能量锋生与台风倒槽暴雨

当台风临近或登陆我国东南沿海时,一般可以发现在距台风中心较远的我国中纬度地区有一块暴雨区。特别是当台风有一个向北延伸的例槽时,在距台风中心相当远的倒槽区很容易发生暴雨。台风例槽暴雨由于持续时间比较长而且雨量比较大往往导致洪涝灾害。台风倒槽形势有利于能量锋生。本文利用能量锋生运动学的观点讨论了台风倒槽暴雨发生的可能机理。同时在考虑凝结潜热的情况下,推导了湿ω方程和湿位势倾向方程并利用湿ω方程分析了能量锋生的动力效应。最后,计算了7504号台风倒槽暴雨的能量锋生函数,并同暴雨落区进行比较。     

广东“5.24”暴雨的湿有效能量分析

利用海峡两岸及邻近地区暴雨试验期间的时间加密观测资料,分析了1998年5月24日发生在广东省的一次暴雨过程。发现湿有效能量与此次暴雨降水的关系比较清楚。降水开始前,暴雨区的能量显著增加,强降水开始于能量显著减少时;强降水时,暴雨区的能量出现小幅反弹;当暴雨区能量再次显著减少后暴雨降水结束;这是一次能量锋暴雨,暴雨开始前有能量锋生现象发生,暴雨强降水时段与强能量锋同步,暴雨区位于高能舌北侧能量锋附近。     

一次台风倒槽暴雨过程中的锋生与湿对称不稳定分析

摘 要：本文利用气象常观测资料、卫星云图以及NCEP/NCAR （1°×1°）再分析资料对1822号台风“山竹”给贵州带来的暴雨天气过程中的锋生与湿对称不稳定进行分析。结果发现：（1）台风“山竹”登陆减弱后,其北部倒槽影响贵州,同时受贵州东低西高的地形影响,倒槽系统出现斜压性,在倒槽附近出现锋生现象,其东侧出现湿对称不稳定的发展,造成贵州暴雨天气。（2）通过分析发现锋生区的东侧即湿对称不稳定区与中尺度雨带有较好的对应关系。（3）锋生与湿对称不稳定的发展与增强过程中,伴随着降雨的长时间维持,雨强变化不大,降水率大多为5~10mm/h。当锋生与湿对称不稳定减弱西移后,降雨天气减弱停止。（4）锋生现象与对称不稳定的形成具有一定的关系,两者均主要是由假相当位温的经向密集区（）发展起来的,对称不稳定区位于锋生区的东侧,即东南暖湿气流中,垂直结构上对称不稳定区位于锋生区的上部,与倾斜的上升运动区相对应。     

广东"5.24"暴雨的湿有效能量分析

利用海峡两岸及邻近地区暴雨试验期间的时间加密观测资料，分析了1998年5月24日发生在广东省的一次暴雨过程。发现湿有效能量与此次暴雨降水的关系比较清楚。降水开始前，暴雨区的能量显著增加，强降水开始于能量显著减少时；强降水时，暴雨区的能量出现小幅反弹；当暴雨区能量再次显著减少后暴雨降水结束；这是一次能量锋暴雨，暴雨开始前有能量锋生现象发生，暴雨强降水时段与强能量锋同步，暴雨区位于高能舌北侧能量锋附近。     

一次登陆台风倒槽暴雨过程的初步诊断

利用常规探空和地面观测资料、卫星雷达资料以及NCEP再分析数据,应用非地转湿Q矢量和湿位涡理论,诊断分析了2018年第4号台风"艾云尼"登陆后的倒槽暴雨过程。结果表明,台风倒槽东侧偏南气流为暴雨区温湿能量的主要来源,倒槽顶部的暖式切变和倒槽西侧高值湿位涡的下传,使大气斜压性和低层不稳定度增强。倒槽附近温度场与风场的不平衡配置易于激发次级环流,有利于潜热能的释放和暴雨的增幅。暴雨区对流层低层(925 hPa)湿位涡分量总满足MPV10,MPV20。中层非地转湿Q矢量散度与未来6 h降水落区对应较好,对此类台风倒槽类暴雨预报具有一定的指示意义。     

