台风“山竹”登陆结构变化及造成广西强降水异常分布的成因分析

利用地面加密自动站观测资料、多普勒天气雷达及NCEP格点再分析资料,对2018年第22号台风“山竹”登陆前后环境场、动力热力场结构变化特征进行了分析,并初步探讨台风造成广西强降水分布异常的成因。(1) 200 hPa南亚高压稳定维持、西南季风与越赤道气流、西太平洋气流卷入提供水汽和能量是台风登陆后强度减弱缓慢的重要因素。(2)台风登陆移入广西过程中,其中高层θ_se漏斗状结构、正涡度柱状结构维持,东侧和北侧低层有深厚入流辐合上升,高层有明显出流。(3)水平风场的不对称分布导致台风东侧到北侧存在明显的风向切变和风速辐合,出现垂直螺旋度正值中心和强水汽辐合区,对应有螺旋对流回波带发展、维持,这可能是“山竹”强降水出现在台风偏北侧的重要原因。(4)云贵高原冷空气的侵入加剧了热力不稳定,加上地形抬升增幅作用,导致桂北和桂西持续强降水。(5) “山竹”降水分布与低层湿位涡负值区有较好对应,强降水主要出现在湿正压项(MPV1)负值中心附近和MPV1负值区与湿斜压项(MPV2)正值区相叠加的区域。      

“灿鸿”台风造成浙江东北部大暴雨成因分析

本文利用常规观测和自动站加密资料、卫星云图资料及NCEP再分析资料,分析了2015年7月10—11日1509号台风灿鸿造成其西侧浙江东北部异常强暴雨事件,得到本次大暴雨过程是由于"灿鸿"强度强、范围大、直接影响时间长,长时间东北气流下,在浙东北特殊地形作用下,形成地面辐合带造成的。台风影响前期该区域处在对流不稳定状态,水汽含量丰沛,低层辐合,高层辐散且气温低,有利于上升运动,上层水汽冷凝造成强降雨。暴雨区低层MPV1由负值转变为正值,导致垂直涡度加强,925 hPaθ_(se)的高能区的长期存在,有利于上升气流增强,水汽长时间大量输送有利于台风的发展和维持,也有利于强降雨的形成。这些物理量的变化与雨量增大和减小有6~12 h的提前。呈喇叭口状的杭州湾及南面四明山、狭长东北一西南走向的象山港以及南岸的山脉等地形有迎风坡作用和地形辐合,对东北气流参与造成的降雨有增幅作用。     

“2018·8”特大暴雨过程的诊断分析

利用地面气象观测资料和NCEP2.5°×2.5°再分析资料,对"2018·8"特大暴雨过程从动力、水汽和不稳定条件等方面进行诊断分析。结果表明:该次特大暴雨过程主要是季风低压与西南季风配合下造成的;西南暖湿气流为该次过程提供源源不断的水汽输送;特大暴雨区高层辐散低层辐合的高低空配置为暴雨维持提供有利的条件。850 hPa假相当位温随高度递减,700 hPa以下湿位涡MPV1均为负值,表明暴雨区对流层中低层均为对流层不稳定区;MPV2的正值区逐渐向850 hPa以上移动,说明大气的斜压性特别强,一旦有不稳定能量释放的触发机制将发生强对流天气。     

陕西2次相似天气系统下强降雨差异的成因诊断

利用常规观测资料、1°×1°NCEP再分析资料、自动站资料,从水汽、动力、不稳定条件方面,采用诊断分析方法对2011年7月28日(简称过程Ⅰ)关中西部、陕南西部区域性强降雨和2013年7月25日(简称过程Ⅱ)陕北南部分散性强降雨进行对比分析。结果表明:2次过程前期天气状况、环流形势、影响系统类似,但降雨差异大。过程Ⅰ低层切变线和辐合线明显,过程Ⅱ则弱;地面上,过程Ⅰ强降雨区处在高、低压之间的气压梯度密集带上,过程Ⅱ强降雨区则处于均压场中;过程Ⅰ强降雨区中低层比湿呈单峰型变化,水汽通量辐合强度大且深厚,有强烈水汽输入,过程Ⅱ强降雨区中低层比湿基本无变化,水汽通量辐合强度弱且浅薄,水汽输入弱;过程Ⅰ强降雨区中、低层有明显冷空气作用产生系统性强降雨,过程Ⅱ强降雨区仅在近地层有浅薄的弱冷空气扰动,在西南气流中激发湿对流;过程Ⅰ强降雨区低层对流不稳定、中高层为条件对称不稳定的混合型大气层结,而过程Ⅱ强降雨期间中层、低层大气均为对流不稳定层结。     

