台风“韦森特”暴雨天气过程预报技术分析

利用常规气象观测资料、T639和EC产品资料及卫星云图,结合梧州多普勒天气雷达回波等资料,对2012年7月24～25日台风“韦森特”造成暴雨的成因进行分析,并对各种模式的预报结果进行对比分析.结果表明:(1)“韦森特”台风是副热带高压南侧的偏SE气流引导下西行影响梧州的,台风结构对称,水汽充足,影响时间较长是产生强降水的主要原因;(2)850hPa水汽通量散度负值较大区是梧州“韦森特”台风暴雨强降水区;(3)EC和T639数值预报产品对“韦森特”台风的路径预报比实况均偏南,但时效越近偏差越少,雨量预报则存在量级偏小问题.     

201208号热带气旋“韦森特”影响南宁机场天气过程分析

通过对2012年第8号热带气旋"韦森特"天气气候特征的分析,得出:热带气旋的前期移动受季风槽影响,后期副热带高压西伸加强引导"韦森特"移动。     

“韦森特”台风的路径和强度分析

利用NCEP/NCAR再分析资料、风廓线雷达资料和珠海市地面自动气象站资料,对1208号台风"韦森特"的路径和强度进行分析,发现"韦森特"具有长时间持续、徘徊少动和短时间内强度迅速加大的特点,为近年来登陆广东台风所罕见。从环流形势、物理量场等因素对产生的可能原因进行研究,结果表明:500 hPa大气环流的"鞍型场"和850 hPa台风强风区轴线不明显等是"韦森特"原地徘徊少动的原因;"韦森特"强度的迅速加大与大气环流、水汽输送、潜热通量和高低层垂直风切变及涡散度场等要素关系密切。此外,在风廓线雷达资料上还发现风羽图大风区下沉现象对台风转向具有一定的指示作用。     

台风“韦森特”路径突变和近海加强的成因分析

利用FY2D卫星资料、美国国家环境预报中心（NCEP/NCAR）的再分析资料等,分析了“韦森特”路径突变和近海加强的成因。结果表明,“韦森特”快速偏西行后突然停滞原地长时间打转的奇异路径主要归结于三大因素:西太平洋副高减退导致引导气流明显减弱,使台风路径多变;“韦森特”风场强风速区呈逆时针转移造成台风移向改变;中心重组过程导致中心位置停滞少动。高空强辐散、弱的风垂直切变和中低层强盛的西南气流输送是“韦森特”近海加强的重要原因。较好的湿热条件促进了“韦森特”显著加强。      

台风韦森特对季风水汽流的“转运”效应及其对北京“7·21”暴雨的影响

2012年7月21日北京地区遭受了61年以来最大的暴雨,造成了大量的人员伤亡与巨大的财产损失。资料综合分析表明台风韦森特在暴雨发生过程中的水汽输送起到“枢纽”的作用,夏季季风通过台风韦森特在副高的影响下将水汽“转运”至暴雨区。为了验证北京异常暴雨过程中台风韦森特的“转运”效应,利用中尺度数值模式WRF对暴雨过程进行数值模拟,结果表明模式能够较好的模拟出此次降水过程的强度、落区,且暴雨发生过程中的水汽输送亦能够较好的再现。通过设计剔除台风的敏感性试验发现,剔除台风韦森特之后降水强度仅为控制试验的50%。进一步分析表明低纬季风水汽气流通过处于东南沿海的台风韦森特向暴雨区域输送水汽,在此过程中西南气流直接向北京区域的水汽输送减少,而西南气流向台风的水汽输送增加,台风与东侧副热带高压之间的偏南气流向暴雨区的水汽输送明显增强,从而印证了上述西南季风气流—台风涡旋—暴雨环流三个系统之间水汽的“转运”效应。以上结果表明远距离暴雨的发生是一个复杂的过程,不仅反映了中低纬度系统的相互作用,而且揭示出夏季季风水汽流对台风涡旋的水汽输送持续供应也可能是台风远距离异常暴雨发生的关键因素之一。     

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。     

1208号台风“韦森特”异常路径及其对珠三角南部暴雨影响成因分析

利用1°×1°NCEP再分析资料、全省遥测站资料、卫星云图、香港雷达图等资料,分析台风“韦森特”的环流背景场、物理量场特征,找出“韦森特”在南海中北部原地摆动和对珠三角南部强降水过程的物理成因：“韦森特”的原地摆动,与副热带高压、南海中部海温、还有台风内在的云系和风场结构的不对称有关;珠三角地区两侧附近存在弱的水汽通量辐合,在降水中心附近存在明显的上升运动,低层辐合、高层辐散,另外垂直螺旋场与降水中心的第一段降水期具有很好的对应关系.     

