远距离热带低压影响下山东半岛特大暴雨成因分析

用1948～2000年共53年的NCEP/NCAR再分析资料,分析了南北半球大气质量交换的周期变化特征和两半球大气质量交换通道的空间分布.结果表明:两半球的大气质量交换从长时间来看基本上是平衡的.两半球质量交换的季节变化表现为明显的半年周期,冬季和夏季的交换比较显著,且以夏季为主;具有显著的十年际变化;年际变化特征总体来看不显著,只在1980年代～1990年代存在较为显著的2～5年的年际振荡.NCEP资料存在较大变更的三个时段(以1968、1979年为分界)的周期变化特征确实存在一定的差异.全球平均异常向南的越赤道质量输送不存在很强的季节依赖性,主要由低空北半球太平洋-大西洋副热带高压南侧东北信风和亚洲季风区对流层高层副热带高压南侧的越赤道东北气流决定,亚洲季风区冬季南下的冷空气也起到很大的作用;而异常向北的越赤道质量净输送则主要发生在夏季,主要由亚洲季风区越赤道西南季风决定,特别是索马里越赤道急流从对流层低层到高层整层的向北输送,同时对流层低层赤道中东太平洋-大西洋信风区的东南信风也有较大的贡献.     

上海热带低压特大暴雨分析

对红外卫星云图和高低空天气形势的分析表明，2001年8月5日发生在上海的特大暴雨是副热带高压南侧的热带云团发展而成，与之相伴的环流系统是形成于东风带中的热带低压。对其进一步的诊断分析发现：(1)热带低压具有深厚的热带天气系统结构特征，自形成后，对流层中低层为正涡度区，其上为负涡度区，散度场高空存在强辐散层；(2)暴雨发生前，流场上存在有利于对流发展的垂直环流结构；(3)副高减弱断裂导致热带低压转向经过上海，海上高压的阻挡作用有利于低压在上海维持较长的时间并发展；(4)在暴雨发生前一天就有明显的水汽通量中心，并伴有较好的能量和稳定度条件。     

热带低压环流引发的中尺度特大暴雨过程分析

文章利用常规资料，对2001年8月5～6日浙江舟山等地的暴雨过程的大尺度环流背景和物理量场进行分析。发现：前期副热带高压异常强大，其南侧的偏东气流为暴雨区提供了充沛的水汽和能量；北面西风槽携带弱冷空气侵入热带低压环流残体，使对流强烈发展，触发不稳定能量释放，导致中小尺度系统发展，为暴雨的发生提供了动力抬升条件。     

南海低压倾斜结构的特征分析

南海低压的中心的垂直方向上常发生倾斜，高低层的环流中心出现明显错位。如果预报员只关注卫星云图的云团动态，往往会得到低压中层环流中心的错误信息，使预报失败。因此对南海低压的预报更需要关注其低层环流的动态，特别在云团或风速极不对称致使低压环流可能出现转向时，或靠近陆地时都会出现云团和低层环流明显的倾斜，使南海低压的路径（特别是靠岸时）更复杂多变，需要谨慎分析各种资料信息，综合判断才能作出准确的预报。本文的工作旨在为南海低压的预报提供一些经验参考。     

江西“6·19”特大暴雨天气过程诊断分析

利用NCEP逐6 h 1°×1°的grib再分析资料和常规气象观测等资料,对2010年6月19—20日江西地区特大暴雨天气过程的物理量演变及高低空急流配置进行了分析。结果表明,此次特大暴雨过程发生在副高与高空槽稳定维持的有利背景场环境下。暴雨落区上空强烈的垂直上升运动,持续的西南水汽输送和高低空急流配置,共同造成了此次大范围暴雨的发生和维持。在高空急流入口区右后侧、低空急流的前方造成正涡度辐合上升运动,暴雨出现在低空急流的左前方。气流的高层辐散与低层辐合的叠加,形成强烈的上升运动,为这次暴雨天气的产生提供了有利的环境条件,也是对流维持、持续的重要机制。湿位涡低层为负、高层为正,高、低值中心和密集带的演变显示了强对流系统暖湿气流与外界干冷空气的相互作用。     

