浙江省热带气旋倒槽暴雨气候特征研究

基于近40年热带气旋（Tropical Cyclone,简称TC）日降水和最佳路径等观测资料,采用数理统计、天气学分析等方法对浙江省TC倒槽暴雨分布特征及其与TC的相互关系进行研究。（1）浙江省年均会发生1.8次TC倒槽暴雨,占TC暴雨总数约4成,是浙江省台风暴雨中的一种重要形式。每年8—9月是TC倒槽暴雨高发期,暴雨主要发生在宁波南部至温州一带沿海地区,暴雨中心多位于台州和温州沿海。（2）引发浙江省TC倒槽暴雨的热带气旋多在粤东至浙南登陆之后北上转向或西北行,登陆当天最易发生暴雨且雨强最强。暴雨发生时,福建中部沿海经海峡至台湾东北部一带是TC高频活动区。（3）距TC中心2.5~5.0纬距之间和TC东北偏北象限是倒槽暴雨中心的高频落区;较强暴雨发生在TC强度为热带低压时,且强中心易位于TC东北偏东象限,极端强降水发生主要与热带低压和副高等相互作用形成的偏东暖湿急流、TC倒槽强辐合和TC东北偏东象限中尺度深对流系统频繁活动有关。      

浙江时间多尺度台风暴雨增幅特征的统计研究

本文提出基于欧拉坐标方法的多时间尺度热带气旋(TC)暴雨增幅及极端暴雨增幅的概念来研究沿海地区TC暴雨增幅,从浙江省内67个国家级台站的整点时刻逐小时降水资料提取1973—2015年影响浙江的135个TC个例的逐1、3、6、12、24 h(1~24 h)降水增量样本,结合TC中心位置和强度信息,统计得到:浙江1~24 h时间分辨率下出现TC极端暴雨增幅阈值分别为29.1、51.9、88.3、103.9和123.9 mm;不同时间分辨率下浙江TC暴雨增幅频次具有比较一致的月际变化、年际变化、长期线性趋势特征,不同时长的TC暴雨增幅的日变化不尽相同;浙江发生TC暴雨增幅和极端暴雨增幅主要出现频率最高的地区是温州南部和台州南部。影响浙江台风9类路径都有可能发生TC暴雨增幅,除了舟山以北登陆类外,其他路径也均有可能发生TC极端暴雨增幅,TC暴雨增幅和TC极端暴雨增幅均以椒江到福清登陆类路径占比最多;TC中心位于浙江温台交界附近和福建东北部沿海时浙江最易发生TC暴雨增幅和极端暴雨增幅;不同分辨率下TC暴雨增幅和TC极端暴雨增幅发生频率最高的离TC中心距离是不同的,但TC暴雨增幅极大值均出现在距离台风中心600~700 km范围内;不同时间分辨率的TC暴雨增幅和TC极端暴雨增幅出现频率最高的是TC的东北象限,其次是西北象限,增幅极大值均出现在东北象限。另外,TC暴雨增幅和极端暴雨增幅均与TC强度有一定关系,从各时长平均来看,最易发生TC暴雨增幅的是强热带风暴级,最易发生TC极端暴雨增幅的是热带低压级。     

1996～2006年韶关热带气旋暴雨统计分析

对1996～2006年11年来登陆华南沿海的热带气旋对韶关市造成的降水进行了统计分析,发现登陆华南沿海的热带气旋中有40%会造成韶关市大到暴雨以上降水,其中珠江口以东至福建登陆的热带气旋对韶关市的影响比珠江口以西登陆的大.韶关市的热带气旋暴雨主要分为3种类型:①热带气旋和西风槽及弱冷空气的共同作用;②热带气旋与西南季风的结合;③热带气旋环流及其倒槽的直接影响.经过统计分析可知,热带气旋与中尺度天气系统相结合是造成韶关市暴雨以上降水的主要原因.     

