1614号超强台风“莫兰蒂”在浙江沿海降水预报偏小的原因

通过对1614号超强台风“莫兰蒂”在浙江沿海降水预报偏小的原因进行回顾,同时基于美国NOAA HYSPLIT4模式,对“莫兰蒂”水汽来源进行轨迹聚类,针对不同路径来源的水汽在“莫兰蒂”浙江沿海降水中的贡献差异进行定量分析,结果表明:数值模式对“莫兰蒂”路径预报偏西、降水预报偏小,直接影响了主观预报服务中降水强度和落区的判断,而数值产品对中纬度环流作用和浙江沿海台风倒槽的预报出现偏差,同时对1616号台风“马勒卡”路径预报偏东,导致主观预报忽略了“莫兰蒂”与其他天气系统的相互作用,影响了对降水动力和水汽因子的判断,也是降水预报偏小的原因之一。“莫兰蒂”水汽输送有3支气流,分别来自东北、东南和偏南洋(海)面,后2支气流为主要水汽来源,浙北沿海以东南向水汽输送最重要,对水汽和降水贡献高达70%以上,表现出1616号台风“马勒卡”对“莫兰蒂”在浙北沿海降水的重要作用,而浙南沿海台风本体的偏南气流与“马勒卡”的东南气流的水汽输送作用相当。可见台风降水预报中,需要密切关注台风环流与其它天气系统以及双台风间的相互作用。      

两例相似路径台风降水差异的成因及预报分析

2016年超强台风“尼伯特”和“莫兰蒂”的路径极为相似,登陆福建北上途经太湖流域后入海的路径也几乎重合,但太湖流域出现的降水却迥然不同,前者仅造成了太湖流域个别测站的暴雨-大暴雨,后者则出现大范围暴雨-大暴雨。利用常规气象观测资料、多普勒雷达资料、中国气象局的台风最佳数据集及美国国家环境预报中心（NCEP）提供的再分析资料等,对两个台风登陆后的环流背景、台风结构特征等进行了对比分析。结果发现：“莫兰蒂”登陆后的低压环流结构保持良好,北上过程中与外围浅层冷空气的相互作用明显,海上水汽输送通道畅通,台风倒槽导致太湖流域大范围暴雨-大暴雨;“尼伯特”登陆后迅速减弱,环流结构出现“空心化”,水汽输送弱,高层弱冷空气与台风残余低涡的叠加触发局地短时强降水,未能导致太湖流域大范围暴雨。从预报回顾看,模式对登陆台风北上过程中强度预报过强是导致“尼伯特”在太湖流域风雨预报过度的主要原因。3 d以上的中期台风降水预报中,经验概念模型与模式集合预报结果的相互印证,有利于得出比模式确定性降水预报更合理的预报结论。     

秋季台风“纳沙”大范围暴雨的机制研究

利用T213、ECMWF数值预报资料和热带气旋历史资料,对1117号强台风“纳沙”造成广西持续大范围暴雨的成因进行分析,造成广西大范围暴雨的主要原因是:“纳沙”登陆后,副热带高压强大,台风环流与副热带高压之间气压梯度增大,其右侧辐合加强,深厚偏东气流给台风输送了大量的水汽和能量,西南风急流与副高西侧强东南气流形成辐合,北方冷空气从低层南下,东北风与台风后部的东南风形成切变产生对流降水;加上台风自身带来的降水、急流降水以及冷空气入侵降水三部分相接,组成了“纳沙”影响期间的持续性强降水过程.     

1617号鲇鱼台风登陆后引发不同性质暴雨的成因对比分析

2016年9月28日1617号台风"鲇鱼"登陆后由台风本体环流和外围环流引发了不同性质的暴雨,这是本次秋季登陆台风暴雨预报的难点。利用常规气象观测资料以及NCEP的1°×1°再分析资料等,对不同性质暴雨的成因进行了诊断对比分析。结果表明:浙江东南部对流性降水和江西南部稳定性降水的大气层结结构具有明显的差异。中高纬度低槽距离台风较远,冷空气主要从低层入侵台风西北侧,破坏台风低层的暖心结构。台风外围中层干冷空气随东南风向浙江东南部输送,并叠加在低层暖湿气流之上,形成上冷下暖的不稳定层结,同时在对流层上层有干冷空气下沉至台风环流中下层(干侵入),导致浙江文成附近出现了局地特大暴雨。江西南部由于低层被湿冷空气占据,层结较为稳定,降水发展平缓。低空东南急流为台风外围环流暴雨提供了充足的水汽,浙江东南部地形对降水起到了增幅作用。不稳定层结及中层冷空气的输送对对流性暴雨的激发作用可以为登陆台风降水性质和强度预报提供参考依据。     