台风“利奇马”北上锋生导致山东省创纪录暴雨天气学成因分析

利用常规气象观测、NCEP/NCAR再分析、风廓线雷达及逐时自动气象站降雨量等资料,对2019年8月10—13日台风“利奇马”造成山东省有气象记录以来最大一次特大暴雨进行了成因分析。结果表明:（1） 此次台风特大暴雨主要为中低纬系统相互作用及台风倒槽直接影响产生,其与冷空气密切相关,冷暖空气交汇的位置正对应强降水落区;（2） 特大暴雨发生在θse密集带上冷暖空气交汇的对流不稳定强烈发展的锋生区域。锋生大值中心与特大暴雨中心对应较好,锋生强度对未来6小时降雨预报有指示作用;（3） 切变变形锋生为总锋生的主要正贡献,强降水区位于θse密集带上风向曲率最大的地方,在台风预报业务中要注意等θse线密集带上是否出现“对头风”的明显风向切变;（4） 强锋生次级环流与台风倒槽辐合及冷暖空气交汇等共同作用导致动力抬升快速增强,促使对流不稳定能量大量释放形成强降水。锋生次级环流上升支最强的区域,正对应降水最强的区域,也是冷暖空气交汇区域;（5） 风廓线雷达超低空风场的变化对小时雨强大小有明显的指示意义。近地面层风向发生突变,由东南风转北风的时段与潍坊出现山东全省最大小时雨强的时段一致。低空急流向低空的快速扩展对应着短时强降水的开始。近地面层暖平流的强弱变化影响着此次强降雨的雨强大小。     

“凡亚比”台风与冷锋共同造成湘黔暴雨成因分析

利用常规气象观测资料、NCEP资料、卫星资料等,对2010年9月21—22日湘黔北部一次台风倒槽暴雨过程进行天气动力学诊断分析。结果表明：暴雨出现在冷锋和倒槽共同影响区的主要原因是：冷锋前,暴雨区处于暖性不稳定区,台风倒槽带来充沛水汽。冷空气侵入台风倒槽后,使倒槽附近的水汽辐合加大,湿斜压锋区加强,垂直速度增大,冷空气与低层强的暖湿平流相互作用,激发出中尺度暴雨系统,不稳定能量释放,且对流云团的维持少动,造成了降水的持续,并形成暴雨。     

台风倒槽导致河南不同强度降水的对比分析

登陆后减弱的台风系统(低压、倒槽)经常为内陆省份河南带来不同强度的降水。为了更好地预判台风倒槽降水的强度,寻找台风倒槽暴雨预报关注点,对1980-2017年间河南省台风倒槽降水样本进行分析,发现区域暴雨出现的概率达78%,冷空气影响与否和动力条件强弱是决定台风倒槽降水强度的关键因素。选择登陆点相似、陆上移动路径相似但降水强度差异较大的1312号台风"潭美"(区域暴雨)和0604号台风"碧利斯"(一般性降水)作为两类降水的典型个例,进行对比分析。结果表明:"碧利斯"倒槽降水产生在暖区,无冷空气参与。而"潭美"倒槽降水,850 hPa以下有冷空气影响,湿位涡斜压项对降水的贡献大于正压项的。"潭美"过程的水汽、垂直上升速度、斜压性远比"碧利斯"的强。低层冷空气入侵为"潭美"降水增强起到以下几个作用:1)加强了大气的斜压性,使台风低压系统通过获取斜压能量得以维持并发展;2)加强了低层风场的辐合;3)南下冷空气与台风系统相遇(冷暖交汇)导致锋生,伴随锋生出现的次级环流上升支进一步促进了垂直上升运动;4)冷暖空气对峙形成近于垂直地面的θ_(se)陡立锋区,引起倾斜涡度发展,进一步加强低层辐合和上升运动,将水汽源源不断送往高层,使降水增强。因此,冷空气对台风倒槽暴雨的形成至关重要。在有较强水汽输送的前提下,中高纬有无冷空气南下与台风低压系统共同作用,是判断能否形成区域性暴雨较为关键的因素。而冷空气作用导致的斜压性增强及动力条件改善,是河南台风倒槽暴雨形成的重要机制。     