西北太平洋和南海热带气旋的气候特征分析

对1949—2005年共57年西北太平洋上和南海中心风速≥8级的热带气旋活动的若干特征进行了统计学分析,结果表明：57年在西北太平洋和南海热带气旋年平均发生频数为27.47个,登陆我国年平均数6.89个,近10年发生和登陆频数处于57年的低值区;7—9月是发生和登陆我国最多的月份,华南沿海是登陆最频繁的区域。我国东北地区、华北、黄淮、江淮、江南、华南和西南地区东部均可出现TC暴雨,高频区在东南沿海地区,中心在海南和广东东部沿海,次频中心位于广西沿海和福建东南部沿海。此分析可为登陆热带气旋的暴雨预报提供气候背景。     

南海季风槽影响下热带气旋暴雨增幅的研究

使用NASA的热带测雨卫星TRMM资料、常规气象观测降水资料、NCAR/NCEP-2再分析资料及NCEP全球数据同化系统(GDAS)资料,分析研究南海季风槽伴随热带气旋登陆华南而导致热带气旋暴雨强烈增幅的事实,并根据观测事实提出季风槽伴随热带气旋登陆华南的定义.结果表明:(1)南海季风槽伴随热带气旋登陆导致热带气旋降水强烈增幅的天气现象发生在盛夏季节;(2)环流背景表现为副热带高压带状西伸,稳定控制华中一带;同时,西南季风活跃,南海季风槽位于南海北部之时;(3)热带气旋登陆后的填塞消亡时间因为季风槽的伴随而大大延长,热带气旋云系有再生、加强和扩展现象;(4)伴随登陆的季风槽对热带气旋暴雨无论是空间,时间,还是强度上均有强烈增幅作用,热带气旋暴雨在季风槽南侧延伸,尺度可达1500～2500km.     

登陆热带气旋引发云南强降水的环境场特征

应用《西北太平洋热带气旋年鉴检索系统》资料、NCEP/NCAR再分析资料及云南降水资料,对1959-2007年热带气旋(以下简称TC)西行登陆引发的云南强降水过程进行了分类统计,得到4类TC强降水环流模型,分别是TC低压环流型、TC低压外围或倒槽型、TC低压与低槽冷空气相互作用型和TC与两高辐合相互作用型.环境场特征显示,100 hPa南亚高压中心位置在90°E以西,高空东风急流提供了强大的辐散场,低空西南季风气流与TC环流相连接,高低层涡度差呈负值区分布,使TC低压环流在陆上维持或强度减弱缓慢;西南季风气流中的低空急流、副热带高压外围及TC低压东部的偏南急流共同作用,向云南输送充沛的水汽和能量,是登陆TC强降水产生的重要天气系统配置形势;强降水分布在低空急流左侧,TC低压或倒槽西北侧的正涡度中心附近;冷空气南下进入云南,增加了大气斜压不稳定,使TC外围降水增强.     

1951—2017年热带气旋对湖南降水的影响及环流异常特征分析

揭示热带气旋在湖南的降水规律可为热带气旋影响湖南的降水预报提供技术支撑。采用近67 a的热带气旋影响资料,通过统计方法,分析了影响湖南降水的热带气旋特点及环流异常特征。结果表明:7—9月是影响的高峰季节,以在广东、福建沿海登陆的热带气旋对湖南影响次数最多、程度最重,浙江、福建沿海登陆的热带气旋在湖南形成的降水范围最大,热带气旋对湖南影响所产生的降水主要集中在湖南省东南部,热带气旋对湖南产生的强降水范围有增大的趋势,降水强度有增强的趋势。福建和广东沿海登陆对湖南影响的热带气旋的环流特征为南亚高压偏强、偏东、偏北,导致西太平洋副热带高压偏强、偏西、偏北,引导副热带高压南侧的东南气流与南海和菲律宾以东洋面的西南风气流汇合,形成季风槽,中国华南和华东沿海为东南气流,有利于热带气旋在该区域登陆影响中国。只是前者表现为南亚高压位置较后者偏北更明显,西太平洋副热带高压更偏北,季风槽更偏东,导致福建登陆对湖南影响的热带气旋在湖南大部为气旋性环流控制,湖南全省降水偏多;而广东登陆对湖南影响的热带气旋在湖南省东南部为气旋性环流控制,该区域降水偏多。     

