强热带风暴碧利斯特大暴雨山洪成因分析

利用常规观测资料及候平均要素等资料,从前期天气背景、大气环流演变及产生强降水的动力、热力、水汽和不稳定条件,分析了0604号强热带风暴碧利斯登陆后在湘东南产生的特大暴雨过程。结果发现地面中尺度辐合线产生的上升运动与地形的动力抬升结合,加强了特大暴雨产生的动力作用,高温高湿有利于扰动形成和对流不稳定能量产生,为湘东南特大暴雨产生提供了极好的热力条件,南海季风爆发及西南季风槽的形成为湘东南暴雨上空提供了源源不断的水汽,大陆高压与副高对峙导致了"碧利斯"在西移过程中减缓。造成湘东南特大暴雨山洪除了气象成因外,薄弱的地质环境条件是"碧利斯"得以诱发地质灾害的内因。     

热带气旋“碧利斯”与南海季风相互作用的强水汽特征数值研究

强热带风暴碧利斯(0604)登陆后其低压环流较长时间地维持,并与南海季风相互作用,造成湖南省东南部发生历史罕见的特大致洪暴雨。文中应用多种常规、非常规细网格观测资料及NECP再分析资料,结合暴雨中尺度数值预报模式AREM对该暴雨过程的强水汽场特征进行了数值模拟和诊断分析,并设计水汽敏感性试验,进一步揭示造成湘东南特大暴雨的水汽通道和水汽来源。结果表明:碧利斯低压环流南侧的西南气流对湘东南暴雨区起到了主要水汽输送作用,且随着碧利斯逆时针旋转,水汽沿着环流中心东侧的强风速带夹卷到环流北侧,并通过增强的东北风源源不断地输送至湘东南。这南北两支主要水汽通道在湘东南长时间交汇,形成了湘东南暴雨区深厚的湿层和强水汽辐合,对碧利斯低压环流较长时间的维持及对湘东南特大暴雨的形成和发展有重要的作用。     

河南一次特大暴雨过程的天气学分析

利用NCEP再分析资料,对2005年7月20-22日河南西部特大暴雨的成因进行了诊断分析。结果表明：台风低压倒槽外围的东南气流和副高西南侧的东南气流合并,形成一支较强盛的东南气流带是本次特大暴雨的水汽来源;辐合线和地形的作用是本次特大暴雨的触发机制;特大暴雨中心附近存在低空的气旋辐合、高空的反气旋辐散,且在特大暴雨发生发展时,高空的反气旋辐散作用起主导作用,是特大暴雨发展和维持的依据;在前期有东南急流存在的情况下,东风分量和南风分量明显减弱的时刻．是强降水发生的时刻。     

河南一次特大暴雨过程的天气学分析

利用NCEP再分析资料,对2005年7月20-22日河南西部特大暴雨的成因进行了诊断分析。结果表明：台风低压倒槽外围的东南气流和副高西南侧的东南气流合并,形成一支较强盛的东南气流带是本次特大暴雨的水汽来源;辐合线和地形的作用是本次特大暴雨的触发机制;特大暴雨中心附近存在低空的气旋辐合、高空的反气旋辐散,且在特大暴雨发生发展时,高空的反气旋辐散作用起主导作用,是特大暴雨发展和维持的依据;在前期有东南急流存在的情况下,东风分量和南风分量明显减弱的时刻．是强降水发生的时刻。     

一次梅雨期台风远距离暴雨的分析研究

用NCEP 1°×1°再分析资料、MICAPS系统地面站资料、TRMM卫星降水资料以及自动站雨量资料分析了2011年梅雨后期发生在江苏省南京市的一次暴雨过程。结果表明:此次暴雨发生在中高层高空深槽前部、低空切变线附近、低层低涡和地面低压的东北部,是西风带低值系统及其引导的低层低涡与西进北上的"马鞍"台风共同作用产生的。925 h Pa上中国东南沿海位于低层低涡东北部的东南偏东气流影响下,将来自于西太平洋的水汽源源不断向暴雨区输送,为暴雨的发生提供了良好的水汽条件。不仅如此,此东南偏东气流还使得华南和东南沿海地区暖平流明显。低层暖平流输送伴随的小幅增温和水汽输送导致的湿度层增厚,导致南京附近大气层结不稳定是暴雨发生的热力环境。随着"马鞍"台风的西进北上,其北侧副高中的干空气逐渐被卷至中国东南沿海附近,与大陆上的暖湿气流形成明显对比,形成了一条明显的能量锋。与此同时,在长江中游地区,残余的梅雨锋也表现为一条能量锋,两条能量锋在南京附近相接,造成明显的上升运动,从而触发了暴雨的发生。     