多普勒雷达和卫星在监测正面影响桂中台风的应用

对2012年登陆华南强度最强的8号台风"韦森特"(Vicente)登陆前后的卫星影像和位于南宁的多普勒雷达产品结合欧洲细格点场资料分析,找出台风的登陆后结构强度的变化以及其不对称性对产生的灾害性天气影响,为相似热带气旋的研究和短时临近预报提供依据,提高灾害性天气的鉴别和预警能力。     

勘误说明

正本刊2014年第3期537～550页发表的徐洪雄等的论文"台风韦森特对季风水汽流的"转运"效应及其对北京"7·21"暴雨的影响"一文的图6应改为如下彩图,在此特勘误说明。网络电子版中已经修改。     

“巨爵”、“韦森特”偏西路径台风暴雨对比分析

利用1°* 1°的NCEP全球再分析资料、多普勒雷达资料、地面区域自动站资料等,对2009年第15号台风“巨爵”、2012年第8号台风“韦森特”两个偏西路径台风进行对比分析后发现:这两个台风登陆后均在副高加强西伸中偏西行,均于生命最旺盛时期在广东阳江登录,均具有强度变化快、路径稳定、风雨影响大的特点;但台风“巨爵”暴雨主要由“巨爵”残涡和“方头”副高共同作用产生,其中地面弱冷空气的渗透为暴雨的产生提供了有利的条件,边界层在粤西强的水汽辐合是暴雨产生的最主要原因,雷达回波上反映出列车效应是影响“巨爵”强降水过程的最直接原因,强降水局地性强,明显发生在其移动路径后方,是受多种因素影响形成的有点特殊的台风暴雨;台风“韦森特”降水范围较广,时间较长,强降水主要受台风云系本身的影响,中心随台风中心的西移而西移,是比较典型的台风暴雨.     

两次西行台风对文山降水影响比较

利用MICAPS气象资料、雷达资料、中央气象台台风路径数据,以1208台风韦森特和1213台风启德2个西行热带气旋影响文山降水为例,通过对其路径、降水量、移动速度、环流场和物理量场的分析,结果表明:两次台风生成地、移动路径、最大降水落区相同,其东北侧均有强大的副热带高压,但"韦森特"影响前,文山州本地动力和能量条件较为有利,且其移动速度慢,对文山州影响的时间更长,范围更大,造成的灾害程度强于"启德"。2个热带气旋登陆后副高外侧没有偏南风急流配置,无水汽和能量输入,所以2个西行热带低压仅给文山州局部地区带来强降水。多普勒雷达回波显示,台风低压有明显较大尺度的气旋式螺旋带状回波结构,并伴有多条强回波短带的出现及合并;在多普勒雷达速度图上,持续的大风区和暖平流是造成此次暴雨过程的直接中小尺度天气系统。     

台风“韦森特”对红河州的影响分析

2012年7月24—26日,受台风韦森特减弱后的低压影响,云南省红河州出现大范围降水天气,该文利用常规气象资料对强降水发生前后的天气形势和多个物理量场特征进行分析研究。结果表明:降水强度与低压位置、低压强度密切相关,西行台风减弱后的低压对我州南部影响大于北部;物理量场上显示最强降水开始前我州上空聚集大量能量,降水开始后能量迅速释放;降水发生前DCI、CAPE、GCAPE指数明显增大。     

一次强盛副高控制下的短时暴雨诊断分析

利用广东省GIS业务辅助平台、汕头站探空资料和中尺度自动观测站,配合雷达回波图等,从天气环流形势和中尺度系统分析的角度,分析强盛副热带高压控制下揭阳市的一次短时暴雨天气,得出中低层流场的改变,副高东南侧的东北气流和强热带风暴“韦森特”东北侧的东南气流交汇在福建和粤东附近,造成了此次暴雨的扰动环境;地面风场的辐合提供了上升运动的动力条件,中层弱的冷平流是此次强对流天气的触发机制,“喇叭口”地形对降水增幅、逆风区对对流的维持和加强都起到了十分重要的作用;对中尺度物理量进行计算分析证实这是一次中等强度的雷暴天气过程。     

