登陆台风远距离暴雨的观测研究和预报

对１９８７￣１９９２年在汕头以北登陆的全部台风个例分析表明：登陆台风陆上活动类型和远距离暴雨特点与台风在近海的活动方式有关；登陆台风远距离暴雨的发生与台风登陆前后大气低层东南气流里是否存在中尺度暖区有关，落区与中尺度暖区在台风、副高系统中的相对位置有关，最后，建立了台风远距离暴雨预报的天气学模式。     

“麦莎”远距离台风暴雨的排熵指数分析

对2005年8月5日山东省一次远距离台风暴雨过程进行了诊断分析。从引起远距离台风暴雨的几个因素,分析此次山东地区强降水过程与台风“麦莎”及中纬度西风带系统的关系,判别台风暴雨的类型;应用耗散结构理论,分析了排熵指数与远距离台风暴雨区的关系。结果表明：该次暴雨过程是在远距离台风（0509号“麦莎”台风）和西风槽相互作用下产生的;非纬向的高、低空急流对本次暴雨过程起着重要作用;负熵变区（IRE〈0）对应着暴雨区,负熵变区的汇合反映远距离台风暴雨的落区,排熵指数对远距离台风暴雨分析预报有一定的指示作用。     

台风暴雨的研究进展

台风灾害的主要部分往往是由台风暴雨引起的,对台风暴雨的研究有利于提高对台风天气的预报水平.过去十几年中,在远距离台风暴雨、螺旋雨带的形成理论、台风系统对中纬度地区降水的影响、暴雨分布、下垫面特征对暴雨的影响和暴雨的突然增幅等方面都取得了新的进展.我们对上述进展作了综述,并对现阶段存在的问题进行讨论.     

影响宁夏的热带气旋远距离暴雨特征和预报概念模型

利用JMA最佳TC路径资料和NCEP/NCAR再分析资料,普查了1961—2010年宁夏的暴雨个例,并对影响宁夏的热带气旋远距离暴雨进行了统计和合成分析。结果表明:宁夏各测站远距离暴雨日数在暴雨总日数中普遍占比达30%~46%,是宁夏暴雨类型里十分重要的一类。远距离暴雨主要集中发生在8月,较宁夏暴雨气候多发期推迟10~20天。台湾岛及其以东洋面和海南岛附近是宁夏产生远距离暴雨的热带气旋高频影响关键区,在两个TC高频影响区域之间还存在一个少台风甚至无台风影响的海域。进一步诊断分析表明,热带气旋、中纬度槽(涡)、副热带高压、水汽通道及高空急流是产生远距离暴雨的主要影响系统。根据诊断特征将远距离暴雨分为两类,揭示其环流差异主要体现在热带气旋和副高位置、水汽输送通道及海平面气压场,并在此基础上归纳了两类远距离暴雨的预报概念模型。      

陕西4次台风远距离暴雨过程的水汽条件对比

利用NCEP再分析资料和常规观测资料,对比分析了陕西省4次台风远距离暴雨过程期间的水汽输送、水汽收支和水汽含量特征。结果表明：远距离台风用直接和间接2种方式影响热带低纬地区水汽向陕西方向的输送,中高纬度地区西风槽与高压系统直接参与暴雨区附近水汽的输送与再分配过程。远距离台风出现时,暴雨区南边界始终存在水汽的输入,占净输入的68%,西边界多为水汽的输出方,东边界上水汽收支变化趋势与台风移动路径密切相关。川东地区西南涡维持、发展并向东北向移动时,陕西水汽总收支成倍增大。台风远距离暴雨出现前12 h左右,暴雨中心低层比湿出现极大值,对应的风场辐合中心一般出现在比湿增加之后。     

中尺度对称不稳定在远距离台风暴雨中的诊断应用

用中尺度对称不稳定“Ｓ”判据对９７１１号远距离台风暴雨过程进行了诊断分析,结果表明;台风远距离雨区存在明显的对称不稳定降水。低层Ｓ〈０的区域作对称不稳定区,与后期台风远距离不有比较好的对应,可以作为远距离台风暴雨落区的一个指标。     

中尺度对称不稳定在远距离台风暴雨中的诊断应用

用中尺度对称不稳定“S”判据对9711 号远距离台风暴雨过程进行了诊断分析,结果表明:台风远距离雨区存在明显的对称不稳定降水。低层(700hPa 以下)S< 0的区域作为对称不稳定区,与后期台风远距离降水有比较好的对应,可以作为远距离台风暴雨落区的一个指标。高层的对称不稳定与200～300hPa 的非纬向高空急流的斜压性增强有关。高低层的对称不稳定对远距离台风暴雨有不同的作用。     

