超强台风“威马逊”近海急剧加强特征及诊断分析

利用NCEP/NCAR提供的全球客观分析资料对1409号超强台风“威马逊”近海急剧加强的特征进行了诊断分析。结果表明：南海较高的海表温度、中低层丰富的水汽净流入为“威马逊”增强提供了有利的能量条件;维持近22 h对流层深层、高层及低层介于0~4 m/s弱环境风垂直切变是“威马逊”两次以超强台风登陆的必要条件;台风中心附近对流层高层强烈辐散、中低层正涡度值的增大和正涡度柱向对流层上层的伸展导致“威马逊”急剧增强;“威马逊”台风急剧增强具有一定前兆性,急剧增强与环境风垂直切变及对流层中低层涡度值的响应时间分别为12 h和9 h。     

超强台风“威马逊”登陆期间近地层风速变化特征分析

利用1409号超强台风“威马逊”登陆广东徐闻期间勇士风电场观测数据,计算分析了“威马逊”风切变、湍流强度、阵风系数和风向等的时程变化特征,拟为沿海台风影响严重区域输电线路设计和风电机组选型提供参考依据。分析发现“威马逊”风切变指数相比年平均风速(即常态风)切变指数减小,随台风中心逼近和经过呈现先减小再增大的规律;台风中心过后风向回南之后,幂指数函数拟合较差。阵风系数呈现随高度增加而减小的趋势,该趋势在台风中心经过前较好地吻合幂函数,而在台风中心经过后吻合较差;各高度阵风系数以及不同高度之间的差值随台风中心逼近、风速增加而趋于减小,随台风中心远离、风速下降而缓慢增大。湍流强度随高度增加而减小,强风时段湍流强度较小且相对平稳,轮毂高度处湍流强度基本不超IEC-B类。测站位于台风中心路径右侧眼壁区时,所测风向随时间呈顺时针旋转。      

1409超强台风“威马逊”近海急剧加强特征及成因分析

运用实况资料、NCEP/NCAR六小时再分析资料以及2014年CMA热带气旋最佳路径数据集,对1409号超强台风"威马逊"近海急剧加强的特征及成因进行探讨分析,结果表明:高空华北槽东移,引导地面冷空气南下,副高西退略北抬,与"威马逊"形成了"东高西低"和"北高南低"的形势,增大两者间梯度,使"威马逊"强度加强;近海急剧加强24h内,台风暖心对称化结构加强,强暖中心往高低层扩展,低层偏南暖湿气流输送持续加强,对流层上层辐散不断增强,台风高层环流的西侧和北侧亦是辐散的大值区,台风西行北上的过程中利于其强辐散的维持和加强;台风中心正涡度柱急剧增大,并向对流层上层扩展,配合弱的垂直切变,利于台风的急剧加强;另外,物理量的分析也表明,"威马逊"近海急剧加强前24h内,台风环流附近大气层结不稳定度有增大的趋势。     

台风“威马逊”登陆后长时间维持原因分析

超强台风威马逊(1409)在华南三次登陆,登陆后减弱缓慢,带来了狂风暴雨和巨大的经济损失。利用NCEP再分析资料、CMABST最佳台风路径数据等资料,对"威马逊"长时间维持的原因进行天气学和动力学诊断分析,结果表明:(1)500hPa副高西伸发展,紧随着台风,副高和台风环流之间维持较强的气压梯度和水汽输送,有利于台风环流的维持。850hPa西南季风急流和越赤道气流合并卷入台风低压环流中,输送的水汽和不稳定能量是台风在登陆后衰减缓慢的重要原因。高空存在强流出气流,高层辐散抽吸作用有利于台风强度的维持和发展。(2)台风移向下游区域海温偏高、环境风垂直切变小、强盛水汽输送是台风强度维持的重要环境条件。台风登陆后涡度和垂直速度结构完整,减弱缓慢,利于台风环流的维持。台风移入的华南地区处于热力不稳定状态,有利于对流凝结潜热效率的增加和台风环流内对流活动的增强,从而有利于台风强度的维持。     

