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。     

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。     

台风威马逊(1409)强度与降水变化的相互作用

利用2014年7月10日00:00—19日18:00(世界时)热带降水测量(TRMM)卫星3B42降水估测数据以及ERA5再分析数据,结合傅里叶变换以及Liang-Kleeman信息流等方法,分析台风威马逊(1409)强度与降水变化的相互作用。结果表明:台风威马逊(1409)降水具有明显的非对称性,降水主要位于台风中心偏西一侧,在该区域台风强度与降水相互影响。相较于台风强度对降水的影响,由降水到台风强度的信息流减小接近1个量级,表明在两者的相互作用中,台风强度变化的影响占主导。在水汽条件上,台风强度的增强(减弱)导致台风中心西南侧水汽通量辐合(辐散)的增强,进而与该区域的降水建立联系。此外,台风威马逊(1409)移动过程中随着强度变化,南海以及西太平洋水汽通道均存在明显响应。在动力条件上,中低层垂直螺旋度强值中心主要位于台风中心西侧,台风强度的增强(减弱),导致台风中心西侧的垂直螺旋度绝对值增大(减小),一定程度促进(抑制)了该区域上升运动的发展,造成更多(更少)的水汽凝结致雨。     

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。     

影响广西电网输电线路的台风“威马逊”和“海鸥”环流特征分析

利用2008—2017年的台风路径、风雨强度及广西电网输电线路的台风灾情资料,分析了影响广西电网输电线路的台风特征及影响电网台风灾情的主要因子,并分析了影响较严重的1409号超强台风"威马逊"和1415号强台风"海鸥"的环流背景。结论如下:1)影响广西电网输电线路的台风强度主要是台风及其以上级别;第I类路径的台风更易对电网输电线路造成灾害;登陆时台风中心附近最大风速越大,通常在广西境内引起的最大风速就越大,同时过程暴雨站次数越多,灾害也越严重。2)台风"威马逊"和"海鸥"的环流形势具有多个共同点:生成后稳定地向西北移动,然后进入北部湾;生命史期间副高强盛,副高脊线维持在25°N附近;南海海温异常偏高;孟加拉湾水汽与南海水汽汇合,源源不断地向台风东南部输送;高层辐散、低层辐合结构配置良好,有利于台风的维持和加强。这些环流特征可对影响广西电网输电线路的台风预报提供有益的参考。     

强台风“海葵”(1211)近海急剧增强的数值研究

近海台风强度急剧增强是预报中的难点。使用新一代中尺度WRF模式对台风“海葵”(1211)近海强度急剧增强过程进行数值模拟,并对数值模拟结果展开分析,研究引起台风强度突变的可能机理及相应结构变化。模拟结果表明,台风“海葵”的急剧增强与低层水汽输入的突然增加以及有利的高、低层辐散、辐合流场配置密切相关,且在“海葵”台风强度迅速增强的前6 h其高低层辐合、辐散流场呈现同时增强。台风结构变化的分析表明,在台风急剧增强时段台风结构趋于对称化,且低层眼壁范围小,高层眼壁范围向外扩展。伴随着台风强度增强,径向风速和切向风速也处在增大过程中,特别是台风急剧增强阶段,径向风速和切向风速增大更明显。另外,暖心强度逐渐加强,且暖心范围明显扩大并向低层扩展。同时随着台风强度的增强,垂直上升运动也逐渐增强。台风的这些结构变化都有利于其强度的维持和发展。      

1604号台风“妮妲”近海加强垂直结构的诊断分析

1604号强台风"妮妲"(强台风级)于2016年8月2日03:35在广东省深圳市大鹏半岛登陆。采用中央气象台台风强度路径数据、NCEP/NCAR 1°×1°再分析资料,计算出台风"妮妲"中心附近的环境风垂直切变、相对涡度垂直切变、垂直速度、水汽通量等物理量,结果表明:1)台风"妮妲"具有明显的近海加强特征;"妮妲"中心附近存在呈纬向分布的垂直切变密集带,登陆前12~0 h密集带接近最密程度,"妮妲"中心垂直风切变平均值减小,台风强度增强,垂直风切变平均值增大,台风强度维持。2)"妮妲"中心附近相对涡度垂直切变增大,台风强度增强,相对涡度垂直切变减小,台风强度维持;"妮妲"中心附近垂直速度增大,台风强度维持或增强。3)"妮妲"中心上空的1 000~850 h Pa之间存在最大水汽通量净入流区。     