浙江一次江淮气旋后部强对流暴雨过程诊断研究

利用地面降水观测、NCEP/NCAR FNL再分析、ECMWF模式预报场和FY-2H静止卫星TBB资料, 对2020年6月30日浙江省一次暴雨过程进行了综合分析。结果表明: (1) 200 hPa南亚高压强高空辐散、中纬度低槽东移、副热带高压带状稳定的阻塞形势、江淮气旋后部下摆冷空气与暖湿气流交汇形成的冷式切变等共同提供了有利的环境条件; (2)对流层中低层水汽通量向高空伸展、700 hPa正的垂直螺旋度中心都对暴雨落区有示踪作用, 高层正水汽通量散度强于低层负水汽通量散度, 垂直螺旋度和垂直速度中心几乎重合, 先低层强辐合后强垂直上升运动均为本次暴雨的发生提供了重要的水汽和动力条件; (3)暴雨发生在MPV、MPV1和MPV2为正负过渡的零值区, 为对流不稳定和斜压不稳定相结合区域, θ_se线密集区与地面近乎垂直, 湿位涡的高值中心位于θ_se梯度最大处, 高空湿位涡下传触发了位势不稳定能量的释放, 引起大范围的强对流暴雨; (4) 850 hPa冷切变线附近的降水云团, 是由多个块状对流云团合并加强形成完整的带状积雨云团, 而上游不断有新生对流云团生成东移补充消散的老单体, 触发阶段对流云后向传播, 扰动发展阶段对流云团合并过程, 形成对流云串的“列车效应”。      

与海南岛秋季暴雨有关的一类热带中尺度涡旋的动力学分析

对惯性重力内波方程组分别通过线性和非线性求解探讨造成2010年10月海南岛一次特大暴雨中一类热带中尺度涡旋生成发展的动力、热力机制,研究发现：（1）在副热带高压和大陆冷高压南侧反气旋性纬向水平风切变大值区、静力不稳定大气层结、积云对流潜热释放、低空急流、适当强度的冷空气有利于热带中尺度涡旋的形成和发展;（2）非线性惯性重力内波的孤立波解与这类热带中尺度涡旋有很好的联系,在静力不稳定的大气层结下,热带中尺度涡旋的形态主要由对流凝结潜热加热所决定,即潜热加热下的孤立波解要求热带中尺度涡旋在垂直方向是一个浅薄的涡旋系统;另外强盛的对流凝结潜热对热带中尺度涡旋垂直运动振幅的增强起主要作用,更有利于涡旋的发展和维持。基于天气事实分析的理论研究为深化影响海南的热带中尺度涡旋乃至南海中尺度对流系统的机理认识进行了探索。     

华南前汛期一次特大暴雨过程的数值模拟及其诊断分析

利用WRF3 DVAR同化常规观测和全国自动站资料的WRF模拟结果,对2010年6月18—20日华南前汛期一次特大暴雨过程发生发展的动力条件和热力条件进行详细的诊断分析和研究。结果表明,同化观测资料的WRF模式能较好地模拟出特大暴雨过程的强降水中心、雨带分布及降水强度的变化趋势。稳定的大尺度环流是特大暴雨发生的背景条件。高低空急流及其耦合产生的次级环流的建立是特大暴雨过程的主要动力机制。地面不稳定能量的累积和西南急流输送的充沛水汽和不稳定能量在强垂直运动作用下形成的湿上升,以及中高层冷空气在次级环流的下沉支作用下向低层侵入是特大暴雨过程的热力条件。湿位涡和锋生函数的诊断表明,对流层中高层的干冷空气在次级环流作用下向低层侵入与上升的暖湿空气相互作用,促使斜压不稳定和对流不稳定的释放和发展,是特大暴雨发生发展的触发机制。     

台风“黑格比”造成浙东北滞后型暴雨成因分析及多模式预报检验

基于地面常规加密观测及ERA5再分析、热带气旋最佳路径、雷达卫星等资料,利用天气诊断方法探讨了2020年4号台风“黑格比”在登陆北上减弱后南侧滞留的降水云团引发浙东北暴雨成因。受对流层中层副高西脊点偏西及台风北侧高层急流出口区右侧辐合下沉影响,台风云系不对称结构明显,主要分布在南侧。中层冷空气从台风西侧入侵触发中小尺度对流系统,小尺度云团在台风环流内逆时针移动至台风东侧并发展滞留,在浙东北引发强降水。期间冷暖气团（中层MPV1正值和低层MPV2负值）交汇区及中低层锋生大值均可指示暴雨落区,垂直螺旋度也可体现冷空气入侵后台风后倾的垂直结构演变特征;台风东侧持续的西南急流水汽输送有利于夜间浙东北对流降水的维持发展,且水汽低层辐散区对强降水落区有6 h左右的预报提前量。基于SAL定量降水检验证实：大尺度模式由于模拟对流降水演变的欠缺,无法预报出夜间滞后型暴雨增幅;中小尺度模式虽然对暴雨强度刻画相对准确,但大值雨区偏移;ECMWF 3日20:00起报场预报过程累积雨量误差小,较4日08:00起报预报结果更接近实况,但短时暴雨出现时间偏早3～6 h,不利于此类滞后型区域暴雨的预报参考。     

