台风“榴莲”陆上维持及暴雨增幅的大尺度环流特征

利用"CMA-STI热带气旋最佳路径集"、NCEP/NCAR再分析资料及地面加密观测资料,分析了2001年0103号台风"榴莲"陆上维持及暴雨增幅的大尺度环流特征。结果表明,"榴莲"登陆后正好位于低压带中,中纬度西风槽加强南伸,构成典型的"北槽南涡",阻碍西太平洋副热带高压西伸,使得"榴莲"陆上长时间维持。西风槽后的西北气流将中纬度冷空气输送至低纬,在"榴莲"环流北部外围与东南风暖湿气流汇合,有利于强降水发生。此外,索马里和100°E越赤道气流增强显著,加强西南季风,从阿拉伯海东部,经孟加拉湾和中南半岛中南部,直至南海北部到广西大部形成一条完整的水汽输送带,充沛的水汽直达"榴莲"东北侧,有利于该时段暴雨增幅。低纬夏季风10～20天低频振荡处于极端活跃位相时,低纬低频西风偏北及低频水汽向北输送至广西南部,有利于低层辐合并提供充足水汽,对"榴莲"暴雨增幅有重要作用。     

南海地区准单、双周震荡对“碧利斯”降水维持影响分析

利用NCEP资料对2006年5—9月南海地区季风进行带通滤波,分析各频谱传播特征,研究热带气旋"碧利斯"登陆期间季风涌爆发原因及季风涌对其登陆后降水的影响。结果表明,"碧利斯"登陆维持期间在南海季风区高频振荡、准单周和准双周振荡相互作用下使季风涌爆发维持;影响南海地区的经向风的准单周、准双周振荡都有明显的自东向西传趋势,准单周振荡源地在菲律宾海区;南海地区准单周和准双周振荡对热带气旋"碧利斯"卷入气流有明显的加强作用,有利于"碧利斯"环流长时间维持。     

西南季风与登陆台风耦合的暴雨增幅诊断及其数值模拟

以登陆内陆后维持时间长、暴雨增幅的热带气旋＂碧利斯＂（0604）为研究对象,利用＂CMA-STI＂热带气旋最佳路径数据集、NCEP/NCAR再分析资料及地面加密观测资料,讨论了西南季风与登陆台风耦合的暴雨增幅,分析了台风涡旋周围的水汽收支特征,发现净西风、净南风输送为暴雨提供了充足的水汽,在＂碧利斯＂登陆大陆减弱西行的过程中,西南季风对登陆台风的维持和暴雨增幅有重要影响。利用WRF（weather research and forecasting）模式模拟＂碧利斯＂登陆后的降水表明,该模式能够较好地模拟降水强度和暴雨落区,模拟路径与台风实际路径走向大体一致,但存在一定偏差;季风涌爆发时,台风中心南侧降水出现明显增幅。敏感性试验结果表明,降水强度对水汽输送大小较敏感,水汽输送减弱致使降水强度明显减弱,可见西南季风的水汽输送对暴雨的影响至关重要。     

强台风“尤特”(1311)连续暴雨的成因分析

2013年8月14—18日广东省出现了有气象记录以来最极端的一次连续暴雨过程,该过程降水面之广、点之多、量之大均为历史罕见。通过分析该过程的大气环流特征,并分析了低纬季风涌和850 h Pa水汽通量散度发现,副高强且位置稳定,脊线偏北、位置偏西,南海夏季风偏强,且气流在南海北部产生气旋性弯曲,持续向台风减弱后的低压环流输送水汽和能量,使强台风"尤特"登陆减弱成气旋环流维持时间长;广东附近气流辐合明显、气旋性环流曲率大,是该次连续暴雨的主要原因。另外,水汽通量散度的变化趋势与暴雨落区的变化有较好的对应关系。低纬季风对该次暴雨增幅起到关键性作用。     

“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.     