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。     

相似路径台风“派比安”（2006）和“威马逊”（2014）前部飑线过程对比分析

利用常规观测、雷达资料和NCEP 1°×1°再分析资料,对路径相似台风"派比安"(2006)和"威马逊"(2014)的前部飑线过程进行对比分析。结果表明,地面辐合线和边界层辐合系统为台前飑线的发生发展提供了必要的动力条件,持续强盛的东南急流提供了充足的水汽和能量输送。低层暖、高层冷且具有较大垂直温差的特征为台前飑线的形成提供了有利的热力不稳定条件,而强的CAPE积累和释放有利于对流强度的加强。高空槽并入台风倒槽有利于延长飑线的生命史。台前飑线从垂直风切变相对较弱的区域移入较强的区域有利于其组织和发展,反之则不利于其组织和维持。台前飑线移动路径前方存在水汽辐合有利于其发展,反之则不利于其维持。     

台风“黑格比”（2004）近海急剧增强特征及成因分析

利用热带气旋最佳路径数据集、FNL全球再分析资料、FY-2G卫星TBB资料和日本气象厅海温资料,对“黑格比”台风近海急剧增强特征和成因进行了分析。结果表明：“黑格比”台风呈现出明显的非对称性结构特征,对流发展主要位于台风中心东侧,导致其东侧云顶亮温更低、垂直上升运动更强;随着“黑格比”强度急剧增强,其正涡度区和暖心高度不断向上伸展,涡旋特征和暖心结构均得到加强;高层强烈辐散、低层强烈辐合的高低空散度配置增强了台风中心附近的垂直上升运动,这是“黑格比”急剧增强的原因之一;在“黑格比”急剧增强期间,东西两侧上升运动区逐渐合并下移,对流发展高度有所下降,台风结构趋于紧实;“黑格比”强度突然增强与南亚高压、副热带高压强度及位置变化关系密切;较弱的环境风垂直切变（基本小于10 m/s）、高海温（29℃以上）、有利的高层气流流出条件和强烈的低层水汽输送为“黑格比”强度突然增强提供了有利的环境条件。     

超强台风SANBA发展演变过程中涡度及环流收支的诊断分析

台风的增强过程与气旋性涡度的急剧发展相伴。使用滑动平均的空间滤波方法对WRF模式的模拟结果进行尺度分离, 进而诊断分析台风SANBA突然增强过程中垂直涡度及环流的发展演变特征。结果表明, 台风突然增强的过程中, 眼壁区上升速度增大, 暖心结构增强, 同时垂直涡度迅速增强。当SANBA从热带风暴发展为强热带风暴时, 对流层低层辐散辐合及垂直速度分布的不均匀对台风涡旋结构的增强强度相当, 在台风内部以增强区域为主同时与减弱区域交错分布; 当SANBA发展增强为强台风时, 对流层低层的散度项与倾斜项在台风中心附近均表现为强的正中心, 台风低层径向入流的增强导致低层辐合加强对台风的增强起到主要作用。台风中心区域平均环流强度随台风的不断增强而不断增大, 且从900 hPa高度不断向高层发展, 其中环流方程中的EED/EET项的发展变化可以表征台风发展初期散度项和倾斜项的主要变化。      

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.     

不同强度台风相伴随的内陆台前飑线对比分析

本文应用多种常规观测资料和非常规观测资料,以两个强度差异较大的台风(201409号台风威马逊和200606号台风派比安)在内陆造成的台前飑线为研究对象,从飑线产生的实况、大尺度环流背景及飑线不同阶段进行分析,重点以飑线初生阶段的环境条件和成熟阶段的地面中尺度特征、垂直结构进行对比分析。分析结果表明:(1)"威马逊"飑线主要是台风倒槽和副热带高压(以下简称"副高")的相互作用引起的;而"派比安"飑线则是由台风倒槽、副高、西风槽相互作用引起的;两次过程副高位置的不同造成台风外围东南急流位置的差异,"派比安"飑线过程中东南急流更有利于飑线的持续。(2)飑线初生阶段,充沛的水汽来源、明显的条件不稳定、不稳定能量的积累、对流抑制能量的减小均为飑线的初生提供了有利的条件,地面辐合线使得离散的对流单体组织发展成飑线;而水汽条件、地面辐合线位置的差异导致了两次飑线初生位置的不同;对流有效位能(CAPE)、对流抑制位能(CIN)差异预示着"派比安"飑线过程对流发展潜势强于"威马逊"飑线过程。(3)飑线成熟阶段:由地面温压场特征分析出"派比安"飑线冷池中心比"威马逊"飑线更明显;垂直动力结构更有利于强对流的产生和发展。(4)西风槽底部和台风倒槽顶部在湘北的结合,使得已衰减的"派比安"飑线再次增强发展形成Ⅱ阶段飑线。(5)和以往研究的西风带飑线相比,这两次飑线过程并没有分析出那么强的"雷暴高压"、正变压,但有冷池、明显的温度梯度、气压梯度,低层的垂直风切变主要是由风的方向变化所导致。     