超强台风“威马逊”（1409）强度和降水特征及其近海急剧加强原因

利用常规观测资料以及海南省中尺度自动站资料、海口多普勒雷达产品、FY系列卫星云图和NECP 1°×1°再分析资料,分析了2014年第9号超强台风＂威马逊＂（1409）在海南岛登陆前后其强度和降水特征及其近海急剧加强的原因。结果表明：＂威马逊＂登陆海南省文昌市翁田镇时强度维持或略有减弱,登陆前其中心附近极大风速超过74 m·s-1,最低海平面气压899.2 h Pa,为1949年建国以来登陆我国大陆最强台风;＂威马逊＂从7月18日10时到当日15时登陆文昌前的5 h内,其中心附近最大风速增大了5 m·s-1,最低气压下降了20 h Pa,其超强台风量级从18日11时开始维持时间达17 h;＂威马逊＂眼壁回波造成的海南北部地区强降水具有降水效率高、对流发展不够强盛的混合性降水特征,而其螺旋雨带＂列车效应＂造成的海南西部地区极值降水则具有典型的对流性降水特征;西太平洋副热带高压、低空急流、西风槽和南亚高压是＂威马逊＂近海持续加强的主要影响系统;低层辐合与高层辐散、弱的环境风垂直切变和适宜的海面温度、深厚的暖涡是＂威马逊＂近海急剧加强的原因。     

利用两类雷达探测资料分析超强台风“威马逊”登陆期间结构演变特征

利用实时多普勒天气雷达、边界层风廓线雷达和自动站资料对超强台风“威马逊”第4次登陆广西沿海时台风结构的演变特征进行研究,结果表明：台风眼区气压呈“漏斗”形变化,具有气压低、风速弱、空气干而暖的特征;登陆过程中眼区保持圆形,半径约为30 km,是典型强台风结构;天气雷达径向速度大风区具有非对称性,右象限大于左象限;风廓线雷达水平风场能够精确、直观地描述台风不同部位经过测站时的垂直结构特征,从低层到高层风向先后经历了“东北风—东风—东南风—南风”的转变过程,风速整体上呈现随高度先增大后减小的特点,其垂直速度和大气折射率结构常数(C2n)能够很好地反映台风的结构及其云和气流的变化特征;两种雷达风场产品的风向一致,但是VWP产品的风速比风廓线雷达的要小,VWP产品出现无效数据时,可以用风廓线雷达产品作为补充。     

超强台风“威马逊”的地闪活动及大气电场特征

利用海南省气象局在海南岛内布设的地闪定位网、海口地区组网大气平均电场仪及雷达对超强台风"威马逊"过程的监测资料,分析了该过程在海南岛过境(2014年18日12时至19日12时)时陆地及附近海域的地闪活动的时空分布特征。闪电监测结果显示,18日18时起,发生的地闪数目开始增多,至18日22时达到顶峰,至19日8时以前仍保持较强的频数。地电主要发生在东方市境内及近海,最大密度值出现于洋面,达到了4.7次/km2(海面),陆地最大地闪密度为1.6次/km2。通过对地面电场的演变特征分析来看,嵌于台风外围雨带里的对流云具有三极性电荷结构特征,这与大部分常规夏季雷暴云具有一致性。     

