利用微波成像仪资料反演台风Aere(2004)降水水平结构

利用热带降雨测量卫星（TRMM）的微波成像仪（TMI）和星载测雨雷达（PR）资料，从台风Acre（2004）接近台湾岛的观测资料中选取3个时次的数据，采用4种不同方法进行TMI反演降水试验。结果表明，常用的仅用高频通道反演降水方法的效果并不理想，多通道直接组合法的反演结果虽然稳定性很好，但始终无法达到最佳，多通道直接对数组合法的反演结果虽然有时较好，但反演结果不稳定，而多通道间接对数组合法既可以较好地表征弱降水区的范围和强度分布，又能描绘强降水区的位置，且反演效果稳定，是由微波亮温资料反演洋面降水的一种较为理想的方法。结果对于利用我国自行发射的气象卫星遥感资料反演降水具有一定的参考价值。     

利用T106风场资料识别切变线急流

通过对MICAPS矢量格式的T106风场资料的模型识别 ,找出影响本地天气关键区内的槽、切变线、高低空急流等天气系统 ,进而提供一种客观自动的天气系统判断方法     

2005年6月华南持续性暴雨爆发和维持机制分析

利用常规气象资料及T213分析场资料，对2005年6月18日～23日华南大范围持续性暴雨过程的高低空形势、能量及动力条件进行诊断分析。发现：这次过程低空急流维持了低空对流不稳定形势，高空急流维持了高空辐散、低空辐合的有利形势，高空西南急流与高空西北急流一样，能造成暴雨区高空有利的辐散形势，形成高层辐散、底层辐合，触发强烈的上升运动，高低空耦合是此次强降雨爆发的熏要机制，强降雨落区位于低空西南风急流出口区的左侧和200hPa西北风急流的出口区西南侧，即低空急流的左侧与切变线的前沿；暴雨区域高湿能条件的维持．保证了强降雨过程的能量供给，是强降雨持续的重要条件。     

2005年6月华南持续性暴雨爆发和维持机制分析

利用常规气象资料及T213分析场资料,对2005年6月18日~23日华南大范围持续性暴雨过程的高低空形势、能量及动力条件进行诊断分析。发现:这次过程低空急流维持了低空对流不稳定形势,高空急流维持了高空辐散、低空辐合的有利形势,高空西南急流与高空西北急流一样,能造成暴雨区高空有利的辐散形势,形成高层辐散、底层辐合,触发强烈的上升运动,高低空耦合是此次强降雨爆发的重要机制,强降雨落区位于低空西南风急流出口区的左侧和200hPa西北风急流的出口区西南侧,即低空急流的左侧与切变线的前沿;暴雨区域高湿能条件的维持,保证了强降雨过程的能量供给,是强降雨持续的重要条件。     

一次梅雨暴雨过程的双峰结构分析

对2007年7月7～9日的一次梅雨暴雨的分析,发现这次暴雨与梅雨期间的双锋面结构有关.在暴雨区的两侧由于梅雨锋与副热带锋共同作用,形成了典型的双锋面结构,梅雨双锋的出现使暴雨强度大大加强.分析表明,此次降水过程的双锋结构经历了4个阶段的演变过程,通过湿位涡分析发现双锋结构可导致倾斜涡度发展使中低层涡度加大,有利于降水发展.在各种类型的暴雨过程中在副热带锋区和梅雨锋区均有倾斜涡度发展,S形态的双锋结构两类锋区的共同作用不明显,但其他类的双锋结构则有两支锋区的共同作用.     

基于微波成像仪资料反演陆面降水

为了探讨微波亮温与降水的关系,结合时空匹配较好的TRMM卫星测雨雷达(PR)、微波成像仪(TMI)资料,用逐步回归方法,建立统计反演降水的新算式,并对新算式反演结果进行验证.结果表明:对0.1～3 mm/h和3～6 mm/h的降水来说.新算式反演结果与PR雷达反演降水相关较好;对6～10 mm/h的降水来说,新算式反演结果与PR雷达反演降水相关较差;对于大于10 mm/h的降水,新算式反演结果与PR雷达反演降水有较好的相关性,但均方根误差比较大,说明用这种方法反演降水,对于强降水中心的确定有很好的参考价值,但反演结果较实际偏小.通过对2004年7月18日发生的一次特大降水反演结果表明,卫星反演雨带的空间分布、强降水中心位置与PR雷达反演降水以及地基雷达反演降水基本一致.     