2012年7月大气环流和天气分析

2012年7月环流特征如下：欧亚中高纬呈两脊一槽型,我国中高纬多高空槽活动,西太平洋副高强度较常年偏弱,西段位置多变。7月全国平均降水量为135．2mm,较常年同期（118．2mm）偏多14．4％,为1951年以来同期第四多雨年;全国平均气温为22．1℃,较常年同期偏高0．4℃。月内,共出现8次强降水过程,多站出现极端日降水量。共有4个热带气旋生成,其中台风韦森特登陆广东。江南、江淮、江汉和黄淮中部等地高温日数明显偏多。     

南中国海10 m风和海面动态粗糙度特征研究

根据海面粗糙度(z_0)与海面10 m风速的关系,本文提出一种适用于海上10 m风速求解算法。通过和ERA-Interim风速比较,发现用这种动态z_0法订正的风速比固定z_0法更接近ERA-Interim风速,相关性更好。基于这种动态z_0法,利用南中国海两个海上平台站的资料,计算得到近4年逐时10 m风速及对应的动态粗糙度。分析发现风速主要集中在3~13 m·s~(-1),4—9月平均风速较小,从10月到次年3月平均风速较大。从风速日变化来看,14—17时风速达到最小;06一09时达到最大。另外,z_0有明显的季节变化和日变化,与风速变化一致。分析了台风韦森特中心过境时,气象要素的变化说明订正后的风速及z0_0符合实际观测值。     

台风对深港局地风影响数值模及地形敏感性试验

采用WRF中尺度模式和美国国家环境预报中心每6h一次的1°×1°全球再分析资料,分别对西北太平洋1208号台风韦森特及1415号台风海鸥个例进行了数值模拟,结果表明WRF模式可以较好地模拟台风中心移动的路径与强度变化,单点风速的时间变化表明模拟得到的近地风场与实际观测吻合。在模式结果与实际观测比较一致的基础上,开展了改变特定区域内的地形和陆面特征的敏感性试验,通过比较不同站点的观测和模拟风速的变化,探究台风影响下香港及深圳地区地形和下垫面性质的改变对深圳不同地区阵风变化的作用,发现对于登陆粤西或向西移动的台风,香港地形和陆地的阻挡和摩擦作用减弱了台风在深圳中西部地区引起的风速,香港对深圳中西部起到了一定的缓冲和保护作用,另外深圳地区的梧桐山地形所形成的峡口使得盐田港风力增大。     

台风对深港局地风影响数值模拟及地形敏感性试验

采用WRF中尺度模式和美国国家环境预报中心每6h一次的1°×1°全球再分析资料,分别对西北太平洋1208号台风韦森特及1415号台风海鸥个例进行了数值模拟,结果表明WRF模式可以较好地模拟台风中心移动的路径与强度变化,单点风速的时间变化表明模拟得到的近地风场与实际观测吻合。在模式结果与实际观测比较一致的基础上,开展了改变特定区域内的地形和陆面特征的敏感性试验,通过比较不同站点的观测和模拟风速的变化,探究台风影响下香港及深圳地区地形和下垫面性质的改变对深圳不同地区阵风变化的作用,发现对于登陆粤西或向西移动的台风,香港地形和陆地的阻挡和摩擦作用减弱了台风在深圳中西部地区引起的风速,香港对深圳中西部起到了一定的缓冲和保护作用,另外深圳地区的梧桐山地形所形成的峡口使得盐田港风力增大。     

天津地区两次副高边缘特大暴雨过程的多尺度对比分析

利用常规观测资料、加密自动站资料、NCEP 1°×1°再分析资料、卫星云图资料、多普勒天气雷达资料和雷达变分同化分析系统（VDRAS）资料、风廓线资料,对2012年7月21—22日和25—26日两次特大暴雨过程（分别简称＂7·21＂过程和＂7·25＂过程）进行对比分析。结果表明：（1）＂7·21＂过程的主要影响系统是低槽和地面冷锋,暴雨发生前,其动力条件较好;而＂7·25＂过程属于槽前暖区降水,其发生前热力不稳定条件较好。（2）两次过程中,台风＂韦森特＂顶部的东南气流与副高边缘的偏南气流共同构成了这两次华北暴雨的水汽通道,但两支气流辐合的位置不同。（3）＂7·21＂过程在冷空气侵入后,槽前辐合明显,对流组织性加强,而＂7·25＂过程主要是由中低层南风风速辐合导致;两次过程的维持机制均与雷暴高压的出流与偏南气流辐合有关;＂7·21＂过程中尺度对流系统伴随着高空槽系统的东移南压,自西北向东南方向移动,而＂7·25＂过程中尺度对流系统则是在西南气流引导下,自西南向东北移动。     