福建省热带气旋暴雨突然增幅特征分析

利用2007—2013年福建省区域自动站和基本气象站小时降水观测资料,确定精细时空尺度上热带气旋暴雨突然增幅的阈值标准,分析暴雨突然增幅的时空分布特征及其与同期热带气旋之间的关系。结果表明:满足1 h、3 h和6 h暴雨突然增幅的热带气旋个例数随时间分辨率的降低而明显减少;3 h突增个例数主要出现在6—10月,且个例数和突增次数年分布总体呈上升趋势,突增次数日变化呈现"三峰型",高值区位于17—20时;暴雨突然增幅的热带气旋大多数在福建中南部沿海登陆,且不同的热带气旋中,强度较弱时发生突增次数较多,极值最大;暴雨突然增幅大多数发生在热带气旋登陆后24 h、距中心400 km内、西南方向,与登陆路径有关。对比分析了热带气旋登陆福建前后暴雨突然增幅的特征,发现登陆中部的热带气旋个数最多、暴雨突增次数也最多;热带气旋登陆后暴雨突增次数明显比登陆前多。     

热带气旋远距离暴雨过程的诊断分析

利用天气实况和NCEP再分析资料，对2004年8月26—28日山东大暴雨过程进行了客观分析。结果表明，0418号热带气旋在福建沿海登陆后，其北伸倒槽与西风带弱冷空气结合造成了本次大暴雨过程，具有明显的中低纬系统相互作用特征。伴随登陆热带气旋生成的低空东南急流为暴雨输送了丰富的热量和水汽，成为联系中低纬度系统的纽带。西风带弱冷空气侵入台风北伸倒槽后，在黄淮之间有明显的暖锋锋生特征，是触发倒槽区域中尺度对流发展和暴雨产生的重要动力机制。暴雨与高能舌区具有很好的对应关系，总能量分布对热带气旋远距离暴雨的落区具有很好的指示作用。     

登陆中国大陆、海南和台湾的热带气旋及其相互关系

首先,针对登陆中国热带气旋的登陆地点资料仅为地名的现状,利用1951-2004年西北太平洋热带气旋资料和登陆中国热带气旋资料,研究制定了登陆资料信息化方案.该方案包括海岸线近似、登陆位置计算、其他特征量计算和误差订正4个方面.对资料信息化结果的分析表明:信息化登陆资料效果是良好的.在此基础上,对登陆中国热带气旋的基本气候特征进行研究,重点分析了在大陆、海南和台湾登陆的3类热带气旋以及它们的相互关系.结果表明:登陆热带气旋频繁的地区为台湾东部沿海、福建至雷州半岛沿海和海南东部沿海;台湾东部沿海和浙江沿海部分地区是登陆热带气旋平均强度最大的地区,平均登陆强度达到台风级别,其中台湾南端的平均登陆强度为最强,达到强台风级别;5-11月为热带气旋登陆中国季节,集中期为7-9月,8月最多;登陆热带气旋的强度主要集中在热带低压-台风,尤其以强热带风暴和台风最多.对于全部大陆、海南和台湾三地,50多年来登陆热带气旋频数都存在不同程度的减少趋势,但只有登陆海南热带气旋的减少趋势是显著的;而所有登陆风暴(含以上强度)频数均无明显增多或减少趋势.总体而言,登陆大陆的TC最多、初旋最早、终旋最晚、登陆期最长;登陆海南的TC居中;而登陆台湾的TC最少、初旋最晚、终旋最早、登陆期最短.从登陆方式看,登陆一地的TC最多、登陆两地的TC次之,分别占总数的79.2%和20.6%,仅有1个TC登陆三地.在登陆两地的TC中,经台湾登陆大陆的TC频数最多、强度减弱最快,经海南登陆大陆的TC频数次之、强度减弱较慢,经大陆登陆海南的TC频数排行第3、强度减弱较快.     