2013年“苏力”与“潭美”相似路径台风大暴雨落区差异分析

以2013年两个路径相似但大暴雨分布有较大差别的台风“苏力”和“潭美”为研究对象,从台风结构及其动力、水汽等方面讨论了它们的降水条件差异,结果表明:台风登陆过程中,“苏力”结构发生南倾是造成台风南侧大暴雨产生的主要原因;副高南侧弱东风气流导致“苏力”北侧水汽辐合上升运动较弱,水汽辐合呈现南强北弱的分布;流场垂直运动南强北弱的不均分布是台风环流南侧大暴雨产生的有利动力条件;台风受南亚高压的东南侧东北气流影响,二者的相对位置,有可能影响到台风辐合区随高度向南倾斜和高层辐散场南强北弱的分布,从而对台风暴雨南强北弱的分布产生重要影响;中层弱冷空气侵入台风环流西南侧,对台风南侧暴雨增幅起重要作用。台风“潭美”结构对称,低空西南与东风两支急流将充沛水汽汇合于台风环流北侧,副高南侧东风急流的增强和闽东北地形抬升对台风北侧暴雨的增幅作用十分显著。台风位于南亚高压东环的西南侧,受偏东气流的分流辐散影响,“潭美”辐合中心随高度北倾和中层弱冷空气侵入台风环流北侧,也是促进台风北侧暴雨增强的原因。      

冷空气入侵台风“灿鸿”引发的东北暴雨分析

利用常规观测资料与NECP再分析资料,对2015年在朝鲜半岛登陆北上9号台风"灿鸿"导致东北东部出现较大范围的暴雨和大暴雨天气进行分析。结果表明,此次降水过程是由减弱变性的台风环流与中高纬度弱冷槽结合发展产生,冷空气从低层进入变性台风北部,在地面上表现为中高纬低压减弱合并到变性台风中,使台风登陆后强度减弱较慢,且北部有所加强,因此在其北部出现较大范围的暴雨、大暴雨;变性台风北侧的低层冷暖平流交汇,导致该区域出现低层辐合、高层辐散和较强的上升运动,是本次降水的动力因子;冷空气从低层进入台风环流,低层为冷平流,高层为暖平流,大气层结相对稳定,因此本次降水过程中对流较弱,以连续性降水为主;本次暴雨水汽来源分为两部分:台风本身携带的大量水汽和日本海的水汽输送,二者为本次暴雨提供充沛的水汽条件;另外,地形在动力作用和水汽输送过程中也起到了重要作用。     

相似路径台风“杰拉华”和“海葵”降水差异成因分析

利用常规资料、卫星云图和NCEP 1°×1°再分析资料,对"杰拉华"(2000)和"海葵"(2012)两个路径相似但造成的降水有明显差异的台风进行对比分析。结果表明,登陆后台风环流维持的时间和强度是造成两次不同降水的主要原因,台风登陆后减弱快,维持时间短,则降水弱;反之,则降水强。台风登陆前及登陆时相对副热带高压位置是否孤立等环流背景决定了台风维持时间及降水强度。台风与海上季风气流连接,低层环流强使其南侧偏南气流强盛,移速慢、上升运动强均对降水有重要贡献。台风降水与海上水汽通道是否阻断有重要关系,且与其南边界、西边界水汽输入有很好的对应关系,北边界水汽对于降水影响不大。     