登陆热带风暴“Bilis”维持和暴雨增幅与低纬水汽输送的关系及其数值试验

采用WRF中尺度数值模式、NCEP/NCAR再分析资料、地面加密观测资料和JMA最佳路径数据集对0604号强热带风暴“Bilis”的水汽输送特征进行诊断分析与数值模拟。结果表明,“Bilis”登陆后,一直与低纬水汽通道相联结,索马里和80～100 °E越赤道气流异常活跃,将大量水汽输送到“Bilis”环流中,有利于其在陆上长久维持并引发沿途暴雨增幅。对“Bilis”的维持过程进行数值模拟和水汽敏感性试验结果显示,低纬水汽输送的减弱不利于登陆热带风暴“Bilis”的维持和暴雨增幅,索马里和80～100 °E越赤道气流的持续水汽补充有助于“Bilis”环流在陆上长久维持,减少外界水汽尤其是索马里越赤道气流的水汽输送后,TC暴雨强度和范围衰减十分剧烈。来自低纬水汽输送减弱不利于热带风暴中的强对流活动,不利于“Bilis”获得能量长久维持,雨量也随之相应减少。      

“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。     

2006年夏季西太平洋热带气旋活动的初步研究

2006年夏季西太平洋热带气旋活动主要有如下特征:1）生成时间具有明显的阶段性,且强度强,登陆中国数偏多。2）登陆热带气旋有其各自特点。例如 “碧利斯”影响范围大、降水强度大、持续时间长;“桑美”风速大,登陆后迅速减弱。作者针对上述2个特点进行了初步分析。研究发现:1）2006年6月27日~8月31日,来自印度洋的热带西风增强并东推延伸及115~140°E的越赤道气流的加强都有利于热带气旋的生成,并在西太平洋副热带高压北移、季节内振荡（Madden Julian Oscillation,简称MJO）的湿位相、高低层纬向风切变弱和菲律宾以东地区热带辐合带（Intertropical Convengence Zone,简称ITCZ）对流活跃等背景条件配合下,使热带气旋在这一阶段频发。2）2006年夏季水汽含量与供给对登陆热带气旋的影响显著。“碧利斯”和“桑美”的水汽来源不同是造成这两个登陆热带气旋明显差异的重要原因。       

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.     

登陆热带风暴Bilis（2006）暴雨特征及其可能原因

利用NCEP/NCAR 1°×1°格点再分析资料、FY-2C TBB（black bright temperature）资料及中国740站降水资料,对0604号强热带风暴Bilis登陆后的暴雨特征及其可能原因进行诊断分析,结果表明：（1）Bilis登陆过程中强降水中心位于风暴中心西北侧沿岸,主要影响福建和浙江两省;进入内陆后强降水中心向风暴中心以西转移,最后在风暴中心西南侧聚集,主要影响广东东北部、福建、江西和湖南南部。（2）西北太平洋副热带高压的稳定少动为Bilis陆上西行过程中产生持续性降水提供了稳定的背景场。（3）Bilis西南部季风环流的发展增强为Bilis登陆后强降水的产生提供了必要的水汽条件。（4）涡合并和自激增长形成的中尺度系统与风暴涡旋的相互作用,是Bilis登陆后产生强降水的可能机制。     

EFFECTS OF LOW-LATITUDE MONSOON SURGE ON THE INCREASE IN DOWNPOUR FROM TROPICAL STORM BILIS

By using the dataset of CMA-STI Tropical Cyclone Optimal Tracks, NCEP/NCAR reanalysis and intensive surface observations, a study is performed of the influences of a low-latitude monsoon surge on the longer persistence and increase in torrential rains from the landing tropical storm Bilis. Results suggest that the southwest monsoon was anomalously active after Bilis came ashore. The westerly winds in Bilis’s south side might give rise to the poleward movement of the SW monsoon, thus enlarging the pressure g...     

NUMERICAL SIMULATION OF THE RELATIONSHIP BETWEEN THE MAINTENANCE AND INCREASE IN HEAVY RAINFALL OF THE LANDING TROPICAL STORM BILIS AND MOISTURE TRANSPORT FROM LOWER LATITUDES

The NCEP/NCAR reanalysis, Japan Meteorological Agency(JMA) tropical cyclone tracks and intensive surface observations are used to diagnose the features of moisture transport of tropical storm Bilis(No. 0604), which is simulated by the WRF(weather research and forecasting) mesoscale numerical model. It is shown that the Bilis was linked with the moisture channel in the lower latitudes after its landing. Meanwhile, the cross-equatorial flows over 80°-100°E and Somali were active and brought abundant water vapor into the tropical storm, facilitating the maintenance of the landing storm with intensified heavy rainfall along its path. The simulation suggested that the decreased water vapor from lower latitudes prevents the maintenance of Bilis and the development of rainfall. While the cross-equatorial flows over 80°-100°E and Somali were in favor of keeping the cyclonic circulation over land. If the moisture supply fro m the Somali jet stream was reduced, the strength and area of heavy rainfall in tropical cyclone would be remarkably weakened. Consequently, the decreased water vapor from lower latitudes can remarkably suppress the deep convection in tropical storm, then Bilis was damped without the persistent energy support and the rainfall was diminished accordingly.     

