台风暴雨中尺度系统与结构的数值研究

首先对８４０７，８４１１和８５０４号台风进行了数值模拟，并详细分析了模式输出的带通流场，发现；在湿台风引起的大范围暴雨区，低怪有强辐合，高怪有的大尺度辐散，而在干台风产生的弱降水区，高层则无中尺度辐散气流。其次，对引起暴雨突然增幅的８４０７号台风进行了对比试验，表明：台风大尺度环境场是产生台风暴雨中尺度系统的源，而凝结潜热释放和地形效应则是形成和影响这些中尺度系统中和中尺度的结构和重要因素。     

9608台风内区云系结构演变与路径变化

本文利用逐时数字化卫星云图，详细分析了９６０８（ＨＥＲＢ）台风在近海区的路经变化趋势与台风内区云系结构演变的相互关系。结果表明：台风云人区强对流云团的非对称发展，使台风内力发生变化，是导致台风路径两次打转和波浪式前进的主要原因。     

1996年第8号台风中尺度结构的数值研究

用非静力平衡的中尺度模式ＭＭ５模拟研究了从１９９６年７月３１日０８时至８月１日２０时３６小时内９６０８号台风的移动路径、中尺度热力动力学结构及云和降水物理结构及其变化。这段时间覆盖了９６０８号台风在台湾和福建省福清市登陆全过程。结果表明：该模式比较成功地模拟预报了这次台风登陆过程,模拟了登陆前后台风中心附近的一些重要中尺度结构和发展演变特征。模拟预报的台风路径与实况接近,预报的８月１日０８时（积分２４小时）台风环流中心位于２小时后台风登陆点福建省福清市附近的海面上。台风中心附近低层呈气旋式辐合、高层呈气旋式辐散。台风眼壁具有由低层辐合形成的强上升气流,台风眼中心为下沉气流。台风中心周围动力结构表现出明显的不对称特征。台风眼壁的雨水分布呈现由中尺度雨团构成的环形雨带结构。台风在台湾滞留期间,台风中心由于低层云的发展使得卫星云图上原先清晰可见的台风眼变得模糊不清。高分辨的模式预报表明,在对流层中层具有强上升气流和云雨水集中的眼壁比台风眼中心更为暖湿。     

9012台风倒槽结构与暴雨中尺度系统

利用高空资料、地面资料和红外卫星云图资料,对发生在浙江中北部的9012台风倒槽暴雨的机制进行分析,揭示了该台风倒槽的结构和暴雨的环境场。并进一步研究了产生暴雨的中尺度暴雨云团及其周围的垂直气流分布与地面降水的对应关系。对暴雨云团所对应的高、中、低(地面)层系统亦进行了分析。     

登陆台风环流内的一次中尺度强对流过程

2005年05号台风“海棠”登陆福建后,在外围云系里有1个明显发展的中尺度对流云团经过温州东部及北部地区,引起了强降水。通过分析这次中尺度对流系统的环流形势,得到该次中尺度对流系统的垂直结构特征,并对中尺度强对流系统的形成和发展机制进行研究。结果表明:台风东南急流在温州附近冷区边缘处低层受地形影响发生强烈辐合引起的垂直上升运动和冷暖空气相汇产生的对流不稳定性是台风环流内中尺度对流系统的主要形成机制;对流系统在暖湿空气和冷空气中心交汇处发展,西北侧的冷空气堆迫使暖湿东南气流沿西北倾斜的等熵面爬升,有利于倾斜对流系统的发展;低层条件不稳定区与中层条件对称不稳定区叠加,产生对流对称不稳定,在湿等熵面倾斜引起的涡旋发展的强迫机制下在中层产生范围较广的倾斜上升对流;由于等熵面的倾斜,大气水平风垂直切变或湿斜压性增加,进一步加强涡度的发展,使得对流系统向西北方向发展;另外,源于东南沿海,由台风东南气流输送的水汽为特大暴雨的产生提供了有利的热力条件。     

台风暴雨的中尺度分析

本文分析了7315强台风登陆后,在台风外围南风急流的作用下造成特大暴雨过程的中尺度系统活动的特征,指出:中小尺度雨团及其伴生气压场扰动均发生在地面中尺度的辐合线引起的湿静力能锋区上;激发对流性雨团的有利地理环境是喇叭口山地的迎风坡和水温高于气温的海湾地区;雨团及与之伴随出现的气压扰动是沿着对流发生之前的地面能量锋区移动的。     

台风暴雨的中尺度分析

本文分析了7315强台风登陆后,在台风外围南风急流的作用下造成特大暴雨过程的中尺度系统活动的特征,指出:中小尺度雨团及其伴生气压场扰动均发生在地面中尺度的辐合线引起的湿静力能锋区上;激发对流性雨团的有利地理环境是喇叭口山地的迎风坡和水温高于气温的海湾地区;雨团及与之伴随出现的气压扰动是沿着对流发生之前的地面能量锋区移动的。     