超强台风“威马逊”(2014)云微物理特征的模拟与对比分析

采用中尺度数值模式WRFv3.5对2014年超强台风“威马逊”进行数值模拟。利用雷达、卫星、自动站逐时降水资料,对比单参数WSM6云方案和双参数WDM6云方案在模拟台风路径、强度、降水分布及水成物含量上的差异,分析雨滴粒子的谱型特征及微物理源、汇项对云中雨水含量的影响。与上海台风研究所的最佳路径数据对比显示,两方案均较好地模拟出了台风“威马逊”的移动路径,WDM6方案的整体路径误差更小;模拟的强度差异则较为显著,WDM6方案的海平面最低气压值偏高,强度偏弱。两方案模拟的累积降雨分布虽与自动站实测资料基本一致,但WDM6方案模拟的强降水概率偏高,弱降水概率偏低。两方案模拟的对流区雪、霰、雨水含量均大于TRMM卫星反演结果,且WDM6方案的对流云较多,总体雨水含量偏高;两方案均模拟出了雷达回波分布的整体特征,但眼区尺度偏大,WDM6方案在融化层以下缺少眼墙之外的弱回波区且大于39 dBz的强回波区偏多,同样显示了雨水含量（或尺度）偏大。由于WDM6方案为暖雨（云、雨水）双参数模式,对云滴活化、云雨转换及云、雨谱型有一定的改进,其能较合理地模拟出雨滴谱随台风发展的演变特征;模拟显示,云、雨滴的收集碰并及固态粒子的融化是雨水的主要源项,WDM6方案增加了云雨水自动转化率及雨水碰并云水率,导致该方案的空中雨水含量偏高,且随高度的降低快速减小;此外,由于WDM6方案使用简单的寇拉公式进行云滴活化,初始云凝结核数的变化即可造成雪、霰、云雨水含量的改变,故建议在具体大气气溶胶条件下,对方案中的云滴生成参数化过程做相应的调整。     

201409号台风“威马逊”天气特征的诊断分析

利用常规天气图资料、数值预报资料、自动气象观测站资料等,对201409号台风"威马逊"的过程影响特点进行简要分析,探讨其影响原因,以进一步提高对台风路径、台风暴雨预报机理的认识。副热带高压的强大和稳定,是"威马逊"稳定向偏西北方向移动的原因,异常活跃的南海季风和台风低压环流相互作用,成为长时间维持强降雨的关键;涡度场、散度场对降水的落区和降水发展趋势有很好的指示意义。     

超强台风“威马逊”近海加强与低频水汽输送的关系及前期信号

利用NCEP/NCAR再分析资料以及中国气象局上海台风研究所（简称上海台风所）整编的《热带气旋年鉴》,分析了超强台风“威马逊”在南海加强过程中水汽输送的变化特征,着重探讨台风强度变化与10~30 d低频水汽输送的关系,并从低频场出发寻找台风强度变化的前期信号。研究结果表明:（1）“威马逊”有两条主要的水汽通道,分别为孟加拉湾通道和南海通道,孟加拉湾通道的水汽输送强度大于南海通道;（2）“威马逊”近海加强与10~30 d低频水汽输送有紧密的联系。在热带低频系统作用下,孟加拉湾通道的低频偏西水汽和南海通道的低频偏南水汽在南海汇聚,为“威马逊”的增强提供了有利条件;（3）对于在海南岛东部登陆的台风,其登陆强度与超前5~7 d孟加拉湾通道的低频偏西水汽输送呈现显著的负相关,与南海通道的低频偏南水汽输送有较弱的负相关。若前期从两个通道截面流入的低频水汽输送通量位于低频振荡的谷值时,则有利于其后5~7 d台风在南海加强,反之减弱。      

广西沿海地形对超强台风“威马逊”影响的数值试验

以在广西沿海登陆的超强台风"威马逊"为研究对象。针对沿海山脉—十万大山,基于区域数值模式WRF3.4.1,开展敏感性数值试验。结果表明,WRF模式能够较好地模拟出台风移动的路径及降水的空间分布特征。十万大山山脉的存在有利于中低层的南北风在山脉周围抬升,而地形抬升作用是导致沿海发生强降水的有利条件之一。移除十万大山地形后,台风中心位置偏西,大气环流的改变使山脉周围水汽辐合减弱,此外,偏南气流由于没有地形的阻挡,因此向北发展,而地形造成的中低层抬升作用也随之消失。水汽辐合的减弱及地形抬升作用的消失共同导致十万大山周围降水减少,最大减幅可达到40mm。     