四川盆地一次春季暴雨的特征分析和数值模拟

利用地面自动站、高探空资料和NCEP再分析数据以及WRF模式,对发生在四川盆地的一次春季暴雨过程进行了基本特征分析和数值模拟研究。结果表明,暴雨发生在伴随高空急流波动的中低层短波槽和中小尺度系统十分活跃、低纬度环流系统稳定的形势背景下,暴雨存在多个落区,其影响系统和触发机制各不相同。暖区暴雨的触发系统初始扰动主要是与江南切变线活动有关的东风倒槽,对流不稳定区地形对加强的偏东气流强迫是盆地西部沿山暴雨形成的主要原因,南支高空急流与东南风低空急流的垂直耦合为暴雨系统的发生发展提供了有利条件, 暖平流引起的低层高能高湿和对流不稳定与弱垂直风切变是暴雨系统发生发展的主要环境条件。数值模拟表明,尽管WRF模式系统对暴雨发生的低层热力和水汽输送以及沿短波槽分布的短时强降水落区、强度模拟基本正确,但过度估计了锋面降水的强度,对无或弱斜压强迫的暖区暴雨造成漏报。主要原因是较大尺度锋面降水影响系统能够被模式所分辨,而对暖区暴雨不稳定能量触发系统初始扰动发展的模拟能力有限。     

2013年影响湖南的两次相似路径台风暴雨对比分析

应用多种常规观测资料、加密自动气象站资料和NCEP 1°×1°再分析资料,对2013年影响湖南的两次相似路径台风暴雨过程进行了对比分析。研究表明：“尤特”台风暴雨直接由台风环流引起,具有锋前暖区降水的特点;而“天兔”台风暴雨由台风低压倒槽与西风带天气系统相互作用引起的,其降水属于典型的锋面降水。“尤特”由东风带进入西风带,其与副高相对位置的变化是导致其登陆后路径北翘的主要原因。“尤特”低压环流与南海季风相互作用,充沛的水汽输送对台风低压环流的长时间维持以及湘东南暴雨的形成和发展起到了重要的组织和促进作用。而“天兔”登陆后南海季风位置偏南,不利于“天兔”的长时间维持以及向暴雨区的水汽输送。低层暖式切变线附近强辐合与高层强辐散耦合、低层强正涡度与高层负涡度的耦合为“尤特”台风暴雨的发生发展提供了动力条件。由中低层冷空气入侵导致的锋生强迫和高低空急流耦合形成的次级环流,加强了“天兔”低压倒槽内冷暖气流的辐合,是触发倒槽内中尺度对流发展和暴雨产生的重要动力机制。     

江苏一次大暴雨高低空急流的数值研究

本文运用我国新一代中尺度数值模式(GRAPES)对2004年6月23—25日长江中下游地区大暴雨过程进行了数值模拟研究,数值模拟和诊断分析结果表明,暴雨的落区和强度与高低空急流的位置及强度密切相关,低空急流位置北(南)移,垂直上升运动中心的位置也随之北(南)移,对应暴雨的落区也随之移动,暴雨中心强度与垂直上升运动的强度变化趋势一致,上升运动中心强,对应暴雨中心的雨量大。因此,改变高低空急流位置及强度,实际上是改变高空辐散和低空辐合区的位置及强度,改变了高低空急流耦合的位置,主要是影响了垂直上升运动的位置和强度,进而影响了暴雨的落区和强度。高低空急流耦合及上升运动加强,是暴雨发生和雨量增幅的一种重要物理机制。     

梅汛期江淮切变线暴雨与非暴雨演变过程的合成对比分析研究

利用气象观测资料和NCEP再分析资料对梅汛期江淮切变线暴雨类个例与切变线非暴雨类个例演变过程进行了合成对比分析。结果表明,形成暴雨切变线的演变历程中,存在南北风加强,切变线发展,且西南风急流引起的风速辐合加强了低空辐合。同时江苏处于高空急流入口区的右侧,高低空急流相耦合,形成了高空辐散、低空辐合的动力机制,降水过程中动力结构配置的演变特征十分鲜明。切变线南侧热力不稳定条件较好,水汽输送丰富,水汽辐合强烈,这些都有利于暴雨中尺度系统的发生、发展。因为动力、热力条件强度的不同对应不同强度的降水,区域性大暴雨的动力系统比一般暴雨更深厚,不稳定条件更强,水汽输送也更充沛。而切变线非暴雨类中,高低空风场的配置不利于降水的增强。南北风增强不明显,切变线不能得到发展,同时其南侧西南风急流没有建立,风速辐合较弱。高空急流核远离江苏,江苏上空的辐散场很弱,高空辐散、低空辐合的动力机制未能建立,动力结构的配置演变特征不明显。切变线南侧的热力不稳定度也不如暴雨类强,水汽的辐合较弱,不利于中尺度系统的发生、发展。     