2012年庆阳市一次短时大暴雨的诊断

庆阳市2012年7月21日区域性大暴雨创造了环县1957年建站以来的历史极值,导致了人民财产的重大损失。本文利用常规资料、自动站等探测资料以及历史相似个例,对2012年7月21日庆阳市出现的区域性大暴雨天气进行分析。结果表明：（1）高空低槽伴随地面冷锋东移,受西太平洋副热带高压的阻挡移动缓慢,副高、大陆高压不断加强,造成贝加尔湖冷空气在两高之间大量堆积,为这场大暴雨发生奠定了基础;（2）2012年第8号台风“韦森特”登陆前,台风低压和副热带高压之间形成的强气压梯度导致通向庆阳市的南风低空急流建立并加强,为此次大暴雨的发生提供了充分的水汽条件;（3）在高空槽前正涡度平流的作用下,对流层中低层出现明显的辐合,产生强烈上升运动,低层暖湿气流抬升促使对流不稳定能量爆发,从而形成局地强对流和暴雨;（4）导致庆阳区域性大暴雨的中尺度对流系统起源于河套地区低层涡旋的发展,在中尺度涡旋向东北和向东扩展过程中,尺度明显增大,整个系统低层具有明显的气旋性切变和气旋性涡度,在有利的环境条件下整个中尺度对流系统的东移和发展壮大,最终导致庆阳市区域性大暴雨的发生。     

2012年7月21日北京特大暴雨成因分析

2012年7月21日10时至22日02时,北京经历了自1963年8月8—9日极端降水事件以来最强的一次降水过程,导致人民生命和财产重大损失。文章对此次极端降水过程进行了详细分析和探讨,主要结论是:(1)高空低槽伴随地面冷锋东移,在华北遇到副热带高压和山西地形阻挡移动缓慢;另外2012年第8号台风韦森特登陆前,台风低压和副热带高压之间形成强气压梯度,导致通向华北地区的东南风/南风低空急流建立并加强,为华北地区输送了充分的水汽,为北京特大暴雨的发生提供了极为关键的条件。(2)导致北京极端暴雨的中尺度对流系统MCS起源于河套地区低层涡旋的发展。河套地区在7月20日20时左右类似热带气旋形态的α中尺度涡旋的形成有可能与涡旋自组织机制有关,而上述MCS系统是20日20时河套地区类似热带气旋形态的α中尺度涡旋的主要降水部分,该MCS系统从形成到消散历经44小时,其超长的生命史的主要原因包括:(a)其始终具有的明显的正垂直螺旋度(由正的垂直涡度和垂直上升气流组合而成)阻止了其动能向较小尺度串级输送;(b)低层暖湿平流、对流云团云顶辐射降温、下游地区正的对流有效位能这些使对流维持和加强的因素强过由对流垂直混合和非绝热加热等导致的对流消散的因素,或二者处于大致动态平衡的状态;(c)该MCS位于地面冷锋之前的暖区和地面的低压槽内,也始终位于500 hPa低槽前的正涡度平流区,那里盛行天气尺度上升气流。(3)21日北京及周边环境非常有利于大暴雨发生,包括500 hPa明显的正涡度平流、1000～2000 J·kg~(-1)的C APE值、深厚的湿层、强的低空急流、高的地面露点温度和异常大的可降水量。(4)21日08—20时,MCS主轴的走向与太行山和风暴承载层平均风(西南偏南风)大致平行,加上东部副热带高压的阻挡,使得MCS系统移动缓慢。中午之后加强的东南或偏南低空急流在向MCS区域输送大量水汽的同时,低空急流在太行山东坡强迫抬升,使得不断有新的单体在MCS强降水区的西南侧生成,在随后向东北偏北方向的移动过程中加强、维持和最终衰减,向西南方向的后向传播和速度更快向东北向的平流结合导致对流单体反复经过同一区域,形成列车效应,整个MCS系统在西风槽推动下缓慢东移的同时,不断有强回波移入北京地区,导致极端的降水。(5)21日12时以后逐渐增加的深层垂直风切变导致很多小型超级单体形成,其内部的旋转与环境垂直风切变的相互作用导致更强的上升气流、更大的雨强和更长的对流单体生命史,对极端降水事件的形成也起到一定作用。