一次登陆北上热带气旋不连续北跳的成因分析

利用常规及加密观测资料,对９７１１号台风倒槽及诱生低压的发生发展进行了诊断分析,探讨了登陆北上热带气旋不连续北跳的成因。指出：热带气旋中心逼近山东时,高空西风槽前正涡度平流和低空东南急流前部暖平流同时榆送到山东上空,以及积云以对流潜热反馈和背风坡地形的共同影响,引起鲁中风区北侧地面气压持续下降,是造成诱生低压发生发展和热带气旋中心连续北跳的主要原因。     

7-9月登陆华南台风气候变化特征及大尺度环流系统分析

采用1949-2015年上海台风所提供的热带气旋资料、NCEP/NCAR全球再分析格点资料、国家气候中心提供的74项大气环流指数以及青藏高原积雪等资料,对7-9月登陆华南的热带气旋TC(不含热带低压)和台风TY(含台风及台风以上的热带气旋)的气候变化特征以及大尺度环流特征进行了分析,结果发现:7-9月登陆华南TC及TY频数均有微弱的上升趋势,且年际变化显著,但TC和TY年际变化和准十年波动变化并不总是一致,尤其是近10a来登陆华南的强台风有明显增加的趋势。7-9月登陆华南的TC占登陆中国的一半以上,并且有约3/4是来自西北太平洋生成的台风。从登陆华南TC的区间分布特征来看,以中路最多,西路次之,东路最少。亚洲季风偏弱、西太平洋副高偏西,登陆华南TY偏多,反之亦然。TC偏多(少)年,西太平洋副高偏强偏西(偏强偏东)。TC偏多年110oE以东引导气流出现的反气旋式和气旋式环流对较TC偏少年偏西,反气旋环流南部的东风异常一直延伸到华南地区东部,这样的东风引导气流异常有利于引导热带气旋登陆华南。另外,青藏高原东部和西部积雪偏多、华南气温偏高及西北太平洋海温异常偏暖的情况下也均有利于台风登陆华南。     

山东省远距离热带气旋暴雨研究

应用1971-2003年的山东降水资料、常规天气图资料、台风年签和NCEP资料,对在华南沿海登陆和活动的热带气旋在山东造成远距离暴雨的气候特征进行统计分析,对环流形势场进行合成分析.建立了山东省远距离热带气旋暴雨的天气学模型.分别计算分析了山东有和无远距离热带气旋暴雨合成的水汽和温湿能的收支.结果表明:在华南沿海登陆和活动的热带气旋与西风带环流系统和副热带高压相互作用在山东造成的远距离热带气旋暴雨年均2.5次.暴雨的范围广、强度大.出现暴雨的时间比热带气旋登陆时间滞后.在山东造成远距离暴雨的热带气旋在华南沿海登陆时,中心东部有一股东南风或偏南风低空急流指向内陆.中高纬度中低层西风带环流弱,位置偏北.500 hPa西风带中的偏北气流与副高边缘的偏南气流在山东境内汇合.低层850-700 hPa伴有低值系统影响,山东为气旋性环流控制.热带气旋登陆后其中心附近的中低层偏南风急流向北伸展,绕过副高脊线直达山东.在台风中心附近至山东之间建立起水汽和温湿能的输送通道,把高温高湿的暖湿空气源源不断地向山东输送.在台风登陆后12-48小时内,山东暴雨区上空有大量的水汽和温湿能的净流入.暖湿气流与西风带气流相汇合,产生辐合上升,造成暴雨.     