大陆高压对强热带风暴碧利斯内陆强降水影响

强热带风暴碧利斯 (0604)(简称碧利斯) 登陆后造成极其严重的灾害。对该次强降水过程诊断分析发现,除强盛的西南季风外,深厚的大陆高压也起着重要作用。自高层向低层逐渐加强的大陆高压,其东南侧深厚的偏东北气流,与碧利斯登陆后西北象限的东北风相叠加,配合强盛的西南季风,使得碧利斯残涡以及槽区得以长时间维持。涡度收支表明:长时间维持的台风槽,其低层强烈的辐合效应,对暴雨区低涡发展作用显著,致使中尺度对流系统不断发展而造成内陆连续强降水。数值试验表明:在强盛西南季风背景下,大陆高压的增强东伸,不仅能够提供高空强辐散,而且能增强碧利斯西北象限东北风,使得登陆后减弱的碧利斯残涡和台风槽得以长时间维持,致使内陆暴雨区各层涡度增加而导致暴雨维持与增幅。     

台风榴莲(2001)在季风槽中生成的机制探讨

利用NCEP 1°×1°分析资料、TMI海温资料、卫星云图资料对季风槽中南海台风榴莲(2001)生成机制进行了分析,揭示了大尺度环境流场、温暖洋面、中尺度对流活动对热带气旋(TC)生成的控制作用.结果表明,水平风速垂直切变的演变在一定程度上指示着TC在暖湿洋面上生成的时间,水平风速垂直切变由强向弱转变,在TC发生前18小时迅速减小到10 m/s,随后在10 m/s以下维持少变,垂直切变的变化主要反映了对流层高层环流形势的演变;在对流层中低层,季风槽的形成和加强对TC的生成有重要作用,由于热带温暖洋面作用,季风槽首先表现出有利于单体对流和带状对流发生发展的条件性对流不稳定特征,随着季风槽的加强,季风槽进一步表现出有利于中尺度扰动发生发展的正压不稳定特征;季风槽槽线南侧的低空急流的经向分布很宽广,由105°E越赤道气流和中南半岛偏西气流(其源头是索马里越赤道低空急流)汇合而成,急流的加强活动具有经向差异,由于边界层高θ_e空气辐合抬升产生两条经向距离约300 km的显著带状对流云系,槽线南侧风速分布的经向差异导致两条带状云系发生追赶,并逐步在季风槽底部槽线附近合并加强为MCC,进而导致中尺度涡旋(MCV)的产生并最终发展成为TC.分析结果还表明,为深对供应丰富对流有效位能的主要是来自台风发生区域本地南海暖洋面的地面热通量,南海暖洋面对TC生成有重要贡献.台风榴莲的生成是一个多尺度相互作用过程,主要包括涡旋对流热塔、与带状对流云系伴随的涡度带的升尺度,涡度带合并成长为MCV,以及大尺度条件对TC在季风槽中生成的时间及地点的控制作用等.     

0604和0605号台风的数值模拟与暴雨成因对比分析

利用MM5模式对0604号强热带风暴“碧利斯”和0605号台风“格美”进行数值模拟和水汽、动力、热力学分析。分析结果表明,“碧利斯”与“格美”前期都没有与北方冷空气发生作用,后期前者受到西南季风槽的影响得到大量水汽能量补充,在台风路径左侧产生强降水,后者的水汽、动力和能量条件较差,在华南产生的降水相对弱一些,但在北方冷空气的影响下在黄河中下游部分地区造成洪涝灾害。     

强热带风暴碧利斯造成华南持续大暴雨成因分析

统计分析了山东省枣庄1958～2005年逐日及逐月降水资料,发现20世纪50年代末期到60年代中期鲁南为多雨期,60年代中期到60年代末期有一个短暂的少雨期,70年代初中期有一个短暂的多雨期,70年代中期到90年代末期是一个较长时段的降水偏少期.2000年以后进入多雨时期,2000、2003及2005年出现局部洪涝灾害.文章引入相当暴雨日数的概念,研究了相当暴雨日数与大涝、大旱年的关系,发现大涝、大早年的降水量更取决于汛期相当暴雨日数的多少;用相当暴雨日数和年降水量建立回归方程,在一定程度上,相当暴雨日数能很好地预测当年旱涝.     