冬季登陆我国的0428和7427号台风过程的冷空气作用和水汽特征

应用NCEP/NCAR再分析资料,对冬季登陆我国的0428和7427号台风过程的冷空气作用和水汽特征进行了研究,结果表明：在初冬季节,东亚大槽引导的冷空气可以到达热带洋面的台风外围;台风与出海高压相向而行, 外围气压梯度增强对台风强度的加强和维持起作用;弱冷空气在低层侵入仍在温暖海面上的台风,气旋扰动加强使台风加强;当强冷空气侵入台风中心中层时会破坏其暖心结构,使其填塞消亡。台风生成于水汽通量辐合带内,其生成和发展引起水汽汇合的扰动,加强水汽的辐合,使水汽辐合带加强;一旦台风脱离水汽辐合带后,不能继续获取大量水汽,则会逐渐减弱消亡;冬季台风过程没有强的水汽输送带。     

弱垂直风切变下台前飑线不同发展阶段的热、动力特征分析

以2014年7月18日09号超强台风"威马逊"影响期间,发生在湘赣地区的一次台前飑线过程为例,讨论了在垂直风切变明显弱于中纬度飑线情况下台前飑线的生成与发展机制。研究表明:1)在飑线初生阶段,弱垂直风切变与较弱冷池相平衡使得飑线垂直发展,其前部上干冷下暖湿的不稳定环境条件是其发展加强的热力因素;台风倒槽右侧风向水平切变、飑线前侧的阵风锋是其发展的动力条件。2)在飑线成熟阶段,飑线后侧的地面冷池范围变大、强度变强,导致飑线前方的水汽及能量补给减弱;同时飑线后部中层干冷空气入侵加强,飑线上升气流向冷池方向倾斜,垂直抬升条件减弱,不利于台前飑线的发展维持。成熟阶段的这两个特点表明台前飑线由盛转衰。3)在飑线消散阶段,由于飑线远离台风,台风的影响减弱,导致台前飑线水汽和动力条件不足,从而消亡。     

2012年10号台风“达维”强度维持和变化机制分析

通过分析1210号台风“达维”的路径和强度等发现,“达维”以台风强度登陆长江以北首先与副热带高压以及台风“苏拉”有重要关系;其次与动力因子有关,低空急流的风速增大和连通带的变长、环境风垂直风切变减弱、对流层高层的强的辐散中心和对流层低层的强的辐合中心以及对流层低层的正涡度中心变强,这些动力因子的变化导致了“达维”在海上强度的增强或维持;还与热力因子有关,较高的海表温度、对流层低层的水汽通量和水汽通量散度增强,也有利于“达维”强度的增强或维持。     

“达维”以台风强度登陆长江以北的原因分析

通过分析1210号台风达维的路径和强度等概况发现：达维在登陆之前北上的过程中强度基本保持增强的趋势,是1949年以来首个以台风强度登陆长江以北的台风。从环境场和海洋等方面对这个现象进行了初步研究,结果表明：达维以台风强度登陆长江以北首先与副热带高压以及台风苏拉有重要关系,其次与动力因子有关,低空急流的风速增大和连通带的变长、环境风垂直风切变减弱、对流层高层的强的辐散中心和对流层低层的强的辐合中心以及对流层低层的正涡度中心变强,这些动力因子的变化导致了达维在海上强度的增强或维持。还与热力因子有关,较高的海表温度、对流层低层的水汽通量和水汽通量散度增强,这些热力因子也都有利于达维强度的增强或维持。     