西北太平洋热带气旋强度的年际变化特征及其大气环流背景场分析

利用上海台风研究所整理的1949—2007年CMA-STI热带气旋最佳路径资料,对1949—1975年、1976—1987年、1988—2007年这三个时段7—10月强度达到热带风暴及以上的热带气旋(简称为TC)强度的年际变化特征进行了分析比较,对TC活动强、弱年的大气环流背景场做了合成分析,并对各年TC强度与对应的西北太平洋副热带高压(简称为西太副高)、东亚副热带西风急流、热带东风急流、季风槽各特征指数做了相关分析,揭示了西北太平洋TC强度年际变化的机理。结果表明:(1) 这三个时段TC强度都有明显的年际变化特征;(2) 当TC强度偏大时,西太副高减弱东退,东亚副热带西风急流位置偏南,热带东风急流强度偏大,位置偏东,南半球冷空气活动偏强,越赤道气流偏强,季风槽较活跃、位置偏东,倾斜指数偏小;反之亦然;(3) 当越赤道气流偏强,季风槽较活跃时,有利于TC生成源区热带低压扰动的发生发展;而西太副高减弱东退,热带东风急流位置偏东时,TC生成源区850 hPa低空为正相对涡度异常,200 hPa高空为正散度异常。这样,低层水平辐合强、高层水平辐散强的配置使得该地区辐合上升运动、高层气流的辐散流出得以维持,且TC生成源区垂直风切变偏小,从而有利于TC的发生发展,TC强度偏大;反之亦然。      

西北太平洋热带气旋残留低压对中国大陆地区降水的影响

西北太平洋热带气旋(TC)是影响中国降水的重要天气系统,其减弱后的残留低压(TCRL)仍然携带大量的水汽和能量,给其经过之处带来强降水。为分析热带气旋残留低压对中国降水的影响,采用客观方法从ERA-40和ERA-Interim再分析资料中识别出热带气旋对应的气旋,从而得到热带气旋残留低压活动资料。将残留低压的活动路径分为东北路径、东南沿海路径和西行路径3类,采用客观天气图分析法(OSAT)得到残留低压影响下的降水分布,对残留低压的活动路径和降水的分析结果表明,文中采用的方法能追踪得到热带气旋的完整生命史,在1958-2014年进入警戒区的718个热带气旋中,追踪得到706个对应的气旋,追踪的气旋中心与热带气旋中心平均距离131 km;共443个热带气旋有对应的残留低压,平均持续时间48.5 h,1 d以上的残留低压共293个,占66.1%,残留低压的持续时间与对应的热带气旋强度没有显著的关系,夏季残留低压持续时间较冬季长;对内陆地区的影响残留低压较热带气旋更为显著,降水影响自东南向西北减少,影响范围较热带气旋西扩,强度更大;东北路径主要进入地区为东北和华东地区,影响中国东部地区的降水;东南沿海路径影响范围最广,影响降水的强度最大;西行路径进入范围仅华南和西南地区,主要影响中国南部地区的降水,降水强度最小。      

热带气旋影响山东有无暴雨的对比分析

选取登陆前后路径基本相似,登陆减弱后北伸倒槽也基本相似,而对山东省造成的降水却差异较大的两个热带气旋,利用实况观测、T213和MICAPS分析资料,主要从天气学、能量学及水汽输送等方面进行对此分析,探讨了热带气旋倒槽造成北方暴雨的机制。结果表明：两次过程的热带气旋倒槽均北伸到鲁西南和鲁中地区,无论是位置还是凤场都基本一致,但各自与上层500hPa副热带高压系统的配置存在较大差异。分析发现,在低空东南急流都建立的情况下,急流轴上风向变化的差异,水汽通量散度的不同,可为今后的天气预报提供一点参考;两次热带气旋的能量场分布也存在不同,但高能轴与强降水的分布基本一致,这对预报热带气旋倒槽暴雨落区具有重要指示意义。     

热带大气季节内振荡对西北太平洋地区热带气旋路径的影响

利用NOAA的逐日OLR场资料、ECMWF逐日风场(850 hPa)资料、以及美国联合台风预报中心(JTWC)的热带气旋(TC)数据,参考Wheeler和Hendon提出的MJO指数,通过Combined-EOF方法定义热带20～90 d振荡(ISO)的指数,对西北太平洋(WNP)区域进行ISO不同相位的划分,深入研究西北太平洋地区ISO对于热带气旋(TC)路径变化的影响。研究结果表明,在ISO东风位相中,在ISO反气旋性环流东北侧气流影响下,西太副高南侧偏东气流较弱,生成在副高中的TC在140 °E以东转折的比率较大;而在西风位相,副高南侧偏东气流受ISO气旋性环流影响加强,生成在该区域的TC在偏东气流引导下首先向西,当西北移动至近海区域后,在西南季风气流以及副高西侧偏东南气流的共同作用下,容易发生顺时针的北折,因而在140 °E以西转折类的TC比率较高。还分析了台风个例中的ISO流场形势,发现当ISO气旋(反气旋)性环流中心与热带气旋中心重合时,热带气旋路径会发生突然的右折。      