一次热带系统北上引发华南大暴雨的诊断分析和数值研究

2006年5月21-22 日,南海北部洋面上一强的气旋性风速扰动快速北上,在广东西南部发展成一中尺度涡旋后,它与南下的中纬度切变线结合,期间出现了3次强的中尺度对流系统活动,造成了广东沿海大暴雨甚至特大暴雨.利用1°×1°NCEP再分析资料和WRF中尺度模式对该过程进行了数值模拟、位涡反演和敏感性试验,并结合常规观测资料、卫星云图和中尺度模式输出结果等资料对这次暴雨过程进行了初步分析.结果发现:暴雨发生在高温高湿、抬升凝结高度低以及对流不稳定的有利环境中.暴雨高温高湿条件的形成与南海北部热带洋面上气旋性风速扰动向北推进时强偏南气流对水汽的输送密切相关.中尺度涡旋形成之后,在东移南压的北支槽前西南气流的引导下,中尺度涡旋向偏北方向移动,造成广东境内大部分地区出现了暴雨,中尺度涡旋为对流的触发以及暴雨的产生提供了一定的抬升条件.中尺度涡旋活动期间,广东境内云雾山中尺度地形一定程度上增强了暴雨,但它对暴雨的作用随其上空盛行气流的方向变化而变化,云雾山地形相对于暴雨中尺度系统的位置不同其作用也不相同.珠江三角洲喇叭口地形一定程度上决定了强暴雨的落区.南海洋面对华南暴雨区水汽的近距离输送是大暴雨形成的主要原因之一.     

登陆中国大陆不同区间的热带气旋特征初步分析

利用地理信息系统及程序计算得到了1949—2008年登陆中国大陆的热带气旋(TC)登陆点经纬度信息,在此基础上对登陆中国大陆的TC进行分析,最终选择110～122°E海岸线为研究区域,7—9月为研究时段,且将110～122°E海岸线以1°E为间隔划分为12段,分析这12段海岸线登陆TC的基本特征发现:118°E以东的区间TC登陆前后平均维持时间及登陆前平均强度基本上为大于118°E以西的区间,登陆后平均强度东西两段相差不大;定义了TC登陆前(后)破坏潜力指数TDP1(TDP2),TDP1(TDP2)最大值出现在区间[119,120°E)([110,111°E));ENSO事件对7—9月登陆110～122°E段的TC频数、平均登陆点位置影响并不明显,对各区间登陆TC的影响也不尽相同;各区间平均TDP1冷暖事件年对比差别较大,平均TDP2在暖事件年基本上比冷事件年大;1961—2008年,各区间对应的暴雨总站次,118°E以东的区间要远大于以西的区间,就空间分布而言,较大值的分布出现在区间[119,120°E),[110,111°E)。     

由变性台风环流引发的山东特大暴雨天气的位涡场分析

利用非静力中尺度模式MM5对0114号热带风暴Fitow从2001年8月31日00时(UTC)到9月2日00时的降水过程进行了模拟，采用滤波方法对模式结果进行了尺度分离，分析了暴雨发生时的中尺度特征及成因。结果表明：MM5模式对：Fitow登陆过程的降水模拟较成功，暴雨的落区和强度与实况比较一致。Fitow暴雨的中尺度特征在降水的时间尺度、空间尺度、高低空流场和散度场上都很明显。正是维持少动的TC倒槽和嵌入其上的这些中小尺度系统相互作用造成了暴雨的发生，而高低空中尺度散度场的配置对这类暴雨有很好的指示意义。华南地形和海陆分布与暴雨的发生发展有密切的关系。弱的层结不稳定或中性层结是有利于暴雨系统发展的环境条件。     

APPLICATION OF GENERALIZED CONVECTIVE VORTICITY VECTOR IN A RAINFALL PROCESS CAUSED BY A LANDFALLING TROPICAL DEPRESSION

A heavy rainfall process, which occurred in Shanghai during 5-6 August, 2001 from a landfalling tropical depression (TD),is examined with a control numerical experiment based on MM5 model. It is found that the contours of generalized equivalent potential temperature (θ*) are almost vertical with respect to horizontal surfaces near the TD center and more densely distributed than those of equivalent potential temperature (θe).Because the atmosphere is non-uniformly saturated in reality, θ* takes the place of θe in the definition of convective vorticity vector (CVV) so that a new vector, namely the generalized convective vorticity vector (CVV*), is applied in this study. Since CVV* can reflect both the secondary circulation and the variation of horizontal moist baroclinicity, the vertical integration of vertical component of CVV* is found, in this study, to represent the rainfall areas in the TD case better than potential vorticity (PV), moist potential vorticity (MPV), generalized moist potential vorticity (Pm), and CVV, with high-value area of CVV* corresponding to heavy-rainfall area. Moreover, the analysis from CVV* implies that the Hangzhou Bay might play an important role in the heavy rain process. A sensitivity experiment without the Hangzhou Bay is then designed and compared with the control run. It is found that the CVV* becomes weaker than that in the control run, implying that the elimination of Hangzhou Bay results in reduced rainfall. Further analyses show that the Hangzhou Bay provides sufficient water vapor and surface heat flux to the TD system, which is very important to the genesis and development of mesoscale cloud clusters around the TD and the associated heavy rainfall.     