台风“罗莎”低空流场与降水中尺度结构的观测资料分析

为了进一步了解台风的水平风场结构和降水雨带的分布特征与台风强度变化的关系,利用观测资料和多普勒天气雷达探测资料对0716号台风"罗莎"的降水云系、反演的水平风场和雷达回波进行分析,结果显示:(1)在台风减弱为强热带风暴以前,低空卷入台风中心的强回波带开始出现分裂;减弱为热带风暴时,低空的强回波带出现明显的分离和断裂。雷达探测的向台风中心卷入的低空强回波带的分离和断裂,可以为台风减弱预报提供参考。(2)多普勒雷达探测资料反演的低空水平风场分析显示,虽然所处的环境风场截然相反,我国和美国两地区的热带气旋在低空存在相似的中尺度流场结构。我国东南沿海即将登陆的台风的西南侧外围与环境风场的交汇处,存在一处气流汇合带和气流辐散带,气流汇合带对应台风南侧的强降水中心。(3)通过多普勒雷达反演的低空水平风场与强度回波的叠加分析显示:台风的螺旋雨带与反演的低空水平风场的中尺度风切变线对应。这种中尺度切变在常规观测中难以发现。     

台风“艾利”降水的非对称结构分析

利用NASA提供的热带测雨卫星TRMM(Tropical Rainfall Measuring Mission)的高分辨率资料分析了2004年台风“艾利”降水的结构特征,发现在不同发展阶段其特征存在着很大的不同。为了分析产生降水非对称的原因,又利用NCEP(the National Centers for Environmental Prediction) 再分析资料计算了垂直积分的水汽通量矢量。结果表明,本次过程由于伴随着双台风特有的环流形势,其北侧的偏东气流和南侧的西南气流对水汽输送的作用,在台风“艾利”发展的不同时期存在很大的不同,形成了这次台风过程特有的水汽来源特点。台风对流强降水区、水汽通量最大区和强上升运动区三者的分布在台风不同发展阶段存在着较大的差异,正是水汽通量和垂直运动的非均匀分布才造成这次台风降水的非对称分布。     

AN ANALYSIS OF THE ASYMMETRICAL STRUCTURE OF TYPHOON AERE'S PRECIPITATION

The structural characteristics of 2004 typhoon Aere’s precipitation are analyzed using the high-resolution data from the Tropical Rainfall Measuring Mission (TRMM) of the National Aeronautics Space Administration (NASA). It is found that the typhoon’s characteristics vary at different stages of its development. To analyze the asymmetric causation of precipitation distribution, data from the National Center for Environmental Prediction (NCEP) reanalysis are used to calculate the vertical integral of the water vapor flux vector. The results show that because of this process, along with the unique phenomenon of twin-typhoon circulation, the easterly air current of the typhoon’s northern side and the southwesterly air current of its southern side play a joint role in transporting water vapor. Furthermore, its transport effects vary greatly at the different stages of development, showing the peculiarity of the water source for this typhoon process. The distributions of the typhoon convection area—characterized by heavy precipitation and a maximum-value area of the water vapor flux, as well as a strong ascending-motion area—differ at different stages of the typhoon’s development. The non-uniform distribution of water vapor flux and the vertical motion bring about asymmetrical distribution of the typhoon precipitation.     

AN ANALYSIS OF THE ASYMMETRICAL STRUCTURE OF TYPHOON AERE'S PRECIPITATION

The structural characteristics of 2004 typhoon Aere's precipitation are analyzed using the high-resolution data from the Tropical Rainfall Measuring Mission(TRMM) of the National Aeronautics Space Administration(NASA).It is found that the typhoon's characteristics vary at different stages of its development.To analyze the asymmetric causation of precipitation distribution,data from the National Center for Environmental Prediction(NCEP) reanalysis are used to calculate the vertical integral of the water vapo...     

ANALYSES OF WIND STRUCTURE OF TYPHOON FUNG-WONG (2008) AND ITS RELATION TO PRECIPITATION REGION

Using real analysis data of 1°×1° resolution of the National Center for Environmental Prediction/National Center for Atmospheric Research (NCEP/NCAR), the nondivergent wind component and irrotational wind component obtained by the harmonic-cosine(H-C) method, and the wind structure of Typhoon Fung-Wong (coded 0808 in China) in 2008 was analyzed. The results indicated that the irrotational component was advantageous over the total wind in reflecting both the changes in convergent height and the asymmetrical convergence of Fung-Wong. In Fung-Wong, the nondivergent component was larger than the irrotational component, but the latter was much more variable than the former, which was obtained only from the wind partition method. Further analyses on the irrotational component demonstrated that the location of the convergent center at lower levels was almost the same as the divergent center during the development of Fung-Wong, and its convergent level was high in its life cycle, with the most highest up to 400 hPa when it became stronger. After the typhoon landed in the provinces of Taiwan and Fujian, respectively, its convergent center at lower levels was slowly detached from the divergent center at high levels and the convergent height was also depressed from high levels to lower levels. Gradually, this weakened the intensity of Fung-Wong. This kind of weakening was slow and Fung-Wong maintained its circulation for a long time over land because of its very thick convergent height. Analyses on wind partitioning provided one possible explanation to why Fung-Wong stayed for a long time after it landed. Furthermore, the asymmetric vertical ascending motion was induced by the asymmetric convergence at lower levels. In general, when typhoons (such as Fung-Wong) land, the rainfall region coincides with that of the convergence region (indicated by the irrotational component at lower layers). This means that the possible rainfall regions may be diagnosed from the convergent area of the irrotational component. For an observational experiment on typhoons, the convergent region may be considered as a key observational region.     