阿坝州南部两次致灾泥石流天气过程对比分析

利用NCEP再分析资料、常规高空及地面常规资料、自动站资料,对2010年8月13日和2011年7月3日阿坝州东南部特大暴雨形成机制以及产生泥石流情况进行了探讨。结果表明:两次强降水天气过程发生在不同的环流背景下,但与副高位置、高原槽、地面冷空气等因素密切相关。两次过程强降水落区都为高空辐散、低空辐合区,且该地区存在强的上升运动,水汽辐合明显。从湿位涡分析得出,强降水区域一般会出现在对流层中下部MPV1负值中心和低层MPV2正值中心的范围内。      

一次引发四川盆地南部暴雨的西南低涡湿旋转量分析

利用NCEP逐日资料和常规观测资料对2009年7月30~31日一次四川盆地南部强降雨过程进行诊断分析。结果发现:西南涡在700hPa上表现得比较明显,当发展极强时,甚至在500hPa也出现闭合环流;西南低涡涡区内均有降水发生,强降水中心位于涡区东北侧。低层水汽通量散度负值辐合区的分布不仅对相应时段降水落区指示较好,而且对于未来6h雨区分布也有一定参考性,可作为短临预警指标。强降雨区与强正涡度辐合上升运动区有较好的对应关系,对流层低层湿位涡的负值区对降水落区指示较好,强降水区出现在中高层正值MPV1下沿最强区,以及MPV2正负值交界区。      

一次海南秋季台风暴雨的特征和成因分析

利用ECMWF再分析资料、TRMM-3B42降水资料及FY2E卫星TBB资料综合对2013年一次海南秋季台风“海燕”的暴雨特征及成因进行了诊断分析。结果发现:(1)台风内的中尺度云团是造成海南大暴雨的直接影响系统, 地形抬升作用和弱冷空气的入侵加剧了海南大暴雨的强度, 暴雨中心落在五指山迎风坡; (2)偏南气流和东南气流的辐合及低空急流的存在是触发和维持大暴雨的有利条件; (3)暴雨产生在θ_e面陡峭密集区, 陡立密集导致了倾斜涡度发展。MPV1和MPV2与强降水有很好的对应关系, 暴雨发生时, 对流层低层MPV1 < 0, 同时MPV2>0;(4) 850 hPa垂直螺旋度正值区对未来6 h强降水落区有很好的指示意义。      

阿坝州南部两次致灾泥石流天气过程对比分析

利用NCEP再分析资料、常规高空及地面常规资料、自动站资料,对2010年8月13日和2011年7月3日阿坝州东南部特大暴雨形成机制以及产生泥石流情况进行了探讨.结果表明：两次强降水天气过程发生在不同的环流背景下,但与副高位置、高原槽、地面冷空气等因素密切相关.两次过程强降水落区都为高空辐散、低空辐合区,且该地区存在强的上升运动,水汽辐合明显.从湿位涡分析得出,强降水区域一般会出现在对流层中下部MPV1负值中心和低层MPV2正值中心的范围内.     

一次华北暴雨过程的湿位涡诊断分析

为了探讨暴雨与湿位涡场分布特征之间的关系,利用NCEP 1°×1°间隔6 h的再分析资料,通过计算湿位涡(MPV)的垂直分量(MPV1)和水平分量(MPV2),对华北一次暴雨过程的湿位涡场进行了诊断分析。结果表明:此次暴雨发生在对流层低层等θse线密集带内,降水前对流层低层MPV10、MPV20,暴雨区存在对流不稳定和斜压不稳定;暴雨区位于对流层低层MPV1、MPV2正负过渡带的等值线密集带内,有利于水汽辐合和垂直涡度的加强;主要降水期间,850 h Pa层MPV1起主导作用,MPV1负值增大、MPV2正值减小,降水后期,MPV10、MPV2几乎为0,大气层结接近对流稳定。低层湿位涡中心的时空分布与暴雨的发生和落区有很好的对应关系。     

