一次远距离台风暴雨过程的熵流指数演变

应用耗散结构理论,结合河南省一次远距离台风暴雨过程,分析了大气排熵指数、边界层上部广义相当位温及广义相当位温平流等三个熵流指数与暴雨的发生和落区的关系,得到:大气排熵指数由高值向低值的演变有利于对流的发展,从而导致对流暴雨形成;暴雨落在大气排熵指数负值中心或负值轴线附近区域;远距离台风暴雨产生前,有高熵空气在边界层上部聚集,边界层高熵中心往往与暴雨落区对应;边界层上部高熵平流的移向往往预示了强降水的未来移向。     

台风远距离暴雨的研究进展

台风是最强的暴雨天气系统，针对台风暴雨的研究由来已久，并把台风暴雨分为台风环流本身的暴雨和台风远距离暴雨。近几十年来，有关台风远距离暴雨的研究有了一些新的进展和成果。2007年的第十四届全国热带气旋研讨会上还给出了最新的台风远距离暴雨定义。谨从此定义出发，简要总结国内外在台风远距离暴雨方面的研究成果，并在分析归纳的基础上提出存在的问题和可能的研究方向。     

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。     

福建中南部台风远距离突发性暴雨成因分析

对2003年9月20日福建中南部突发性暴雨分析表明,远距离转向北上台风彩云对暴雨的产生起了重要的组织和促进作用,它通过大气环流的调整,促使了地形性低压的发展和西风带低槽的加深,加强了北方冷空气的南侵和锋区的南压,对暴雨的发生起了关键的触发作用;台风西侧外流下沉气流向西的流出气流加强了中尺度低涡的低层气流流入,并与暴雨区的上升气流构成次级环流,加强了对流云团的发展。     

一次台风引发的远距离暴雨诊断分析

台风对远距离暴雨的作用形式复杂,容易出现极端降水,量级和落区的预报难度大。2014年8月8日江苏东部到浙江北部出现暴雨,通过研究数值预报形势场、再分析场和各类实况资料,发现暴雨的产生与远在1300km外的西太平洋上的台风"夏浪"有关。江苏东部暴雨主要由中尺度涡旋造成,台风通过北侧偏东气流向暴雨区输送暖湿空气,有利于暴雨的形成与维持;浙江北部暴雨是中尺度涡旋与台风环流结合的产物,台风北上过程中,中心与中尺度涡旋逐渐靠近,台风外围环流对涡旋产生牵引,流场形势发生改变,引导弱冷空气在浙北近海附近与暖空气交汇辐合抬升引发暴雨,不稳定能量剧烈释放产生的中γ尺度气旋造成了极端强降水。     

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。     

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。     

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。     

两次台风远距离暴雨过程的对比分析

利用常规高空、地面气象观测资料以及NCEP／NCAR1°×1°逐6h再分析资料,对2010年7月23—24日和2011年9月17—18日两次台风远距离暴雨进行对比分析。结果表明：两次暴雨过程虽然都受台风影响,但影响方式截然不同。前着台风直接通过低空急流将其附近的水汽、能量输送到暴雨区,降水效率高、强度大。后着台风作为扰动源,产生了类东风扰动并向西传播,在四川东部和青藏高原东部与西风带系统相遇,增大暴雨区气压梯度,诱发低空急流,增强暴雨区水汽辐合,同时延长西风带系统在暴雨区的停滞时间,造成降水时间延长。     

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。     

"碧丽斯"台风暴雨影响广西的湿位涡诊断分析

应用湿位涡理论,对发生在广西境内由台风减弱的低压引发的大暴雨过程进行诊断。结果表明:暴雨产生在eθ面陡峭密集区附近,eθ陡立密集区附近易导致湿斜压涡度发展;当对流层低层M PV 1<0,同时M PV 2>0时,暴雨易发生,暴雨产生在高低空正负湿位涡柱的下方;对流层高层高值湿位涡下传,使得对流层低层稳定度降低,导致对流不稳定能量释放,有利于暴雨产生。低层西南暖湿气流加强,不稳定能量在释放的同时不断得到补充,使得暴雨增幅。     

河南一次西南涡暴雨的大气排熵指数特征分析

应用耗散结构理论,基于广义相当位温构建大气排熵指数,利用常规观测资料、地面加密自动站雨量资料、NCEP/NCAR 1°×1°再分析资料等,对2008年7月21—23日一次西南低涡东移造成的河南省大范围暴雨过程的大气排熵指数进行诊断分析,结果表明:大气排熵指数的演变与此次西南涡暴雨落区和雨强关系密切,暴雨落在负排熵指数中心偏南一侧,大雨以上降水分布在排熵指数负值中心轴线附近及其偏南侧;强降水开始前,排熵指数明显减小,强降水持续时间与排熵指数低值维持时间联系紧密;雨强不仅与排熵指数低值有关,且与低值维持时间、6h变化量也有密切关系。排熵指数低值中心位置和中心值的强弱变化与该个例中西南低涡中心位置和其强弱变化具有较好一致性。     