“08.7”襄樊罕见特大暴雨的中尺度观测特征与物理机制分析

利用Micaps常规观测资料、自动站加密观测资料、NCEP再分析资料和GOES卫星资料,从环流背景、水汽条件、动力条件、不稳定机制等方面,重点对2008年7月22日襄樊罕见特大暴雨的中尺度观测特征与物理机制进行分析.结果表明:此次特大暴雨是在副热带高压、高空槽、西南低涡、切变线和地面倒槽的共同作用下发生的:切变线上对流云团在暴雨区合并、加强是造成襄樊罕见特大暴雨天气的直接原因,强降水发生在TBB低值中心;沿低空急流建立的从南海到华中地区的水汽通道,为暴雨发生发展直接输送暖湿空气;低层强烈的水汽输送和水汽辐合使暴雨区大气湿层迅速增厚,为暴雨发生发展提供了有利的水汽条件;低层辐合、高层辐散和整层正涡度的配置以及强的垂直上升运动,为暴雨发生提供了动力条件;能量锋锋生、湿度锋锋生对中尺度对流系统发生发展具有触发作用.     

湖南汛期暴雨天气过程环流客观分型技术研究

利用2006—2014年4—9月湖南117例强降雨天气过程高空、地面观测资料,依据湖南省暴雨预报经验和方法,将强降雨天气过程分为低涡冷槽型、地面暖倒槽锋生型、副高边缘型、台风型、梅雨锋切变型和华南准静止锋型6种类型。在此基础上,以同期222个暴雨日当天08时20°—35°N、105°—120°E范围内500 h Pa高度场和850 h Pa径向风为参数,采用K-均值聚类法,通过反复迭代得到6类暴雨日客观天气型。结果表明:第1、2、6类暴雨日天气形势场特征和强降雨落区分别有60%以上与台风型、低涡冷槽型、地面暖倒槽锋生型强降雨过程的特征吻合;第3、4、5类暴雨日分别出现在2种或以上强降雨天气过程期间,其天气形势场和强降雨特点对应强降雨过程的不同阶段;6类聚类结果较为客观地反映了湖南省汛期暴雨的天气形势和降雨特点,分型结果可作为湖南汛期暴雨预报客观分型的参考依据。     

冷涡背景下吉林省双台风暴雨诊断分析

利用常规气象观测资料及NCEP1°×1°再分析资料,从环流背景、物理量场等方面对吉林省2018年8月23—26日发生的一次暴雨过程进行了分析。结果表明：(1)本次天气过程分为两个阶段,第一阶段受东北冷涡和台风(苏力)倒槽及双台风外围水汽影响,暴雨主要发生在吉林省中东部,第二阶段受冷涡诱发的低空低涡和减弱的台风(苏力)残余水汽影响,降水强度较第一阶段显著减弱,但影响范围较大;(2)第一阶段双台风外围的低空偏东风急流叠加形成来自日本海区域的暖湿水汽输送带,并在吉林省中东部强烈辐合,为暴雨的产生提供了有利的水汽条件;(3)第一阶段在冷暖平流作用下东北冷涡斜压发展加强与北上台风(苏力)倒槽相互作用在吉林省东南部产生暖锋锋生,斜压锋生下次级环流的发展及高低空急流耦合作用显著,有利于降水强度增强,同时Q矢量锋生函数对暴雨落区有一定指示意义。     