影响广西的两次台风暴雨中尺度对比分析

利用多普勒天气雷达、地面加密观测资料及NCEP格点再分析资料,从低层环境场、雷达回波特征、湿位涡分布等方面,对比分析路径相似的"启德"(1213号)和"纳沙"(1117号)台风造成广西降水条件的差异。结果表明:"启德"东侧的东南风急流强,水汽强辐合中心偏于台风中心附近,降水强度大,而"纳沙"水汽辐合主要位于东北气流与东南气流的汇合区,降水范围大;两者在越南北部登陆后其后部均存在窄长带状的中尺度强回波特征,但"纳沙"的螺旋回波雨带伸展范围更宽、持续时间更长;"纳沙"因有冷空气侵入,近地面层气流出现多个分支,更有利于形成中尺度涡旋和气流汇合带,是其比"启德"产生较大范围强降水的重要因素;两者的降水分布与低层湿位涡负值区有较好对应关系,强降水落区主要位于湿正压项(VMPV1)负值区和斜压项(VMPV2)正值区相叠加的区域,而"启德"的VMPV1负值比"纳沙"小,其对应的降水强度也较大。     

远距离台风“浣熊”（2008）和“榕树”（2011）暴雨过程对比分析

利用NCEP 1°×1°再分析资料、地面高空常规观测资料、中尺度自动气象站等资料,对2011年10月13日(简称"榕树"过程)和2008年4月19日(简称"浣熊"过程)台风与中纬度系统相互作用产生的江西省南部暴雨个例进行对比分析。结果表明:1)"浣熊"过程为台风与西风带低槽结合产生的系统层状云降水。"榕树"过程是台风倒槽与西风槽相互作用,槽前云系与台风倒槽云系结合诱发中尺度对流云发展的对流性降水。2)"榕树"过程期间,仅有一条由台风东侧的偏南气流形成的水汽输送带,但江西省南部一直位于水汽辐合中心。"浣熊"过程虽有台风东侧的偏南气流和孟加拉湾的西南气流2条明显的水汽输送带,但江西省南部位于水汽辐合区的边缘,水汽辐合强度稍弱。3)"榕树"过程强降水发生期间,从地面至400 h Pa高度有正涡度柱的维持。"浣熊"过程近地层至边界层系统发展不明显,近地层辐合抬升力条件稍弱。4)"榕树"过程的热力不稳定作用更大,造成降水的对流性更强。"浣熊"过程有低空急流建立加强,暴雨范围更大。5)"榕树"过程由于有高空急流的抽吸作用以及地面中尺度系统生成,形成南北两支次级环流圈,更有利于上升运动的维持。     

贺兰山东麓两次暴雨过程湿位涡特征分析

选用宁夏贺兰山东麓512个自动气象观测站逐小时降水量数据和ERA5再分析资料及常规气象探测资料,对比分析该地区2018年7月22日特大暴雨和2020年8月11日大暴雨过程的湿位涡特征,探讨两次暴雨发生发展机制。结果表明：两次暴雨过程均发生在“东高西低”的环流形势下,西太平洋副热带高压西侧的偏南气流、高低空急流配置以及台风为暴雨过程提供了有利的水汽和动力条件;暴雨发生前3～6 h,对流层低层700～850 hPa存在湿位涡正压项(MPV1)负值中心和湿位涡斜压项(MPV2)正负中心过渡的等值线密集带,其移动发展及持续时间同暴雨发生发展有较好的对应,对暴雨预报有一定指示作用。对流层低层MPV1负值区和MPV2正值区相叠加的位置是强降水易发区,且MPV1、MPV2强度越强、持续时间越长,降水越强,当MPV1和MPV2趋于零时,大气层结稳定,降水过程逐渐结束。     