ECMWF极端降水预报指数在华东台风暴雨中的应用研究

台风强降水易引发极端天气事件,预报的难度和不确定性都很大。选取2013—2017年影响华东的13个台风个例,研究ECMWF集合预报降水极端天气预报指数(extreme forecast index,EFI)与台风暴雨的统计关系。研究结果表明:EFI降水指数对台风暴雨的预报具有一定的指示意义,对不同时效选取不同的EFI阈值可以作为暴雨落区预报的参考依据。总体来看:EFI增大,发生强降水的可能性增大;随着预报时效的增加,EFI阈值逐渐减小。以TS评分最大为标准,分别确立了不同时效、不同等级暴雨在华东区域的预报阈值。对于24、48、72、96 h时效的暴雨预报,EFI阈值分别取0.7/0.8、0.7、0.6、0.5可以获得较高的TS评分及合理的预报偏差,因此可将它们作为不同时效暴雨预报的参考阈值。EFI与降水的气候百分位有较好的相关关系,EFI值越大,降水气候百分位值也越大。当EFI值较大时,可参考相对应气候百分位的实况降水量来估测台风降水。极端天气预报指数对极端降水天气具有较好的识别能力,可提前3～5 d提供极端降水信息。     

0418号台风艾莉暴雨成因分析

利用MM5数值模拟的输出资料和常规资料对2004年8月25—26日台风艾莉造成福建省特大暴雨的物理成因进行了研究。结果表明,台风转向西南横穿福建全省是造成大范围暴雨的关键,而台风外围风场不对称分布是台风转向的原因之一。台风暴雨区位于：对流有效位能（CAPE）高值区、总风暴相对螺旋度中心、对流层低层湿非地转Q矢量散度辐合辐散交界处。敏感性数值试验表明地形对垂直运动有明显影响,并且影响暴雨强度及分布。     

0016号台风路径和暴雨分析

通过对 0 0 16号台风“悟空”移动路径的分析 ,由于冷空气的阻挡 ,使台风折向西南偏西行登陆海南 ;同时分析降雨量偏少的原因 ;并对物理量场进行诊断分析 ,找出有利于和不利于降水的因素。     

台风麦莎（Matsa）特大暴雨及其结构特征分析

利用自动站资料、雷达观测资料、NECP1°×1°再分析资料,采用相对于台风中心的移动坐标合成分析方法以及WRF模式的诊断分析,对2005年8月登陆浙江造成历史罕见特大暴雨的台风麦莎(Matsa)降水量分布特征进行分析,讨论与特大暴雨有关的台风结构变异。结果表明:①台风麦莎影响期间降水量的分布与通常热带气旋以螺旋雨带结构为主要特征的风雨分布特征显著不同,台风麦莎(Matsa)系统的右前、右后(第1、第2)象限出现了结构显著变异,对台风特大暴雨的特征落区分布有明显影响。②雷达与自动气象站资料分析揭示,在台风第1和第2象限发现有多个雨团重复生成和移动,它们与雷达回波观测到的强弱相间的中尺度上升和下沉气流相间区域相对应,是中尺度"降水细胞"频繁再生与移动的强烈发展区,对构成台风特大暴雨和灾害起重要作用。③具有再生能力的"暴雨细胞"特征结构的强烈发展区域出现动能的显著聚集,有利于台风中水汽在该区域的抽吸。台风系统的局部出现这样结构变异特征,对台风强降水落区的监测预报有重要指示意义。     

影响山东半岛的两次台风暴雨对比分析

利用常规气象观测资料和NCEP 1°×1°再分析资料,对比分析了2011年影响山东半岛的两次台风暴雨过程。结果表明,台风影响产生的强降水除与台风本身的强弱、移动速度、登陆后减弱快慢有关外,还与副高的强弱、位置有关。台风"米雷"影响时,副热带高压中心呈纬向分布,并与东北高压脊同位相叠加形成高压坝,造成"米雷"在荣成市成山镇登陆并缓慢西进;台风"梅花"影响时,副热带高压中心呈经向分布,华北地区有弱槽活动,造成"梅花"在朝鲜半岛北部海岸登陆。两个台风产生的暴雨多发生在台风中心路径左侧2个经度内,暴雨区与水汽辐合中心基本吻合,但"米雷"产生的暴雨基本是自身的能量产生的,"梅花"产生的暴雨是由台风和西风带弱的系统相互作用造成的。两次台风均给山东半岛带来了暴雨,降水中心均出现在台风中心左侧2个经度内和500h Pa上θse大于72℃的高能区内,"梅花"较"米雷"的能量场中高能区的水平范围要大得多。"米雷"强度明显弱于"梅花",但两者强降水强度和落区却相似,主要是因"米雷"在荣成市登陆后西行缓慢,有利于降水的增加和持续;山东半岛东部的山地地形对暴雨起到了增幅作用。     

"碧利斯"引发广西异常暴雨的成因分析

利用常规气象资料和卫星云图等资料对“碧利斯”造成异常暴雨的成因进行了综合分析,结果表明:“碧利斯”登陆减弱成的低压进入广西为强降水提供了动力抬升条件;中低层低压环流与强盛的西南暖湿气流相互作用,为降水云团不断发生和发展提供“燃料”;低层水汽辐合、高层辐散和强烈的上升运动是造成异常暴雨的主要原因。