TRMM卫星对一次冰雹降水过程的观测分析研究

利用TRMM卫星上时空匹配较好的测雨雷达(PR)、微波成像仪(TMI)、可见光和红外扫描仪(VIRS)观测资料,研究了1999年5月9日发生在黄淮地区的一次冰雹降水过程。根据卫星接连3个轨道的观测,综合分析了此次强对流降水过程在不同阶段的降水结构、云顶亮温和降雨厚度以及相应的微波亮温变化特征。观测分析表明,此次降水过程由对流很强的冰雹降水逐渐演变到对流渐弱的暴雨降水。冰雹降水阶段,云中有多个强对流单体,云体中高层有大量的固态降水粒子,使得中高层降水量在降水柱含量中贡献远大于融化层降水量的贡献;暴雨降水阶段,若干对流单体被大面积的层云降水包围,降水高度逐渐降低,云体中高层降水量明显减少,融化层降水量对柱含量的贡献明显增加。降水率廓线中不同高度的降水量对降水柱含量贡献的比较表明:中高层降水量占的比例越大,降雨云对流越强,反之,融化层降水量占的比例越大,降雨云越趋向为稳定的层云。微波亮温信号在不同降雨阶段随雨强的响应程度大不相同,这表明在反演地面降雨时,最好结合降雨云的结构特征及其发展阶段,针对不同降雨类型选取最为有效的微波通道组合来建立最佳反演模式。     

ANALYSIS OF THE COLD AIR EFFECT ON AN EXTREME PRECIPITATION EVENT TRIGGERED BY AN INVERTED TROUGH OF TYPHOON HAIKUI (1211)

Based on intensive automatic weather station data, satellite cloud imagery, NCEP reanalyzed data, and the simulation results from mesoscale numerical models, this study analyzes the characteristics and formation mechanisms of the mesoscale convection system (MCS) during the extreme precipitation event that was triggered by a weakened low-pressure inverted trough of Typhoon Haikui on August 10/2012. The results of this study show that cold air at the rear of a northeastern cold vortex creates thermodynamic conditions favorable to the development of extreme precipitation. The main body of the cold air is northward located so that the cold air invades only the middle layer of the periphery of the inverted trough. Thus, the cold air minimally affects the lower layer, which results in a vertically distributed structure of the temperature advection that augments the formation and development of convective instability stratification. In the middle troposphere, the cold air encounters the convergent, ascending, warm moist air from the low-pressure inverted trough, leading to frontogenesis. The frontogenesis enhances wind convergence which, in turn, further enhances the frontogenesis, and the positive feedback between these two forces augments the development of meso- and small-scale convection systems in the rainstorm region and its vicinity, which strengthens the upward transportation of water vapor from low layers and thickening of water vapor convergence and results in local heavy rains.     

利用热带降雨测量卫星的微波成像仪观测资料反演陆地降水

利用热带降雨测量卫星的微波成像仪资料，结合淮河流域试验加密观测期的阜阳地面天 气雷达雨量资料，建立了以散射指数和极化订正温度为主要参数的降水反演算法。对文 中所做反演试验与日本ＮＡＳＤＡ用微波成像仪和星载测雨雷达反演的雨强进行了比较。结果表明 ，文中所用的方法在反演陆地下垫面的降雨强度的分布和降雨区域的确定是比较成功的。     

SENSITIVITY OF LANDFALLING TYPHOON STRUCTURE AND PRECIPITATION TO VARYING CLOUD MICROPHYSICAL PROCESSES

Typhoon KROSA in 2007 is simulated using GRAPES, a mesoscale numerical model, in which a two-parameter mixed-phase microphysics scheme is implanted. A series of numerical experiments are designed to test the sensitivity of landfalling typhoon structure and precipitation to varying cloud microphysics and latent heat release. It is found that typhoon track is sensitive to different microphysical processes and latent heat release. The cloud structures of simulated cyclones can be quite different with that of varying microphysical processes. Graupel particles play an important role in the formation of local heavy rainfall and the maintenance of spiral rainbands. Analysis reveals that the feedback of latent heat to dynamic fields can significantly change the content and distribution of cloud hydrometeors, thus having an impact on surface precipitation.