3次南海秋季台风在宁波沿海强天气过程对比分析

通过常规观测站和卫星、雷达等资料,对1619号"艾利"、1720号"卡努"和1822号"山竹"3个南海秋季台风在宁波沿海造成的强降水和大风天气过程进行对比分析。结果表明,3次过程分别由台风本体倒槽、近地层风辐合和强对流主导,强降水主要集中在宁波沿海区域,台风外围东南气流提供远距离持续充沛的水汽输送,低层弱冷空气渗透大幅提高降水效率;高的整层比湿积分、不稳定大气层结和高对流能量条件均有利于强降水的发生;强降水发生时,宁波沿海低层存在比湿和水汽通量散度辐合高值区,850 hPa强的东南风水汽输送有利于强降水的发生;3次过程大风成因不同,"艾利"由台风倒槽低压大风主导,"卡努"为冷高压与近海低压间梯度堆积造成,而"山竹"为强对流雷雨大风。     

台风“鲇鱼”(1617)导致的江西持续性暴雨天气过程成因

利用常规地面观测资料、卫星和雷达资料以及NCEP再分析资料,对台风"鲇鱼"(1617)在江西引发的持续性暴雨过程的形成原因进行分析.结果表明:台风处于大陆副热带高压和西太平洋副热带高压之间的鞍型场中,系统稳定维持,移动非常缓慢,影响时间长.台风登陆后水汽输送通道仍然维持,低层一支由偏南风和偏东风汇合而成的低空急流,为台风暴雨提供充足的水汽和热量.台风暴雨过程分为两个阶段:第一阶段台风本体降水.登陆后台风暖心结构逐渐遭到破坏,但台风中心附近仍维持上下一致的垂直正涡度柱结构,中低层正涡度区位于台风低压中心和台风北侧风向辐合带,辐合带附近不断有局地中尺度对流云团生成发展.同时,台风高层的气流辐散区与低层台风中心北侧的辐合带相互配合,形成"高层辐散、低层辐合"耦合的垂直环流结构.第二阶段台风与冷空气相结合形成的降水.因冷空气锋区南压而产生的锋生作用,一方面导致台风低压的不稳定能量进一步释放,另一方面使得低层的动力抬升作用增强.台风影响期间,地形对台风降水的增幅有一定的贡献.     

2013年和2017年7月昆明大暴雨过程对比分析

利用NCEP/NCAR1°×1°再分析资料和多种加密观测资料,对2013年7月18～19日和2017年7月19～20日发生在昆明城区局地性大暴雨进行诊断分析。结果表明:这两次昆明局地性强降水过程既有相同点,也有不同点。相同点有,两次过程的主要大尺度影响系统是青藏高压与西太平洋副热带高压之间的辐合区以及低层切变线。来自南海和孟加拉湾洋面的水汽在辐合区交汇,产生强烈的水汽辐合,并在昆明地区附近形成深厚的水汽辐合层,是这两次局地大暴雨天气的主要水汽特征。两高辐合区对暖湿不稳定气流辐合抬升作用,触发昆明地区产生中β尺度对流系统(M_βCS)云团,强降水出现在TBB等值线梯度比较大的区域。M_βCS云团不断生消,也引发了两次过程中短时强降水的发生。不同点有,2013年过程由于登陆台风影响,使得水汽辐合更持久,加之上升运动也较强,因此过程降水持续时间也较长,达17小时。在强降雨开始前,昆明地区上空存在明显的对流不稳定能量的积聚过程。2017年过程降水对流性更强,最大雨强70mm·h-1以上。      

“菲特”减弱时浙江大暴雨过程成因分析

文章利用常规观测和自动站加密、凉帽山高塔、雷达站及NCEP再分析等资料,分析了2013年10月7-9日1323号"菲特"台风登陆减弱后浙江异常强暴雨事件,得到:这次大暴雨过程是"菲特"减弱后,由于北侧的弱冷空气从近地层渗透流入,导致垂直涡度加强,上升气流增强,高层出流强,低层能量锋区堆积,辐合增强,诱生中小尺度系统而产生的;由于东侧"丹娜丝"的活动,使得浙江北部地区有持续强盛的偏东气流,提供了充沛的水汽和能量,近地层偏东气流和东北气流的辐合是强降雨的动力机制。偏东风明显增大比雨量增大有2 h左右的提前,水汽增加和减少与雨量增大和减小有6 h的提前;呈喇叭口状西高南高的杭州湾地形有迎风坡作用和地形辐合,对偏东、东北气流参与造成的降雨过程有增幅作用。由此,秋季台风雨量预报要考虑冷空气的加入可能引起的强降雨时间延长;盛行偏东风时,杭州湾海域风力明显偏大,可能引起周围地区的降雨增幅;用当地多源资料、边界层观测资料做暴雨预报局地性临近修正有很好的指导意义。     