2016年三个相似路径台风影响江西的暴雨落区差异成因

利用常规气象观测数据、台风路径资料和FNL再分析资料,对2016年三个路径相似台风(01号Nepartak、14号Meranti和17号Megi)在江西的暴雨落区差异进行分析。结果表明:三者移动路径相似,登陆后副热带高压强度、水汽输送条件、台风与冷空气结合等差异共同导致在江西暴雨落区不同。台风Megi在江西形成暴雨范围最广,Nepartak次之,Meranti最小。台风Megi登陆后江西地区水汽通量和天气尺度上升运动最强,天气尺度持续稳定性降水以及后期台风环流与低层冷空气相结合,导致降水累计值最大。台风Nepartak影响江西期间无冷空气与之作用,形成的降水以中尺度对流性降水为主,强的对流有效位能释放加剧中尺度对流上升运动,造成以短时强降雨为主的暴雨。台风Meranti影响时江西东北部天气尺度上升运动相对前两者较弱,影响时间相对较短,形成的暴雨较前两者偏弱。     

2016年01号台风“尼伯特”对一次梅雨期降雨影响的数值试验

本文应用分段位涡反演方法和中尺度WRF模式研究了2016年01号台风“尼伯特”对一次梅雨锋降水的影响,研究结果表明:减弱（增强）台风之后,降雨区的水汽通量增加7.34%（减少6.67%）,动能增加7.78%（减少5.36%）,对流有效位能增加6.66%（减少5.71%）。江淮地区降雨量出现累积降雨量增加10.21%（减少8.13%）。台风“尼伯特”在其加强、靠近中国大陆的过程中,迫使西太平洋副热带高压（简称副高）北抬东撤,阻碍了沿副高边缘输送至江淮地区的水汽和热量,间接导致该地区降水显著减少至消失;此外台风增强过程中,本体环流对于水汽和能量的消耗增大,导致孟加拉湾输送至江淮降雨区的水汽和能量的减少,直接导致梅雨锋降水过程中止。     

台风“风神”路径、强度及引发江西降水诊断分析

利用NCEP 1°×1°再分析资料、T213分析资料和常规观测资料,从水汽条件、热力条件、动力条件等方面,对2008年第6号台风“风神”路径、强度变化的原因,及其对江西的影响进行分析。结果表明,台风路径与副高的强度和位置变化密切相关,台风移动方向与风场结构中强风速的风向一致。台风在海上强度减弱主要与水汽来源不足有关,登陆后还与冷空气侵入暖中心有关。由于强度减弱且西南季风不强,造成水汽来源不足,从而导致“风神”没有给江西造成大范围暴雨天气。其中的局地强降水天气发生在台风环流高能梯度锋区,这主要是由于干侵入引发对流性不稳定造成的。     

一次台风远距离暴雨中的干侵入分析

利用常规观测资料和NCEP再分析资料,对2008年7月17—19日发生在山东地区的台风远距离暴雨过程进行了观测分析和模拟研究。结果表明:降水期间有来自中高层的干冷空气的侵入,主要有两种表现形式:对流层顶附近向下的干空气侵入和对流层低层由西北向南的干空气侵入。干侵入存在于300~600 hPa之间,高层略微落后于低层,不利于对流不稳定的发展。但干冷空气侵入使得等相当位温面倾斜,有利于条件性对称不稳定的发展。干侵入使原来不饱和湿空气出现饱和,有利于降水增幅,雨区始终位于500 hPa干区前沿。高层正位涡扰动沿相当位温密集带向低层输送,500 hPa位涡高值区与降水有较好的同位相关系,对降水的发展和移动有一定的指示意义。     

华东登陆热带气旋降水不同分布的对比分析

利用CMORPH降水资料，将热带气旋（TC）登陆后的降水分为路径左侧降水（L型）和右侧降水（R型）两类，并针对登陆华东地区TC的 L型和R型降水的大气环流场、环境水平风垂直切变以及台风环流内的动热力条件进行对比分析，结果表明:2005～2014年间登陆华东地区的20例TC中包括12例L型和8例R型。总体来看，大气环流因子对于登陆华东TC降水分布起主要作用。L型降水TC高层南亚高压主要呈纬向带状分布，在登陆过程中路径左侧维持偏东风高空辐散气流，中层西风槽偏东，西太平洋副热带高压（简称副高）偏南，环境水平风垂直切变指向西南。R型降水TC高层南亚高压断裂，呈经向分布。TC路径左侧风场较均匀，右侧东南风高空辐散气流明显。副高的位置偏北呈块状，同时环境水平风垂直切变指向东北，有利于路径右侧降水。台风环流内，低层冷暖平流输送以及水汽辐合与降水落区也有较好对应关系。L型TC低层暖平流的输送使TC西南象限低层增暖，大气稳定度降低。同时水汽辐合区也主要位于西南象限，有利于TC路径左侧降水。而R型TC副高位置偏北可将南侧的东南暖湿气流向台风环流更西部输送，东北象限维持暖平流，有利于路径右侧降水发生。     