青藏高原东侧一次连续大暴雨过程湿Q矢量分析

利用常规探空和地面实测资料，对2005年7月18—19日出现在青藏高原东侧的一次区域性大暴雨天气过程进行了非地转湿Q矢量诊断分析。结果表明：（1）暴雨出现在湿Q矢量散度负值中心激发的非地转上升气流区附近，在强降水期散度负值中心达到最强，范围较窄，与暴雨区对应得较好。（2）700hPa湿Q矢量涡度正值中心与其散度负值中心重叠的区域是中尺度低值系统发展的有利区域，与暴雨区对应。（3）700hPa湿Q矢量锋生中心可以对应12小时后的暴雨区；当有不稳定能量大量释放后，有锋消作用，暴雨将逐渐减弱。     

浙江省热带气旋倒槽暴雨气候特征研究

基于近40年热带气旋(Tropical Cyclone,简称TC)日降水和最佳路径等观测资料,采用数理统计、天气学分析等方法对浙江省TC倒槽暴雨分布特征及其与TC的相互关系进行研究。(1)浙江省年均会发生1.8次TC倒槽暴雨,占TC暴雨总数约4成,是浙江省台风暴雨中的一种重要形式。每年8—9月是TC倒槽暴雨高发期,暴雨主要发生在宁波南部至温州一带沿海地区,暴雨中心多位于台州和温州沿海。(2)引发浙江省TC倒槽暴雨的热带气旋多在粤东至浙南登陆之后北上转向或西北行,登陆当天最易发生暴雨且雨强最强。暴雨发生时,福建中部沿海经海峡至台湾东北部一带是TC高频活动区。(3)距TC中心2.5~5.0纬距之间和TC东北偏北象限是倒槽暴雨中心的高频落区;较强暴雨发生在TC强度为热带低压时,且强中心易位于TC东北偏东象限,极端强降水发生主要与热带低压和副高等相互作用形成的偏东暖湿急流、TC倒槽强辐合和TC东北偏东象限中尺度深对流系统频繁活动有关。     

AERE台风远距离降水形成机制分析

应用螺旋度、湿位涡理论,计算1°×1°的NCEP再分析资料,对0418号台风艾利造成河南东部大暴雨过程作诊断分析,探讨这次暴雨天气发生、发展的热力学和动力学机制。结果表明,台风倒槽外围的东南急流为暴雨提供了水汽条件和热力条件,台风倒槽顶部的强辐合作用则是暴雨发生发展的动力机制;由于弱冷空气从低层侵入,暴雨区MPV1由负值转变为正值,导致了垂直涡度加强,促进了降水的发展。因此弱冷空气的侵入在一定程度上增加了降水量;而925hPa垂直螺旋度大值带的移动和发展能示踪倒槽位置,又对暴雨落区有较好的指示意义;暴雨发生时暴雨区处于负的MPV1大值区。     

地面倒槽暴雨的形成机制研究

应用常规观测资料、NCEP1°×1°再分析资料,分析山东不同天气类型的暴雨过程,发现在有冷暖空气相互作用的锋面过程中,地面倒槽顶部是首要的暴雨落区。地面倒槽暴雨的形成机制为：1）地面倒槽与850 hPa水汽辐合中心相吻合。2）地面倒槽的形成是低层暖平流作用的结果,地面倒槽的东南风一侧,为低层暖平流中心,暖平流导致暖锋前负变压明显,形成地面倒槽。3）地面倒槽为冷空气和暖湿气流交汇区,在其经向剖面上,可见整个对流层具有冷锋完整的热力、动力空间结构特征。后倾槽时,锋面抬升作用导致强上升运动出现在锋后,暴雨趋向于出现在倒槽后部东北气流中。前倾槽时,强上升运动区与向上凸起的θe舌状高值区吻合,潜在不稳定能量释放产生暴雨,暴雨区位于倒槽附近。     

中尺度系统与台风降水增幅的关系

利用１９９０年ＳＰＥＣＴＲＵＭ试验加密观测资料，分析了９０１２（ＹＡＮＣＹ）台风降水增幅的成因，台风造成的区域降水６４％为强降水率降水，其时间变化与台风位置的南北振荡有关。中－α尺度暴雨区与台风西侧的东北风急流以及台风倒槽相联系。中－β尺度暴雨区与地面强东风区、东风气流的扰动、中尺度辐合区、中尺度气旋、中尺度锋区和中尺度锋生区密切相关。     