2010年冬季江西两次暴雨过程的环境场分析

利用自动气象站逐小时雨量资料、常规气象观测资料以及NCEP每6 h一次的1°×l°全球再分析资料,分析了2010年12月12日和15日江西2次大范围暴雨过程。结果表明,在＂拉尼娜＂的气候背景下,高空急流右后侧的强辐散区与中低层异常加强的西南气流辐合区耦合,形成冬季暴雨过程。在动力、水汽条件方面,冬季暴雨700 hPa高度层比850 hPa高度层表现明显,暴雨落区与700 hPa高度层的水汽辐合区一致。与江西汛期暴雨过程相比,涡度、散度、垂直速度量值较小,动力条件较弱,造成逐小时降雨强度不大;850 hPa高度层的比湿值仅为汛期值的50%,低层水汽条件差,但整层水汽输送与汛期暴雨相近;对流不稳定、对称不稳定为冬季强降雨、强降雪存储了不稳定能量。     

秋季台风“彩虹”引发的清远暴雨过程分析

为研究1522号台风"彩虹"影响过程中清远地区的暴雨产生机制,利用高空常规气象资料、FY2E红外云图、区域加密自动气象站等资料,应用天气动力学诊断分析方法,对台风"彩虹"的移动路径、环流形势、物理量场和卫星云图特征进行分析。结果表明:该次暴雨过程,副高和低空急流的作用十分显著。低空急流生成于热带气旋右侧,不断将低层高能暖湿空气向暴雨区输送,是暴雨区低空不稳定层结的建立者和维持者,再加上多支低层气流辐合,为暴雨的产生提供了充足的水汽条件和不稳定条件。另外,台风牵引西南季风北上,螺旋云系源源不断北上影响同一区域是暴雨产生的重要原因。     

西北区东部一次大暴雨过程的湿位涡诊断与数值模拟

利用绝热、无摩擦大气湿位涡守衡理论和NCEP(1°×1°)再分析资料,对我国西北区东部2005年7月1~2日大暴雨过程进行了分析。结果表明:700 hPa上副热带高压西侧强西南气流北上,在西北区东部与东移南压的西北冷空气形成强辐合,是造成西北区东部这次强降水的主要影响系统。在700 hPa等压面上湿位涡与辐合区域相对应的是,在西北区东部存在一个湿位涡正压项MPV1的正值区和湿位涡斜压项MPV2的负值区域,它们准确地指示了辐合区的范围及变化,暴雨出现在辐合区中或MPV1和MPV2的等值线密集区边缘上;对流层高低层正值MPV1可以指示对流稳定的冷空气的变化,而对流稳定度小的暖湿气流表现为小的正值(高层)或负值(低层),等值线密集带指示了降水的后界。用模式输出的高时空分辨率资料诊断暴雨发生期间各个暴雨中心的等熵面结构,表明用湿位涡理论可以很好地解释这次暴雨发生的局地特征。     

台风“彩虹”暴雨天气过程预报技术分析

利用常规气象观测、T639和EC产品资料及卫星云图,结合梧州多普勒天气雷达回波等资料,对2015年10月3~6日台风"彩虹"造成暴雨的成因进行分析。结果表明:(1)"彩虹"台风是副热带高压南侧的偏东南气流引导下西北行影响梧州的,台风结构对称,水汽充足,影响时间较长且偏南气流强盛是产生强降水的主要原因;(2)物理量场表明,强烈的上升运动和辐合条件水汽辐合是为梧州台风暴雨的提供了动力条件,而强烈的水汽辐合又为梧州台风暴雨的产生提供了充足的水汽条件。