观测降水场水平分布特征、极端降水强度都具有一定的反映能力, 反映出湿Q矢量释用技术具备实际应用的可行性和一定合理性。将此释用技术应用于华东区域数值预报模式 (基于MM5 V3.6而建立, 以下简称MM5) 产品, 得到湿Q矢量释用定量降水预报 (QPF) 场, 其独立于模式本身输出的QPF场, 但与模式QPF场具有相同的时空分辨率。针对2004年6—8月汛期华东地区一次梅雨锋降水过程和一次登陆台风降水过程, 结合实况雨量资料, 比较分析了湿Q矢量释用QPF场和MM5模式QPF场对实际观测降水场的反映能力, 结果表明, 前者对有无降水、10.0 mm/24 h以上明显降水的反映能力明显优于后者。进一步进行预报统计检验表明, 湿Q矢量释用预报有无降水、小雨及10.0 mm/24 h以上降水的TS评分、正确率都明显高于MM5模式, 而漏报率、空报率则是前者明显低于后者。这也充分反映出湿Q矢量释用技术应用于QPF研究的有效性。最后, 探讨了数值预报产品释用技术对数值预报模式性能的依赖性, 并指出未来对湿Q矢量释用技术进一步改进的方向及其广泛应用前景。     

准地转Q矢量在河南省区域暴雨过程中的诊断应用

应用NCEP再分析资料及常规地面观测资料,对2005年7月21～24日河南省大暴雨过程中准地转Q矢量作了诊断分析,结果发现:在对流层低层850 hPa等压面上,Q矢量散度的负值区与暴雨落区有着较好的对应关系;Q矢量散度场在垂直方向上出现低层辐合、高层辐散配置时,利于暴雨的产生,暴雨区位于Q矢量辐合中心下方,降水的强弱与Q矢量的低层辐合及高层辐散强弱变化一致.Q矢量的y分量能较好地反映出锋生、锋消的作用,并能指示6～12 h后的暴雨落区.