“碧利斯”和“格美”登陆后暴雨强度不同的天气学对比分析

热带气旋碧利斯和格美,在起源地、路径和结构上有一定的相似,但登陆后降水强度却有明显差异。通过对两个热带气旋登陆后环境场和物理量场的对比分析,得出一些结论。热带气旋登陆后暴雨强度与高空盛行东北气流和南海西南季风加强有关。高低空不同的环流形势导致了这两个热带气旋登陆后华南沿海低层辐合、高层辐散、上升运动、水汽及不稳定度等物理量场的不同,从而造成暴雨强度的不同。     

“碧利斯”和“格美”登陆后暴雨强度不同的天气学对比分析

热带气旋碧利斯和格美,在起源地、路径和结构上有一定的相似,但登陆后降水强度却有明显差异.通过对两个热带气旋登陆后环境场和物理量场的对比分析,得出一些结论.热带气旋登陆后暴雨强度与高空盛行东北气流和南海西南季风加强有关.高低空不同的环流形势导致了这两个热带气旋登陆后华南沿海低层辐合、高层辐散、上升运动、水汽及不稳定度等物理量场的不同,从而造成暴雨强度的不同.     

相似路径热带气旋“海棠”(0505)和“碧利斯”(0604)暴雨对比分析

一般认为相似路径台风的影响大致相似,但实际上相似路径台风的风雨分布尤其是暴雨分布往往有很大差异,因此,对相似路径热带气旋“海棠”(0505)和“碧利斯”(0604)暴雨成因的对比分析有助于加强台风暴雨发生机制的认识和预报。“海棠”(0505)和“碧利斯”(0604)逐日降水分布对比分析表明,两者登陆前降水分布类似,而登陆后降水分布差异比较大。利用NCEP/GFS 1 °×1 °分析资料对热带气旋登陆前后天气形势、水汽通量和水汽通量散度进行诊断分析,结果表明：“海棠”(0505)和“碧利斯”(0604)登陆前引起浙闽沿海地区大降水主要是热带气旋外围偏东气流和地形共同影响下形成。“海棠”登陆后,维持在浙江东部沿海东南风急流不断输送水汽到“海棠”倒槽内引起浙东南沿海强降水,深入内陆后,降水主要由“海棠”自身环流携带的水汽辐合引起的,降水比沿海地区明显减弱;而“碧利斯”登陆后,有明显的南海季风环流输送水汽并入热带气旋南侧环流,在其南侧形成偏南风急流,使南侧水汽输送得到明显加强,造成“碧利斯”南侧水汽通量辐合,北侧水汽通量辐散,南侧降水比北侧降水强很多;深入内陆后,“碧利斯”环流仍维持并引导北方槽后弱冷空气渗透到其西南侧,使南侧降水进一步增幅。本文还探讨了包括热带气旋外核在内区域平均垂直风切变和热带气旋强降水落区的关系,结果表明：“海棠”和“碧丽斯”大暴雨落区均对应于暴雨区区域平均垂直风切矢量左侧水汽通量散度负值区。“海棠”垂直风切变矢量平行于移动路径并指向移动路径后方是造成“海棠”强降水分布在其移动路径右侧的重要原因,“碧利斯”垂直风切变矢量平行于移动路径并指向移动路径前方是造成“碧利斯”强降水分布在其移动路径左侧的重要原因。因此,利用垂直风切结合水汽输送条件可以作热带气旋大暴雨落区预报可能是一种比较有效的方法。