超强台风“威马逊”与“达维”进入北部湾强度变化对比分析

利用常规气象资料、NCEP 1°×1°再分析资料,采用天气学诊断分析方法,对超强台风＂威马逊＂（1409）和＂达维＂（0518）登陆进入北部湾前后强度变化特征差异进行对比分析,结果表明：（1）500 h Pa副高快速加强,850 h Pa季风急流和越赤道气流汇合卷入到台风环流中,台风移向的下游区域高低空（200—850 h Pa）垂直风切变小,南海北部海温偏高等是＂威马逊＂和＂达维＂登陆海南岛前在近海突然加强的有利条件。（2）从琼州海峡进入北部湾,摩擦消耗小,是＂威马逊＂进入北部湾后,强度下降小,仍维持超强台风级别的主要原因;而从海南岛中部西移进入北部湾,摩擦消耗大,是＂达维＂进入北部湾后,强度下降大,从超强台风降为台风级别的主要原因。（3）动能收支诊断分析显示,地形摩擦对动能的耗散主要集中在边界层内（800 h Pa以下）,＂威马逊＂在超强台风阶段耗散作用最大,进入北部湾之后摩擦耗散减小,而＂达维＂则因横穿海南岛进入北部湾动能的摩擦耗散较大。     

超强台风“威马逊”与“达维”进入北部湾强度变化的对比分析

利用常规气象资料、NCEP 1°×1°再分析资料,采用天气学诊断分析方法,对超强台风“威马逊”(1409)和“达维”(0518) 登陆进入北部湾前后强度变化特征差异进行对比分析,结果表明：(1) 500 hPa 副高快速加强,850 hPa 季风急流和越赤道气流汇合卷入到台风环流中,台风移向的下游区域高低空(200—850 hPa)垂直风切变小,南海北部海温偏高等是“威马逊”和“达维”登陆海南岛前在近海突然加强的有利条件。(2) 从琼州海峡进入北部湾,摩擦消耗小,是“威马逊”进入北部湾后,强度下降小,仍维持超强台风级别的主要原因;而从海南岛中部西移进入北部湾,摩擦消耗大,是“达维”进入北部湾后,强度下降大,从超强台风降为台风级别的主要原因。(3) 动能收支诊断分析显示,地形摩擦对动能的耗散主要集中在边界层内(800 hPa 以下),“威马逊”在超强台风阶段耗散作用最大,进入北部湾之后摩擦耗散减小,而“达维”则因横穿海南岛进入北部湾动能的摩擦耗散较大。     

台风“威马逊”近海加强及引发广西异常暴雨分析

利用MICAPS常规资料、中尺度自动站资料以及NCEP、ECMWF等数值预报产品资料,采用天气学诊断分析方法,对1409号超强台风"威马逊"近海加强、造成广西异常暴雨的成因进行分析。结果表明:1"威马逊"经过的海域温度异常偏高,西南季风急流增强,以及垂直风切变小,有利于"威马逊"近海加强;2"威马逊"与季风急流在海南文昌近海相遇,促使台风中心附近潜热能持续增大,暖心结构更趋于完整,是"威马逊"强度突然加强的重要原因;3充沛的水汽输送和水汽辐合、强烈的上升运动是造成"威马逊"异常暴雨的重要原因。     

超强台风“尤特”近海北翘的原因分析

利用每6 h 1°×1°的NCEP/NCAR再分析资料、FY-2E卫星云顶亮温资料和国家气象局提供"尤特"中心定位的经纬度资料,通过分析西太平洋副热带高压、风场和能量的变化,研究2013年第11号超强台风"尤特"近海发生北翘的原因。结果表明,副热带高压5 880 gpm线由西北-东南向转为南北向、西南气流的加强以及台风附近大风区和热力不对称结构引起"尤特"的引导气流发生改变,同时副热带高压5 860 gpm线断裂使得"尤特"在近海由原来西北向路径转为正北方向。"尤特"未来6 h的路径趋向于正的假相当位温、总温度、湿空气焓的差值中心。     