移出型西南涡与我国中东部降水的关系

利用常规观测资料、逐日降水和NCEP再分析资料等统计2007—2017年5—7月西南涡共计199例,其中110例移出源地发展。在移出型西南涡中有66例沿偏东路径移动,占比60%;东北路径西南涡约占28.2%;东南路径西南涡仅占10.9%。移出型西南涡与我国中东部降水具有密切关系:偏东型有利于沿江地区降水增多;东北型使江北大部分地区降水增加;东南型有利于华南地区降水增加。偏东型和东北型西南涡中心路径与雨带走向近乎平行,但存在不同程度的偏移,造成偏移差异的直接原因在于低涡北侧是否有降水。研究表明:当高空无干冷侵入时,低涡南侧偏南风越强,北侧空气湿度越大,北侧低空有偏东气流将有利于北侧空气抬升产生降水;当高空存在干冷侵入时,若北侧低层有一支湿润的偏东气流,二者叠加形成对流不稳定,也有利于降水。     

冷暖空气入侵对西南低涡发生发展影响研究

本文采用WRF模式模拟了2008年7月20~22日四川省一次由西南涡活动引发的大暴雨过程,并分析了对流层中层至中低层冷/暖空气入侵在西南涡发生发展过程中的作用,研究结果表明:冷/暖空气从北部入侵会改变对流层中、低层流场,当降低模式北边界温度,增强西北气流南下,致使四川省上空没有形成西南涡,取而代之为一深槽,同时雨区内上升运动减弱、低层辐合减弱,对流层中层温度增加、比湿略减小,雨区集中在深槽附近,雨区范围和强度都显著减弱且小于控制试验。增加模式北部温度引起北部东北气流向南输送,低值系统南移,增温促进了周围空气向降水中心辐合,增强了中低层大气的辐合上升运动,对流层中、中高层增温,雨带南压,雨区强度显著增强且大于控制试验。降低或增加模式西边界温度对流场、低涡强度和位置影响相对较小,降温使得低涡位置偏北、对流层风速增强与减弱区交替分布;增温使得低涡偏东、对流层中层至中低层风速减弱高层风速增强,二者对降水落区影响亦较小,对大暴雨中心强度有不同程度影响。      

2019年6月下旬中昆仑山北坡两场强降水对比分析

利用常规气象探测资料、NECP和EC高时空分辨率再分析资料,对2019年6月25日和28日出现在中昆仑山北坡两场强降水过程进行分析。表明：25日过程范围大、持续时间长的强降水,28日为分散、对流性强降水;两场天气过程影响系统有高空急流、中层低值系统、低层辐合线;25日强降水系统移动缓慢、冷空气从东西两侧进入昆仑山北坡,同时西太副高西侧西南风将大量水汽输送至昆仑山北坡,低层存在偏东和偏北、偏西风辐合;28日强降水低值系统移动迅速、对流层有逆温和不稳定,午后升温和低层弱辐合、山前偏北风是对流触发条件。中高层偏西偏南风水汽输送至昆仑山北坡上空,在低层合适的风场将水汽输送汇集到昆仑山北坡是强降水的关键,25日水汽输送强度和厚度明显强于28日。地形对于降水作用表现在热力和动力两方面。     