台风海棠造成河南暴雨过程的位涡分析

采用NCEP／NCAR再分析资料对2005年台风海棠影响河南所造成的三个阶-RCS区域性暴雨进行位涡分析，揭示了此次台风暴雨产生的机制。结果表明：台风海棠低压环流呈现为高位涡结构。它造成的河南第一个阶段强降水是在台风东北部的东南急流南侧产生的；第二和第三个阶段是由于台风到达较高纬度后，与西风带高位涡冷空气相互作用而产生的远距离暴雨。同时，高空西风急流的南移有利于高位涡的向南输送，对于暴雨的增幅具有促进作用。     

非纬向高空急流与远距离台风中尺度暴雨的研究

首先对非纬向高空急流与远距离台风暴雨的相关统计进行了分析，得出：暴雨发生时，２００hPa高空一般为西南风急流（９０．２％），暴雨区位高空急流右后方，暴雨增幅时，２００hPa高空急流有一个增强转贤的趋势，用ＭＭ４模型对９７１１号台风８月１９日００时－２０日００时（ＧＭＴ）进行了数值模拟和诊断分析，认为，远距离台风暴雨与非纬向风有关，高层辐散场使低产生变风场辐合，从而导致台风倒槽的形成与暴雨加强，在暴雨增幅过程中，用中尺度系统分析发现在高空急流右后方３００hPa以下存在一支中尺度环流，该环流对暴雨的维持与加强有密切联系，它的生成与高空急流的非纬向性增强有关，在高空急流右后侧的次级环流与降水产生的潜热反馈，高空非纬向场（v场）的增强之间存在一种有利于远距离暴雨增幅的正反馈机制。     

中纬度高空槽—台风相互作用对台风“利奇马”远距离暴雨的影响

利用NCEP提供的0.25°×0.25° FNL资料和国家气象信息中心提供的高分辨率三源融合降水资料,以台风"利奇马"为研究个例,从动力和热力因素两个方面研究了中纬度高空槽与台风之间的相互作用对台风远距离暴雨的影响。研究认为中纬度高空槽—台风的相互作用是此次台风远距离暴雨的主要原因之一。在高空槽—台风的相互作用中,随着弱正PV异常从中纬度高空槽向台风区域的水平平流,台风西北部地区逐步处于高空槽前西南急流的次级环流的上升区域,而对流层深厚的暖平流恰好位于台风西北部3~5个纬距的地区,此热成风暖平流的作用增强了台风西北地区的上升运动。另外,中纬度高空槽后的干冷空气的逼近,促进了在台风西北部地区的中纬度斜压锋生,斜压锋面进一步增强了台风远距离暴雨处的动力抬升作用。同时还发现当台风与中纬度槽的距离大约是10个纬距时其相互作用最为显著。     

福建热带气旋风雨空间分布特征及风险评估

根据1961—2010年热带气旋资料,按登陆地段或移动路径将登陆影响福建的热带气旋分为11种路径,分析各种路径的致灾因子空间分布特征,结果表明:热带气旋雨灾最严重的区域位于北部和中部沿海,风灾最严重的是南部沿海;从路径来看,降水强度最强是登台入闽北路径,强风区域最大的是直接登陆闽南路径和登台入闽中部路径,风力最强的是登台入闽南路径。采用相关系数客观赋权法建立了致灾因子风险评估模型,分析不同热带气旋路径致灾因子风险等级,登台入闽中和登台入闽北路径风险最大,其次是直接登陆闽南和登陆珠江口及以东路径;高风险区域 (包括次高危险和高危险区) 集中在沿海地区、闽西和闽北的局部。     

一次特大暴雨过程中涡度与急流的影响分析

利用自动气象站雨量资料,常规观测资料,FY-2D TBB云图资料以及NCEP再分析资料,对2013年6月30日～7月2日高原低涡东移和西南涡耦合形成的遂宁地区特大暴雨过程进行研究。主要分析了高原低涡和西南涡的耦合对此次强降水的影响以及低空急流演化和强降水的关系。结果表明:当高原涡和西南涡发生耦合时会使得高空低涡发展加强,并激发遂宁暴雨天气的产生。急流为高空低涡的发展提供不稳定能量。超低空急流和低空急流对强降水有提前2小时的指示意义,低空急流指数增大的过程和降水量的强度成正比关系。      