对流非对称台风"天鸽"(1713)近海急剧增强成因分析

利用欧洲中心ERA-Interim逐6 h再分析资料(水平分辨率0.125°×0.125°)、NOAA逐日海表温度资料(水平分辨率0.25°×0.25°)、日本HMW8卫星逐时黑体亮温TBB (水平分辨率0.05°×0.05°)资料对对流非对称台风"天鸽"近海急剧增强原因进行了分析。结果表明:(1)"天鸽"是在其对流呈非对称分布的前提下发展起来的,近海急剧增强过程其对流也呈非对称分布。"天鸽"强度增强时,TBB一波非对称振幅逐渐减小,非对称程度减弱。(2)南海北部28.5～30℃异常偏暖的海表温度有利于"天鸽"快速增强,是"天鸽"近海急剧增强的原因。(3)"天鸽"近海强度变化与南亚高压、副热带高压的强度变化呈正相关系,"天鸽"近海急剧增强发生在200 hPa南亚高压加强东移,同时500 h Pa副热带高压加强西伸、低层西南季风加强的有利条件下。200 hPa南亚高压反气旋环流加强东移导致台风上空向西南方向出流加强,台风中心南侧高层辐散与低层辐合的显著加强及其导致的非对称分布的强对流的发展,是"天鸽"急剧增强的重要原因之一。200hPa南亚高压加强东移与低层西南季风加强同步导致环境风垂直切变明显增大,对"天鸽"内的对流分布和台风强度均有重要影响,环境风垂直切变低于阻碍台风发展的阈值(12.5 m·s~(-1))是台风急剧增强的一个重要条件。(4)"天鸽"强度的快速加强与副热带高压加强西伸和西南季风加强造成的台风内部的非对称环流结构密切相关,"天鸽"水平风速的非对称分布导致台风中心附近正涡度增大,水平风速非对称分布变深厚引起台风中心附近正涡度大值区向对流层中上层伸展,也是"天鸽"急剧增强的重要原因。     

两次严重影响湖南的登陆台风水汽场特征数值模拟

针对造成湖南省特大暴雨过程的"碧利斯"和"圣帕"两次台风,利用气象、水文加密观测资料及NCEP再分析资料,结合中尺度数值预报模式AREM的模拟结果,对它们独特的水汽场特征进行了对比分析.结果表明:这两次台风的共同特点是有两条主要水汽输送通道,即与西南季风相联系的偏南风水汽通道和与台风低压环流相联系的偏北风水汽通道;凝结降水的水汽主要来源于低层风场辐合和水汽平流,并通过局地垂直运动再将其输送到中高层;在湘东南强降水区上空始终存在强的水汽水平辐合和水汽垂直输送,比较而言,"圣帕"台风暴雨区上空水汽通量更强,但水汽通量辐合强度却小于"碧利斯"台风,水汽辐合层也不及后者深厚,但前者由于自身旋转性强,低压环流中心南部的切变较长时间维持,并自东向西转动,使得强降水持续时间更长,过程雨量更大,影响范围也更大."碧利斯"水汽主要源地较"圣帕"更加偏南,水汽辐合更强,与南海季风的相互作用更显著,降水时段集中,局部地区短时间内的降雨强度甚至超过了"圣帕".     

“西马仑”与“海贝思”台风特大暴雨对比分析

利用常规气象观测资料、NCEP再分析资料、卫星云图和雷达回波等资料,采用多种物理量诊断分析方法,对路径相似、在闽南地区产生特大暴雨的1308号台风"西马仑"和1407号台风"海贝思"的环流形势特征、云系结构特征及水汽、动力、热力条件进行了对比分析。结果表明:"西马仑"的过程特点是雨强大、降水时间集中,而"海贝思"的特点则是雨强小、降水时间长;"西马仑"云系结构紧密,属中尺度对流云团降水,而"海贝思"云系结构松散,其外围的螺旋云带产生的列车效应是产生特大暴雨的重要原因;两个台风都具有低空急流、风速辐合、低层辐合高层辐散流场等有利于产生特大暴雨的环流形势特征;两个台风都存在低空偏东风和偏南风急流,两支急流为暴雨区提供了充足的水汽条件,低空急流较强的时段与强降水时段相对应;台风中心附近强辐合辐散区的建立和维持是产生特大暴雨重要的动力条件,水汽辐合区的面积和强度与暴雨区范围和降水强度相吻合;垂直速度大值区的维持时间与强降水的维持时间相一致;垂直速度、假相当位温和水汽通量散度的增大和减小,可作为降水增大和减弱的重要依据之一;暴雨区主要落在700 h Pa螺旋度场大值区内,所以螺旋度分析可为台风暴雨落区预报提供参考依据。