华南地区热带气旋登陆前强度突变的大尺度环境诊断分析

利用每6小时一次的NCEP再分析资料,对华南地区登陆前突然减弱和突然增强的两类热带气旋（TC）进行大尺度诊断分析,结果表明：（1）突然增强的TC位于副高的西南侧或南侧,低空有明显的西南气流卷入TC内部,而突然减弱的TC基本在副高西侧或西北侧;（2）突然增强TC的低空辐合、高空辐散均较强;（3）充足的水汽输送是TC登陆前突然增强的另一重要原因。     

“98·5”华南前汛期暴雨的湿位涡异常诊断:质量和热力强迫的数值分析

利用MM5输出的高分辨率资料对“98．5”华南暴雨的湿位涡进行了诊断分析，分析了质量强迫和热力强迫引起的湿位涡异常。结果揭示：降水区位于负湿位涡的下方，负湿位涡的趋势走向与降水区的一致。造成本次暴雨的成因中包括湿对称不稳定和对流不稳定两种机制，湿位涡MPV（moist potential vorticity）的分量MPV2对MPV起主要作用，其中主要是MPV2v的贡献。质量强迫和热力强迫共同作用引起湿位涡异常变化，它们的作用大小相当，在研究暴雨时，不可忽略因降水造成的质量强迫。     

2008年9月四川一次持续暴雨过程触发及维持特征

利用NCEP1°×1°6h再分析资料和常规观测资料,对2008年9月22—27日四川盆地持续性暴雨过程进行了诊断分析。结果表明:副热带高压、东北冷涡、低空切变、青藏高原东部高空槽以及台风是影响此次暴雨过程的主要天气系统;来源于南海及孟加拉湾的低层偏南气流提供了稳定的水汽输送;暴雨前期850hPaθse场呈典型的"Ω"形分布;强烈的上升运动触发不稳定能量释放,有利于强降水天气的发生发展。     

登陆粤西的热带气旋降水特征分析

利用1949～2000年《热带气旋年鉴》资料,对51年来登陆粤西的热带气旋在陆地维持时间、不同强度的降水之间的分布、相同量级强降水的分布等进行统计分析,揭示登陆粤西热带气旋降水分布实况和特征。结果表明,登陆粤西的热带气旋在登陆后的维持时间和其造成陆地强降水范围成正相关的关系;热带气旋造成不同强度(暴雨、大暴雨、特大暴雨)的降水在其路径左右侧分布,雨强越大,出现的几率越少;热带气旋登陆后造成的暴雨量级降水在热带气旋路径右侧比左侧产生的几率更大;而大暴雨、特大暴雨落在路径左侧的可能性比落在右侧的可能性大。     

东亚阻塞高压对我国降水影响的诊断分析研究

利用湿位势涡度 ,讨论了 1 998年 7月东亚中高纬地区阻塞高压的不同位置影响冷暖空气的活动路径进而决定暴雨发生的位置 ,结果表明 :当阻高位于中西伯利亚地区 ,主要影响我国华北平原及华南一带的降水 ;当阻高位于鄂霍茨克海地区时 ,对我国东北西部、华北平原、四川盆地的降水有重要影响 ;当阻高中心位于小兴安岭地区 ,副高位置异常偏北 ,主要影响我国东北地区的降水 ;当阻高位于以 ( 55°N,1 35°E)为中心的区域时 ,冷空气频繁活动于长江中下游地区 ,对该地区的降水有重大影响。     

A PRELIMINARY ANALYSIS ON MECHANISM OF SIZE CHANGE IN TROPICAL CYLONE

By using the WKB method and slowly-varying wave packet theory the maincause for the sisechange in tropical cyclones is analyzed. It is shown that the size change in tropical cyclones is mainly determined by the inner factors. In general case the angular frequencies of inertio-gravity waves are positive, thus provided that both stratification and inertia are stable, when the parameters of inertial andstatic stabilities increase with the distance from the centre, the sise gets larger; when the parameters of inertial and static stabilities decrease with the distance from the centre, the size gets smaller. The for mer may be called the "expanding" of tropical cyclones and the latter may be called the "shrinking" of tropical cyclones.     

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。