2020年8月10日四川芦山夜发特大暴雨的动热力 结构及地形影响

由特殊喇叭口地形促成的四川雅安暴雨久已有名,研究颇多,而这一地区的暖区暴雨、夜发性暴雨的研究在业务预报和防灾减灾迫切需求的推动下也应加强。利用ERA5再分析资料,结合地面加密观测资料及中国气象局信息中心提供的三源融合近实时降水资料,对造成2020年8月10日四川雅安芦山的特大暴雨过程的动热力结构演变、触发机制和地形影响进行了诊断分析,揭示了弱天气尺度强迫及特殊地形影响背景下暖区暴雨的水汽、动热力结构演变及触发机制。研究得出:（1）此例暴雨属于500 hPa无明显影响系统、低层无急流背景下的东南风型暖区暴雨。在雅安“迎风坡”、“喇叭口”地形和芦山西南向“?”型峡谷地形的影响下,配合西太副高西进、东南暖湿气流加强和850 hPa弱低涡辐合气流的共同作用而诱发产生,此次降水时间短,强度大。（2）降水开始到强盛期间,始终有边界层地形作用产生的抬升速度、气旋式涡度和水平辐合与系统性垂直上升运动、涡度和散度叠加,增强了低层辐合,加剧了垂直上升运动,促使降水加强。（3）差动θ_se平流使得暴雨区对流不稳定度增强。对流抑制能量为零的高能高湿环境中,500 hPa θ_se弱冷平流也是暖区暴雨触发的因素之一;傍晚地形冷平流触发了初始对流并沿海拔高度1500米地形线分布;暴雨区上游强降水造成雷暴冷池出流叠加山风在“?”型峡谷西侧形成γ中尺度辐合线,并移至“?”型谷地内维持;冷性气流在快速下山后亦以冷池形式维持在“?”型峡谷东侧山脉附近,形成强温度梯度,这些因素触发并维持了芦山夜间特大暴雨。     

一次沿川西高原东麓地带的强降雨过程分析

利用NCEP1°×1°再分析资料和地面加密自动站资料及卫星资料,对2012年8月16~18日盆地西北部沿龙门山脉的连续特大暴雨的形成机制进行探讨,此次暴雨过程出现在青藏高原东侧陡峭地形向盆地的过渡带,具有突出的地域特点。重点分析了青藏高原切变线东移期间,副高西北侧暴雨区内的对流触发机制和地形作用。分析表明:副热带高压前期的维持稳定与高原低值系统东移是产生强降雨的环流背景,在强降雨区域低层具有明显的风速风向辐合,东北—西南向的龙门山带即青藏高原东侧陡峭地形引起了盆地低层东南气流强烈的垂直上升运动。青藏高原东侧暴雨区最显著的热力特征是低层具有明显的高温高湿和大气不稳定层结。此次强降雨具有典型的“上干下湿,上冷下暖”的结构,正是强对流天气形成的有利条件。      

“8·11”山东特大暴雨的数值模拟分析

利用中尺度数值模式MM 4,对“99 8”山东特大暴雨进行数值模拟 ,探讨了弱冷空气、地形、东南气流对本次过程的影响机制 ,结果表明 :中低层中尺度涡旋是造成本次过程的主要天气系统 ,其空间上的倾斜特征是本次特大暴雨天气的触发机制之一 ;弱冷空气是特大暴雨的直接触发因素 ;地形的辐合抬升作用是暴雨加剧的另一主要原因 ;东南气流为特大暴雨提供了水汽来源。     

“8,11”山东特大暴雨的数值模型分析

利用中尺度数值模式ＭＭ４,对“９９．８”山东特大暴雨进行数值模拟,探讨了弱冷空气、地形、东南气流对本次过程的影响机制,结果表明：中低层中尺度涡旋是造成本次过程的主要天气系统,其空间上的倾斜特征是本次特大暴雨天气的触发机制之一;弱冷空气是特大暴雨的直接触发因素;地形的辐合抬升作用是暴雨加剧的另一主要原因,东南气流为特大暴雨提供了水汽来源。     