“13·6·30”遂宁市特大暴雨成因的初探

利用自动气象站雨量资料、常规观测资料、雷达资料以及NCEP再分析资料,对2013年6月30日至7月2日四川遂宁地区特大暴雨过程中高原低涡和西南涡的耦合作用对本次特大暴雨的影响以及低空急流演化特征和强暴雨的关系进行初步探讨。结果表明:当高原涡和西南涡发生耦合时会使得高空低涡发展加强,并激发遂宁暴雨天气的产生。急流为高空低涡的发展提供不稳定能量。超低空急流和低空急流对强降水有提前2 h的指示意义,低空急流指数增大的过程和降水量的强度成正比关系。     

利用TRMM资料分析2002年登陆广东的热带气旋降水分布特征

用2002年3个热带气旋登陆广东的过程中自动站的降水资料, 对TRMM准全球、准实时的3 h降水估测资料进行了检验, 表明该资料与地面3 h降水有很好的相关性, 可以反映出热带气旋3 h降水变化的特征。利用该资料分析了这3个热带气旋登陆过程中不同半径、不同方向降水的时空变化特征, 并分析了不同热带气旋之间降水差异的大尺度环流背景。研究发现, 3个热带气旋登陆过程中心附近降水沿半径方向存在收缩和扩展的变化, 除了低层水汽输送的变化和地形对降水造成影响之外, “北冕”和“黄蜂”都发现热带气旋外围降水加强会导致其中心附近降水减弱, 这与以往的观测及研究成果类似。     

The effects of orography in indochina on wind, cloud, and rainfall patterns during Typhoon Ketsana (2009)

The objective of this study is to i) investigate the effects of orography on the rainfall, wind, and cloud systems of the Typhoon Ketsana (2009) in Indochina, ii) determine rainfall distribution patterns and which parts of Indochina were most affected during Typhoon Ketsana, iii) identify trends in the cloud and rainfall distribution patterns and wind flow patterns in the synoptic scale on orographic effects during Typhoon Ketsana. Remote sensing techniques have been used to study the impacts of TCs. Using data from the remote sensing data such as Fengyun 2D (FY-2D) satellite, Global Digital Elevation Model (GDEM) from the Advanced Spaceborne Thermal Emission and Reflection Radiometer (ASTER) satellite, wind information from the Navy Operational Global Atmospheric Prediction System (NOGAPS), and radiosonde data were applied in this study to determine the relationship of the typhoon with the orographic effect. This study provides examples of how the orographic effect is important to weather forecasters, as high mountain ranges were able to influence the distribution of the cloud, rainfall and even wind flow patterns during the typhoon season. This remote sensing technique allows tropical cyclones to be forecasted and their impacts to be defined, and it allows disaster zones to be determined.     

20世纪90年代以来东北暴雨过程特征分析

使用1990～2005年全国730站日降水资料和NCEP格点分析资料对1990～2005年东北地区大暴雨过程进行了分类研究,探讨21世纪前后夏季东北暴雨的主要特征.按照东北地区日降雨量大于50 mm的站点数不少于5个的标准,统计出1990～2005年东北地区的69个暴雨个例(共90天).在统计的基础上,进一步对造成大范围暴雨过程的天气形势进行分类研究.考虑阻塞高压、热带、副热带系统和西风带之间的相互关系,将暴雨过程的主要影响系统大致分为6类:(1)台风与西风带系统(西风槽、东北低涡)的远距离相互作用(20个,28.9%);(2)登陆台风(或南来低涡)北上与西风带系统(西风槽、东北低涡)相互作用(16个,23.2%);(3)台风直接暴雨(1个,1.5%);(4)低槽冷锋暴雨(16个,23.2%);(5)低空切变型暴雨(2个,2.9%);(6)东北低涡暴雨(14个,20.3%).在所有个例中与台风有关的共有37个,超过一半,占总数53.6%.台风的远距离水汽输送或登陆台风北上与西风带系统相互作用是东北地区产生大暴雨或持续性大暴雨的重要环流条件.此外,东北低涡和西风槽前系统造成暴雨个例也比较多,也是东北地区大范围暴雨的重要影响系统,低槽冷锋暴雨和东北低涡暴雨也各分为4小类.低空切变暴雨的切变线一般在低层较为明显.上述分析表明,夏季东北地区暴雨过程种类繁多,情况较为复杂,且进入新世纪以来该区降雨过程较为活跃,值得深入研究.     