台风“卡努”登陆前强度突增天气成因分析

利用MICAPS资料6、h 1次的CIMSS资料和卫星云图资料,对台风“卡努”登陆前强度突增天气成因进行了分析。结果表明:当台风向高空槽靠近时,高空槽前的正涡度平流能增强台风上空的辐散,而且高空槽使台风上空产生明显的热通量辐散,把台风产生的热量迅速带走;当台风处于海上太平洋副高西南侧时,太平洋副高适当增强,可使副高与台风间的东南气流增强以及环境风场垂直切变减弱。由于上述原因,台风“卡努”登陆前强度突然增加。     

1409号台风“威马逊”预报技术分析

利用MICAPS常规资料和数值预报产品资料,对2014年7月18日～20日台风“威马逊”影响过程进行分析.结果表明:副高较为稳定,利于“威马逊”稳定西北移,移动方向和变压场的变化较为一致.“威马逊”影响广西期间,水汽来源充沛,为大范围暴雨提供了有利条件.EC、Japan、T639模式台风路径预报离陆地越近越准确,EC预报偏差总体小于T639和JAPAN模式;三种模式的24小时强降水落区与实况偏差比较一致,降水强度EC和T639与实况较接近,JAPAN明显偏小.     

“威马逊”和“海鸥”两个相似台风暴雨对比分析

利用NCEP/NCAR1°*1°再分析资料对台风“威马逊”和“海鸥”降水做了一个简要的对比分析,结果表明:两个台风影响期间,贵港均处在一个深厚的湿区,整层大气可降水量都比较大,大气层结很不稳定,造成了台风影响期间的降水.但是由于水汽的辐合主要集中在沿海地区,贵港水汽的输送较沿海明显偏小,不是很有利于暴雨的产生.     

台风“飞燕”登陆前后的运动特征

通过对2001年台风“飞燕”登陆前的雷达回波和地面加密观测资料的分析表明：兴化湾地形作用使微型小台风近海突然加速折向兴化湾移动，微型小台风在临近登陆时风速将出现跳跃突变，其隐蔽性的灾害特征突出。指出制作微型小台风登陆前风速的定时定量预报的必要性。     

超强台风“利奇马”登陆前后多模式降水预报评估对比分析

利用欧洲中期天气预报中心全球模式(ECMWF)、美国全球预报系统(GFS)、中国气象局全球区域一体化同化预报系统—全球数值预报系统(GRAPES_GFS)、上海区域中尺度数值预报业务系统(SMSWARMS)、以及浙江省中尺度数值预报业务系统(ZJWARMS)和浙江省快速更新同化预报系统(ZJWARRS)降水预报资料,开展了各模式对超强台风"利奇马"登陆前后浙江省强降水的预报性能检验评估。结果表明:(1)过程降水预报方面,ECMWF对降水落区预报表现最佳,但对降水极值中心强度的预报技巧较低; 3个区域模式各有优势,其中ZJWARRS和ZJWARMS对登陆点附近及浙西北强降水落区、强度的预报均与实况一致,SMSWARMS对几个强降水落区的预报也表现较好,但雨强偏弱。(2)对逐日降水预报技巧上,登陆前全球模式ECMWF、GFS评分较高,而临近登陆及登陆后区域模式表现较好;其中SMSWARMS、ZJWARRS和ZJWARMS在预报时效12 h内的大暴雨及特大暴雨的预报上有较大优势,尤其ZJWARRS对0～3 h大暴雨的预报技巧表现最为突出。(3)对强降水致灾地区(永嘉、临海、临安)的短时降水预报方面,ZJWARMS无论在落区还是强度预报方面均表现较好,ZJWARRS与之接近,对多个降水中心的预报方面可互为补充;SMSWARMS对降水中心的预报往往存在位置偏差且雨强显著偏弱;全球模式对致灾强降水的短临预报参考价值较低。(4)各模式对850 hPa水汽通量及辐合区的预报差异较大是导致"利奇马"预报降水差异显著的重要原因。对于浙江省级区域来说,ZJWARRS及ZJWARMS在强降水落区及强度的短临预报方面有显著优势。