北京“7.21”特大暴雨过程中尺度系统的模拟及演变特征分析

在2012年7月21日北京特大暴雨过程天气尺度环流背景分析的基础上,主要用WRF模式对该次暴雨过程进行了高分辨率的模拟。利用模拟资料分析了影响此次北京特大暴雨的辐合线及辐合线上生成的中尺度低涡的热动力结构及其演变。从热力场来看,来自于西北和东北方向的强冷空气与西南和东南暖湿气流的长时间对峙形成的辐合以及中低层冷空气从西北和东北方向向西南的入侵迫使整层暖湿空气抬升,以及低空急流的暖湿平流与低空弱冷空气之间形成的"西冷东暖"的结构,对对流不稳定的触发有一定作用,有助于该次特大暴雨的发生。对流层低层的西(东)南风与西北风之间形成了一条持续时间长的辐合切变线,切变线上不断有中尺度低涡生成并沿切变线发展移动,模拟资料分析表明,低涡不断沿切变线生成并移动经过北京从而对该次暴雨造成影响,这与"列车效应"现象类似。切变线上生成的中尺度低涡位置也同时处于急流左前侧和山前,低涡加强和发展时对应有暴雨的明显增强,是直接造成北京特大暴雨的中尺度系统,其生成与低层辐合、低空急流及地形均有关系。低层辐合引发的垂直运动在地形迎风坡附近得到加强,低层辐合及地形抬升共同导致了强垂直运动的发展和维持,是暴雨持续的重要原因。大气中层有下沉气流与低层上升气流相互作用,在大气中低层形成一系列中尺度环流,房山附近一直有中尺度环流的垂直上升支维持,也是暴雨中心出现在房山的原因之一。     

台风“海棠”特大暴雨数值模拟研究

在福建中北部登陆的台风,往往会严重影响浙江,尤其值得注意的是台风引起特大暴雨经常会发生在浙江东南沿海的南雁荡山区和北雁荡山区,2005年在福建省连江黄歧登陆的台风"海棠"(0505)对浙江东南沿海造成严重影响,是这类台风比较典型个例。文中利用非静力模式MM5模拟"海棠"台风在浙东南沿海造成的特大暴雨,模拟结果与实况对比分析表明,模式较好地模拟了台风降水强度和分布,特别是成功模拟出南雁荡山区特大暴雨中心(南部暴雨区)和雁荡山区特大暴雨中心(北部暴雨区);运用高时空分辨率模拟资料对特大暴雨成因进行诊断分析表明,南部暴雨区涡度低层到高层向西倾斜结构和北部暴雨区高低空强辐散辐合的耦合结构有利于形成暴雨区强烈上升运动,环境风场垂直切变产生次级环流进一步加强暴雨区上升运动;暴雨区持续不稳定层结和特殊水汽输送通道为特大暴雨提供热力条件和水汽条件。最后对浙南闽北地形对台风特大暴雨影响进行数值敏感性试验表明,温州南、北雁荡山脉地形等高线与台风水汽输送路径正交是造成特大暴雨的重要原因,地形使暴雨增幅明显,地形越高对暴雨增幅越明显,降水分布更加不均匀。比较台风造成南、北特大暴雨条件,发现两者既有环境风场垂直切变产生次级环流进一步加强暴雨区上升运动、持续不稳定层结以及地形对暴雨增幅作用等相同之处,又有动力结构、维持持续不稳定层结条件以及水汽输送等不同之处。     

GENERATION AND DEVELOPMENT OF MESOSCALE CLOUD ON HEAVY RAIN BELT ON THE PERIPHERY OF TYPHOON 9608 (Herb)