台风龙王中尺度暴雨成因分析

2005年10月2日台风龙王登陆福建省,在福州地区引发特大暴雨。卫星云图、多普勒雷达资料和诊断分析表明,台风进入台湾海峡后,其东南侧的西南气流受台湾岛地形影响出现分支而形成的两支气流在福州地区的再次交汇,在有利的环境条件下激发中尺度对流云团发展是这次强降水发生的主要原因。在垂直剖面上θe的非对称鞍形场结构、湿位涡的下负上正分布及高空强辐散和低空强辐合互耦,为大暴雨的发生、发展提供了热力和动力条件。     

台风低压暴雨的中尺度特征分析

通过对淇、卫河流域"82*8"、"96*8"两场台风低压暴雨的物理量资料合成分析,揭示了该流域致洪暴雨天气的形势场、水汽场、动力场的中尺度特征.     

台风低压暴雨的中尺度特征分析

通过对淇、卫河流域“82·8”、“96·8”两场台风低压暴雨的物理量资料合成分析,揭示了该流域致洪暴雨天气的形势场、水汽场、动力场的中尺度特征。     

超强台风韦帕（0713）螺旋雨带中尺度结构双多普勒雷达研究

超强台风＂韦帕＂（Wipha）是2007年登陆中国大陆最强的台风,在浙江省造成了特大暴雨。利用宁波和舟山双多普勒天气雷达同步观测资料,对＂韦帕＂的两条螺旋雨带进行了双雷达三维风场反演;并综合利用组网雷达拼图数据等资料,对螺旋雨带的三维精细结构进行了分析。研究表明：（1）两条螺旋雨带的三维结构有很多相似之处。螺旋雨带内部低层有多个强回波区,水平速度大值区主要分布在强回波带上;强回波带的低层有较强的上升气流,最强上升气流超过4 m/s。在螺旋雨带中存在多个辐合辐散对、上升下沉气流对,这对于螺旋雨带的维持和进一步发展具有重要作用。在沿着台风中心的垂直剖面内,螺旋雨带内部的强回波区向雨带外侧倾斜。雨带外侧2 km高度以下的低层有较强的内流,最大值为5 m/s;雨带内侧有较强的外流,2 km高度以上均受外流控制;内流和外流在雨带中部低层汇合抬升。切向速度的强中心出现在3 km高度,速度值随高度增加而逐渐减小。（2）两个时段的螺旋雨带也存在差异。前一个时段的螺旋雨带对流发展更旺盛,45 dBZ的回波高度为4.8 km,而后一个时段的螺旋雨带45 dBZ的回波高度仅3.2 km。垂直剖面内,前一个时刻螺旋雨带低层辐合更强,最强辐合值超过-15×10^-4s^-1,正是由于低层的强辐合和充足的水汽供应,才使得雨带内部中低层的回波发展旺盛。     

衰亡台风气旋外围突发大暴雨的中尺度研究

本文通过对一次深入内陆已趋于衰亡的台风气旋外围所突发的暴雨和特大暴雨的中尺度分析,详细研究了中尺度系统发生发展的物理过程。     

中尺度涡旋和台风涡旋相互作用的数值研究

用一个高分辨率的正压涡度方程模式，实施了4组积分时间为24h的试验，研究了台风环流区域内中尺度涡旋的不同初始径向位置条件下与台风涡旋的相互作用，结果表明，中尺度涡旋初始径向位置不同，可以引起随后扰动相对涡度场演变特征的改变。     

台风中尺度对流云团与中尺度暴雨相互关系的综合分析

选取1996-1998年5个登陆福建的台风，分析其中尺度暴雨时空分布规律；并通过对数学化处理的逐时红外卫星云图的研究，揭示台风中尺度对流系统发生发展的云图特征。分析表明台风中尺度暴雨的强度与中尺度对流云团的最冷云区温度和面积密切相关，常出现在中尺度对流云团偏东侧具有云顶温度梯度密集、云顶温度等值线曲率较大、云团处在发展阶段这些云图特征的区域。     

台风海棠远距离暴雨中尺度系统特征

利用常规探空、加密地面资料、卫星云图和新一代天气雷达产品资料,对2005年7月22日台风海棠倒槽形成的大暴雨天气进行诊断分析。结果表明:(1)台风北伸倒槽与西风带弱冷空气结合造成了这次大暴雨过程,是典型的中低纬系统相互作用过程。(2)倒槽东侧东南低空急流从低纬海上为大暴雨区输送了丰富的热量和水汽,同时,在它的左前方成为强中尺度对流系统发生的源地。(3)高层反气旋的增强,加强了高空的抽气效应,使辐合上升加强,暴雨增幅。(4)卫星云图上,团状的、密实的强中β尺度对流系统的形成和维持是造成短时强暴雨的直接原因。(5)多普勒雷达反射率因子场上,多条中尺度回波带的汇合使回波增强,暴雨增幅。(6)暴雨发生期间,多普勒雷达径向速度场表现明显的水平风场的非均匀性,表现为中低层大范围强辐合风场;风向的垂直方向不连续性,主要表现在风的垂直切变大,风的垂直切变可以为对流云的发展提供动能,有利于大雷暴云的发展和暴雨的形成;逆风区多次出现在风速较大的入流区中并做气旋性旋转北上与正速度区合并,逆风区附近及所经途中出现强回波,暴雨增幅。     