卫星导风资料所揭示的对流层上部环流形势与我国夏季主要雨带之间的关系

综合运用1998—2002年的降水资料和卫星导风资料, 统计分析了对流层上部的流场特征, 证实我国夏季出现重要降水过程时, 对流层上部存在3种特定的环流形势:我国南方雨带上空, 在对流层上部常伴有一个反气旋脊, 是中心位于青藏高原上空的反气旋向东的延伸, 强降水区位于该反气旋脊线和副热带西风急流之间的气流辐散区或脊线南侧热带东风的速度辐散区里, 以6—7月在我国长江流域和华南地区较为多见; 强降水区位于我国东部沿海对流层上部不对称反气旋外流区的西侧、高空变形场东侧, 常见于7—9月下旬; 强降水区位于高空槽前的西南气流里, 这种流型以7—8月时在我国30°N以北地区居多。     

台风“利奇马”不同区域降水极端性特征及成因分析

利用常规气象观测资料、卫星及雷达拼图以及NCEP分辨率为1°×1°的再分析资料,对浙江和山东两个区域不同的极端降水特征及其成因进行诊断对比分析。结果表明:浙江极端降水表现出“高效”的热带降水系统特征,山东极端降水是一次长时间,中等强度的“大陆锋面型”降水。台风近海对称性和对流明显增强;同时,其西北行移速较同期台风偏慢,导致行进方向上长时间受螺旋雨带影响;受超强台风厚实云墙影响,登陆前后浙江等地风雨激增;另外,双台风及沿海山地地形对浙江降水有增幅作用。而山东地区主要受台风北侧稳定维持倒槽和西风槽结合影响,出现极端降水。敏感性分析发现山东降水和台风“第一象限”低层偏南急流强度相关性好,而台风环流持续维持、高度场的密集梯度及降水的潜热反馈共同导致低层急流(>20 m·s-1)长时间维持;同时,西风带高空槽和台风倒槽势力相当,形成稳定“锋区”;锋前多条带状对流持续向北发展,形成“列车效应”;后期冷空气侵入台风中心后山东北侧依然维持较好环流配置。上述条件共同维持了山东地区持续性的较强“锋面降水”。副高、西风槽及台风环流的强度对比是本轮台风降水预报的关键因素。     

干空气侵入对河南省2006年1月18-19日暴雪形成的作用

利用NCEP再分析资料和常规气象观测资料,分析了2006年1月18-19日发生在河南省的一次暴雪过程,结果表明,这次暴雪过程中存在干侵入现象。干侵入的发生发展对暴雪过程具有重要作用:干侵入沿相当位温密集带向下向北传播,引起对流层低层气旋性涡度发展,增强辐合上升运动,导致降水的增强;高层干冷空气向下注入,引起温度场扰动,在对流层中低层形成逆温层,有利于暴雪天气的发生;高空急流入口区北侧的下沉运动为对流层高层干空气和高位涡的下传提供了动力条件。     

台风“潭美”(2013)影响江西期间的路径和降水诊断分析

利用NCEP 1°×1°再分析资料、常规气象观测资料、数值模式预报资料、多普勒天气雷达产品等,针对台风"潭美"(2013)登陆后影响江西的移动路径变化和强降水过程,从大尺度环流背景、物理量场等方面进行了诊断分析。结果表明:1)台风的移动路径与副高变化有关,由于受副高南缘的偏东南气流影响,其中心向西北偏西方向移动,进入江西后受副高阻挡逐渐转为偏西和西南偏西方向,因此强大的副高是影响"潭美"移动路径变化的重要系统。2)"潭美"登陆后,中心附近的风速分布表现出明显的不对称结构。随着其向偏西方向移动,大风速区呈逆时针旋转。这种风场结构中不对称的强风速区转移影响了台风的移动路径,使向西北方向的移动逐渐转为西行和西南行。东西风分量差与台风移动路径的变化之间具有很好的对应关系。3)多普勒雷达产品1 h降水量(OHP)与雷达反射率以及大气空中垂直液态含水量(VIL)具有很好的对应关系,与实际降水落区具有较好的对应关系,但其量值要比实际降水量明显偏小,平均在50%左右。4)水汽通量辐合越强,暴雨越强。强降水的产生与来自西南方向的水汽输送带密切相关。江西省中部大范围上升运动的出现和发展,为强降水的产生提供了动力机制;低层辐合、高层辐散的存在是此次台风强降水发生发展的重要因素之一。