Typhoon-induced heavy rains are mostly studied from the viewpoint of upper-level westerly troughs. It is worthwhile to probe into a case where the rain is caused by tropical cyclone system, which is much heavier. During August 3 ~ 5, 1996, an unusually heavy rainstorm happened in the southwest of Hebei province. It was caused by 3 mesoscale convective cloud clusters on the periphery of a tropical cyclone other than the direct effects of a westerly trough. Generating in a weak baroclinic environment that is unstable with high energy, the cloud clusters were triggered off for development by unstable ageostrophic gravity waves in the low-level southeast jet stream on the periphery of the typhoon. There was a vertical circulation cell with horizontal scale close to 1000 km between the rainstorm area and westerly trough in northeast China. As shown in a computation of the Q vector of frontogenesis function, the circulation cell forms a mechanism of transforming energy between the area of interest and the westerly trough system farther away in northeast China. Study of water vapor chart indicates that high-latitude troughs in the northeast portion of the rain migrate to the southeast to enhance anti-cyclonic divergence in upper-level convection over the area of heavy rain and cause rain clusters, short-lived otherwise, to develop vigorously. It is acting as an amplifier in this case of unusually strong process of rain.     

秋冬季远距离台风海南岛暴雨特征及概念模型

通过对1960-2013年在越南登陆或登陆前停编后海南岛出现暴雨的秋冬季台风历史个例的分析,结果表明：秋冬季台风中有47%是南海台风,台风登陆越南或在登陆前停编时的纬度介于11.3°N-20.6°N之间,其中15.0°N-15.9°N最多（23.5%）,而19.0°N-19.9°N没有满足条件的台风;秋冬季暴雨出现的主要时段为9月下旬-10月下旬,其中10月中旬暴雨日最多（23.8%）;秋冬季暴雨落区集中在海南岛东部、中部和北部内陆地区,琼中县最多（12.7%）,西部沿海地区明显偏少;秋冬季暴雨的主要影响系统是热带低值系统（台风或低压环流）、东路或西路冷空气;低空急流和暴雨落区密切相关,暴雨区一般位于低空急流左前侧和切变线南侧;海南岛东北部暴雨偏东风低空急流位于两广南部;东中部暴雨偏东风低空急流位于两广南部至海南岛北部;西南部暴雨东南东风低空急流位于海南岛北部,同时南海存在西南风低空急流;西北部暴雨两广南部有东北东风低空急流;全岛性暴雨两广南部至南海中部为广阔的偏东风低空急流区。     

暴雨与次天气尺度扰动和低空急流的生成

本文利用五层原始方程模式、实际的等压面高度和雨量资料进行了次天气尺度系统生成的数值试验,得到的结果是:考虑了潜热的热源作用,在雨区附近的低空产生了一条辐合线,辐合线上有一次天气尺度的涡旋。低空急流的风速廓线、垂直环流及其与暴雨的关系和平均结构一致。用干模式所作试验不能得到类似的结果。     

1617号鲇鱼台风登陆后引发不同性质暴雨的成因对比分析

2016年9月28日1617号台风"鲇鱼"登陆后由台风本体环流和外围环流引发了不同性质的暴雨,这是本次秋季登陆台风暴雨预报的难点。利用常规气象观测资料以及NCEP的1°×1°再分析资料等,对不同性质暴雨的成因进行了诊断对比分析。结果表明:浙江东南部对流性降水和江西南部稳定性降水的大气层结结构具有明显的差异。中高纬度低槽距离台风较远,冷空气主要从低层入侵台风西北侧,破坏台风低层的暖心结构。台风外围中层干冷空气随东南风向浙江东南部输送,并叠加在低层暖湿气流之上,形成上冷下暖的不稳定层结,同时在对流层上层有干冷空气下沉至台风环流中下层(干侵入),导致浙江文成附近出现了局地特大暴雨。江西南部由于低层被湿冷空气占据,层结较为稳定,降水发展平缓。低空东南急流为台风外围环流暴雨提供了充足的水汽,浙江东南部地形对降水起到了增幅作用。不稳定层结及中层冷空气的输送对对流性暴雨的激发作用可以为登陆台风降水性质和强度预报提供参考依据。     