9608台风低压外围暴雨中尺度分析

１９９６年８月３－５日河北特大暴雨在叶风低压外围停滞的中α－云团产生的、中－α云团在三支气流汇合和共同作用下发生发展;（１）低层偏东风干冷气流,（２）中低层南风暖湿急流,（３）副热带高空急流,中－α云团内的中尺度扰动现象明显。其中有中－β东风切变线扰动先后出现３次以上;中－β低压先后出现２个以上。中－β系统均伴随强雨团活动。雨团在石家庄西部山区停工达１４小时,３６小时雨量达到６７０ｍｍ,暴雨中心出     

台风环流区域内中尺度涡量传播特征的研究

用一个高分辨率f平面直角坐标系的正压准地转模式,实施了10组积分时间为36h的试验,研究了初始位于台风外区的一个中尺度涡旋与台风涡旋的相互作用.结果表明:这种相互作用可以激发一个从外区伸展到内区的较小尺度的涡旋对,以此方式将涡量内传至台风中心附近.同时,中尺度涡旋呈现涡量集中化的特征.涡量内传与涡量集中化共存,使内区涡量增多,导致台风增强.此外,在一定条件下,这种相互作用还可以使涡量带破碎和断裂,形成一系列空间尺度更小的涡块.     

台风“海燕”（2013）暴雨非对称结构及中尺度特征分析

利用NCEP再分析资料、地面雨量加密自动站资料及多普勒雷达产品资料,对2013年第30号超强台风“海燕”暴雨的非对称结构及中尺度降雨的形成机制、落区特征进行分析。研究结果显示:（1）“海燕”停编前有4个MCS呈东西向带状分布在广西南部,维持时间约9~12 h;台风减弱停编后在广西东南部有1~2个呈南北向的MCS,维持时间为2~4 h,造成此次台风过程的最强降水;（2）在“海燕”影响过程中,能量锋在贵州和广西维持并明显北倾、能量低值中心南下控制桂西北,使该地暴雨骤停、而桂东南在南风急流及地形作用下暴雨维持,是台风暴雨呈现东南强西北弱的非对称结构的主要成因;（3）台风登陆广西至停编时段的中尺度降雨是在高层的位涡异常与低层的位温异常叠加所形成的大气结构下,锋面触发不稳定能量形成的,中尺度降雨集中在边界层能量锋区最大梯度中心、MPV1梯度区零值附近与MPV2正值中心叠加处;（4）台风减弱在停编后的中尺度降雨是由冷空气侵入六万大山东侧抬升暖湿气流形成初始中-γ对流回波,在南风急流及两山脉间的盆地地形作用下,逐步加强发展成中-β对流回波并以“列车效应”传播而形成的。      

亚洲夏季风区中尺度地形降水结构及分布特征

采用高分辨率TRMM、AIRS卫星实测资料, 从气候态的降水微物理过程角度分析了亚洲夏季风期间中尺度山脉对不同性质降水垂直结构和水平分布的影响。研究表明, 中尺度山脉迎风、背风坡均以层云降水为主, 层云降水强度在迎风坡强于背风坡; 对流降水在迎风坡主要为浅对流, 背风坡主要为深对流, 对流降水强度在背风坡强于迎风坡。沿西南季风推进方向依次经过的中尺度山脉, 其两侧发生降水像素个数、 降水微物理特征等差异逐渐减小, 其中, 对流降水迎风坡向背风坡转变明显, 而层云降水背风坡向迎风坡转变明显。大气稳定度与对流降水在迎风、背风坡的分布相一致。另外, 对中尺度地形降水的研究为区域气候模式模拟高精度地形降水分布提供了实测依据。     

中尺度系统与台风降水增幅的关系

利用１９９０年ＳＰＥＣＴＲＵＭ试验加密观测资料，分析了９０１２（ＹＡＮＣＹ）台风降水增幅的成因，台风造成的区域降水６４％为强降水率降水，其时间变化与台风位置的南北振荡有关。中－α尺度暴雨区与台风西侧的东北风急流以及台风倒槽相联系。中－β尺度暴雨区与地面强东风区、东风气流的扰动、中尺度辐合区、中尺度气旋、中尺度锋区和中尺度锋生区密切相关。