受“碧利斯”影响的一次中尺度对流系统模拟研究

利用中尺度数值模式WRF（weather research and forecasting model）对2006年7月16—17日在我国华南沿海地区引发强降水的中尺度对流系统（mesoscale convective systems,MCS）活动进行了数值模拟,并结合观测资料对此次过程进行分析。结果表明,1）此次MCS活动与0604号强热带风暴“碧利斯”减弱而成的热带低气压及西南季风密切相关。热低压为MCS的发生提供了动力抬升条件,西南季风则承担了输送水汽的角色,二者的持续结合,使华南大部地区中尺度对流系统不断发生和发展,形成强降水。2）该MCS具有明显的不对称结构,云体越向上越向南部伸展,云系主要分布在热低压的南部,呈东北一西南走向的带状。3）模式对此次MCS强降水过程的模拟效果较好,客观地反映了此次MCS的发展演变及雨带的分布状况。4）在广西境内的中尺度对流云团中云水含量较少,冰相粒子的比含水量值很大,主要的降水机制为冰晶降水机制。     

2011年7月29日山西大暴雨过程的多尺度特征

利用1°×1°的NCEP再分析资料、红外辐射亮温（TBB）、多普勒雷达和气柱水汽总量等资料,对2011年7月28-29日发生在山西境内的区域性暴雨进行多尺度特征分析。结果表明：（1）乌拉尔山阻高崩溃,西风槽东移、副高进退是此次暴雨发生的环流特征;（2）850 hPa低涡切变和700 hPa暖式切变线及地面冷锋是暴雨发生的中α尺度触发系统;（3）〉30 dBZ的雷达回波呈南北向位于地面冷锋与700 hPa切变线之间,雷达回波随地面冷锋和700 hPa切变线的东移而东移;（4）低空低涡切变受500 hPa强盛西南气流的引导向东北移动,暴雨落区始终与低涡切变相伴随;（5）暴雨过程山西境内共有9个中β尺度对流云团活动,山西西南部的暴雨主要由5个中β尺度对流云团的相继移入并在自动站极大风速风场切变线附近触发对流发展所致;山西东南部的大暴雨则是3个中β尺度对流云团合并发展的结果,中γ尺度气旋是导致局地大暴雨发生的直接影响系统;（6）暴雨发生在气柱水汽总量空间分布图中水汽锋的南部和东部及靠近气柱水汽总量的大值区一侧,水汽锋的形成比降水开始提前17 h,比暴雨发生提前24 h以上,对暴雨的短期、短时预报有指示意义。     

2016年和1998年长江中下游梅雨季风环流异同点及物理机制对比分析

对比强厄尔尼诺次年2016年和1998年长江中下游梅雨季风环流异同点,并探讨其物理机制,结果表明:（1）2016年梅雨集中期和1998年两段梅雨期季风环流有诸多相似特征:西北太平洋副热带高压（副高）偏强偏西、南亚高压偏强偏东、孟加拉湾到南海西南季风偏弱;此外,华北东部到江淮均有冷槽维持;副高持续稳定地将西南季风引导至长江中下游形成强西南暖湿气流,并与来自冷槽的北方南下干冷空气辐合,在高层辐散形势配合下形成强降雨。（2）三段梅雨期,青藏高原附近均为高压脊控制,受暖平流及高原热源、梅雨凝结潜热等因素影响,青藏高原到江南、华南一带大气中高层呈大范围强温度正距平;印度尼西亚群岛附近洋面为海温正距平,对流和热源偏强;这是季风环流相似特征形成的两个重要因素。（3）2016年梅雨集中期,青藏高原暖脊最强,东部冷槽最浅,海温正距平范围最大最北,因而南亚高压和副高位置最北,梅雨雨带也最北;梅雨集中期的结束与冷空气减弱以及台湾以东洋面等海域海温正距平显著增强引起超强台风“尼伯特”登陆有关;7月第4候之后,菲律宾以东洋面、南海及东海海域海温正距平增强,对流活跃,导致7月21日之后副高显著偏北;因而没能出现第2段梅雨集中期。（4）1998年7月中旬至8月初,青藏高原上空高压脊较浅,北部呈位势高度负距平,冷空气势力较强,温度偏低,东部冷槽深,西北太平洋海温正距平区域维持不变,故南亚高压和副高异常偏南,从而出现第2段梅雨。