辽宁东南部一次强降雪天气的成因分析

利用常规观测资料、NCEP再分析资料、多普勒雷达资料等对2015年2月25日辽宁东南部一次强降雪过程进行分析。结果表明：此次强降雪过程发生在低空切变线东侧暖湿区对应高空急流出口区左侧的辐散区内,有强的水汽辐合中心;地面偏南气流受山前地形抬升作用在强降水区形成风向辐合和850 hPa以下急流中心,是造成强降雪的主要原因之一;暴雪过程开始前6 h出现温度平流随高度减小的配置,假相当位温空间分布上锋区的形成,有利于不稳定层结的建立;8～12 h前正涡度平流、中低层风向辐合带、近地面冷空气层的建立以及次级环流的形成加强了上升运动,对强降雪预报具有很好的指示作用;在降水相态是雨或雨夫雪时,雷达回波最大强度达到40～45 dBZ,而强降雪时回波强度为20～25 dBZ;当大连本站850 hPa温度以及1 000 hPa与850 hPa两层等压面之间的厚度处于雨雪转换临界值时,大连南部为雨或雨夹雪,北部为雪,此时出现强降雪,回波高度基本在6 km以下,最强回波25～35 dBZ维持在1 km以下,近地层为弱偏北风,与其上的西南风在边界层形成切变层,将暖湿气流抬升,为强降水提供动力条件。     

2017年盛夏湖南持续性暴雨过程的水汽输送和收支特征分析

利用NCEP/NCAR再分析资料,首先分析了2017年6月下旬至7月初湖南持续性暴雨天气过程的环流背景和大尺度水汽输送特征,然后引入NOAA的轨迹模式HYSPLIT,分阶段定量分析了暴雨的水汽输送特征以及区域水汽收支情况。结果表明：天气系统的有效配置和稳定维持是强降雨持续的主要原因,持续性暴雨与全球范围的水汽输送和水汽辐合相联系,低空急流的演变和进退与暴雨落区和强度的演变关系密切。影响此次强降水过程的水汽通道主要有三支,第一支由索马里越赤道急流经孟加拉湾和我国西南地区输入暴雨区,第二支由印度洋中东部越赤道气流经孟加拉湾南部和南海北部输入暴雨区,第三支由来自南半球的越赤道气流自南海南部一路北上输入暴雨区,第三阶段还有一支水汽由赤道西太平洋穿越菲律宾进入南海后再北上输入暴雨区。过程第一、二阶段的水汽输送主要来自孟加拉湾,其次是南海,第三阶段来自孟加拉湾和南海（包括西太平洋）的水汽输送各占一半。受地形影响,孟加拉湾通道的水汽主要输送至暴雨区700 hPa,其他来自低纬洋面的通道水汽主要输送到850 hPa及以下各层。暴雨区水汽输入主要来自南边界和西边界,且主要由低层输入暴雨区,以水平水汽通量辐合的形式在暴雨区上空低层大量汇聚,经由强烈的垂直上升运动输送至对流层中高层积累和凝结,从而导致降水的产生,降水的强弱与边界水汽输入和区域水汽辐合的强弱变化一致。     

9711台风暴雨特征分析

对9711号台风天气形势和物理量场的诊断分析结果表明：东南低空急流和高层的西风急流与台风的相互作用,高层辐散区与低层辐合区同时北抬和重叠,是造成山东地区附近大范围暴雨的主要原因。暴雨区主要位于台风移动前方的右侧。台风的移向与副高的位置及强弱变化有关。     

一次区域性大暴雨环境特征分析

通过对冀东南、鲁西北一次区域性大暴雨的分析表明：除有利的大尺度环流背景以外，超低空急流是大暴雨不稳定能量和水汽的主要输送者，高能区不稳定能量释放，产生大暴雨所需的强烈上升运动。暴雨落区与超低空急流前部最大风速切变区的位置密切相关。     

0604号强热带风暴碧利斯异常强降水过程的诊断分析

基于0604号强热带风暴“碧利斯”异常强降水对我国造成的巨大影响,使用地面加密观测资料、卫星云图资料、NCEP/NCAR再分析资料及中尺度模式输出的产品,对此次强热带风暴登陆减弱后缓慢移动且长时间维持而引发的湖南、广东等地强降水过程进行了诊断分析。结果表明：受西太平洋副热带高压、北方大陆高压、青藏高原东部高压及低纬赤道高压的包围,低压移动缓慢,而西南季风气流及副高西南侧的东南气流源源不断地输送水汽到低压环流中,有利于其强度经久不衰,低压持续存在。对中尺度数值预报产品和物理量场的分析发现,水汽供应充沛,低层气流辐合性较强,垂直对流旺盛,是这次强降水发生的有利条件。