多普勒雷达风场反演技术在西南涡暴雨过程中的应用

利用多普勒天气雷达四维变分同化方法反演了2010和2013年重庆市两次西南涡内的局地强降水不同高度水平风场,分析了易发生局地强降水区域的局地环流特征。结果表明:风场反演能较准确地给出低空急流、低层辐合和局地气旋性涡旋的位置及演变情况,辐合线演变及低空急流的强度和移向对强降水有指示意义;局地气旋性涡旋越深厚,局地强降水的强度和范围越大;不同高度的气旋性涡旋耦合,可能有利于急流的加强和水汽输送。     

1956～2012年浙闽登陆热带气旋降水精细化观测统计分析

选取我国东南沿海热带气旋登陆数目多、经济发达的浙江和福建两省,利用国家级地面气象站逐小时降水观测资料,结合热带气旋降水客观分离方法,对1956~2012年（共57年）浙、闽两省沿海登陆热带气旋降水开展客观分离,统计分析热带气旋登陆期间降水精细化时空分布特征。结果表明:热带气旋平均路径在登陆前6小时至登陆后24小时呈西北行,累积降水具有明显非对称分布特征,与主要水汽辐合区相吻合,登陆后24小时至48小时的降水分布与鄱阳湖水体以及局地地形有密切联系;伴随登陆进程,降水分布呈现显著变化,登陆前,浙、闽两省降水较强;登陆后,降水范围向内陆扩展到浙、闽两省以外地区;登陆点聚类分析指出,所有类别的较强降水时段均位于登陆前12小时至登陆后6小时,但不同类别的降水分布和演变特征具有显著差异,这种差异与局地地形和热带气旋环流所处位置关系密切;小时强降水统计分析显示,伴随着登陆进程强降水频次分布逐渐变化和向内陆地区推进,高频次强降水主要出现在登陆前、后6小时的浙、闽两省沿海地区,且以两省交界附近地区最为集中,与该地区明显的高大地形分布有着密切的关系。两省各台站由登陆热带气旋带来的小时降水极值差异较大,从10到143 mm均有分布,大部分极值在30至60 mm之间。其中,极值大于50 mm的站点主要分布在沿海地区,在浙、闽交界处较为集中,与小时强降水的频次分布一致。     

冷涡背景下短时强降水的统计分析

本文首先给出冷涡的定义,然后根据此定义识别出2009—2013年4—9月的冷涡有65个,分析冷涡的时空分布特征及生命史特征发现：冷涡的月变化特征明显,7月冷涡个数和维持的天数最多。冷涡主要发生在贝加尔湖东部、蒙古的东部和东北的西北部地区,生命史大多为3 d。利用自动站小时雨量资料统计分析冷涡背景下短时强降水特征及其与冷涡的关系,结果表明：冷涡背景下的短时强降水主要集中在京津和河北东南部,以及东北平原地区,7月最多,日变化表现为午后至傍晚时段多发。冷涡的各个时期都能产生短时强降水,发展时期最多,降水主要位于冷涡中心的东南部和西南部,不同类型的冷涡降水分布不同。     

OPERATIONAL FORECAST OF RAINFALL INDUCED BY LANDFALLING TROPICAL CYCLONES ALONG GUANGDONG COAST

Following previous studies of the rainfall forecast in Shenzhen owing to landfalling tropical cyclones(TCs), a nonparametric statistical scheme based on the classification of the landfalling TCs is applied to analyze and forecast the rainfall induced by landfalling TCs in the coastal area of Guangdong province, China. All the TCs landfalling with the distance less than 700 kilometers to the 8 coastal stations in Guangdong province during 1950—2013 are categorized according to their landfalling position and intensity. The daily rainfall records of all the 8 meteorological stations are obtained and analyzed. The maximum daily rainfall and the maximum 3 days' accumulated rainfall at the 8 coastal stations induced by each category of TCs during the TC landfall period(a couple of days before and after TC landfalling time) from 1950 to 2013 are computed by the percentile estimation and illustrated by boxplots. These boxplots can be used to estimate the rainfall induced by landfalling TC of the same category in the future. The statistical boxplot scheme is further coupled with the model outputs from the European Centre for Medium-Range Weather Forecasts(ECMWF) to predict the rainfall induced by landfalling TCs along the coastal area. The TCs landfalling in south China from 2014 to 2017 and the corresponding rainfall at the 8 stations area are used to evaluate the performance of these boxplots and coupled boxplots schemes. Results show that the statistical boxplots scheme and coupled boxplots scheme can perform better than ECMWF model in the operational rainfall forecast along the coastal area in south China.