浙江省热带气旋倒槽暴雨气候特征研究

基于近40年热带气旋（Tropical Cyclone,简称TC）日降水和最佳路径等观测资料,采用数理统计、天气学分析等方法对浙江省TC倒槽暴雨分布特征及其与TC的相互关系进行研究。（1）浙江省年均会发生1.8次TC倒槽暴雨,占TC暴雨总数约4成,是浙江省台风暴雨中的一种重要形式。每年8—9月是TC倒槽暴雨高发期,暴雨主要发生在宁波南部至温州一带沿海地区,暴雨中心多位于台州和温州沿海。（2）引发浙江省TC倒槽暴雨的热带气旋多在粤东至浙南登陆之后北上转向或西北行,登陆当天最易发生暴雨且雨强最强。暴雨发生时,福建中部沿海经海峡至台湾东北部一带是TC高频活动区。（3）距TC中心2.5~5.0纬距之间和TC东北偏北象限是倒槽暴雨中心的高频落区;较强暴雨发生在TC强度为热带低压时,且强中心易位于TC东北偏东象限,极端强降水发生主要与热带低压和副高等相互作用形成的偏东暖湿急流、TC倒槽强辐合和TC东北偏东象限中尺度深对流系统频繁活动有关。      

9608号台风低压外围暴雨中尺度云团的发生发展

１９９６年８月３～５日发生在河北省西南部的特大暴雨是在没有西风槽直接作用下出台风外围的３个中尺度对流云团造成的。云团发生在高能不稳定的弱斜压环境条件下，由台风外围的低空东南急流非地转重力波不稳定触发发展。暴雨区上空与东北地区西风槽之间有一水平尺度近１０００ｋｍ的垂直环流圈。Ｑ矢量锋生函数计算分析表明，该环流圈形成了暴雨与东北远距离的西风带系统之间的能量转换机制。水汽图分析表明，东北部的高纬小槽东南     

一次低空暖切变线引发的暴雨天气过程分析

对2005年9月18—19日发生在山东省的一次区域性暴雨过程进行了分析。结果表明：该过程是由850hPa暖切变线北上引发的，暴雨主要产生在暖切变线强盛时期和转为冷槽时的变性阶段。西风带小高压在鲁北地区的滞留对稳定和延长暖切变线对暴雨区的影响时间起了关键作用。高空急流与低空较强西南气流的有利配置为暴雨区的对流运动提供了大尺度环境场。0516号台风和副高西北侧的两支偏南气流结合，为暴雨区输送了充足的水汽和不稳定能量。500hPa短波槽和850hPa湿静力能量锋是触发不稳定能量释放的主要系统。     

江西北部地区一次大暴雨过程湿Q矢量诊断分析

利用NCEP提供的FNL资料和ECMWF提供的逐小时降水资料,从湿Q矢量散度、湿Q矢量锋生函数以及湿Q矢量在以等温线为参照线的自然坐标系中分解(PT分解)函数三个方面,对2019年5月12日发生在江西省北部地区的一次大暴雨天气过程进行了分析。结果表明:暴雨初期,关注低层湿Q矢量散度场的辐合中心,可以预报未来6 h后暴雨的可能落区,当这些落区中层辐合开始加强为辐合中心,则基本可以判定为暴雨中心区域;低层湿Q矢量锋生函数有助于确定雨区范围,中层的湿Q矢量锋生函数对强烈的冷暖气流交汇反映更为明显,有助于进一步确定强降水中心位置。在强降水初期大尺度的强迫作用是垂直运动发展的主导因子,而在强降水旺盛时期中尺度锋生作用占主要作用,在暴雨发展的不同阶段可以重点关注不同尺度天气特征对暴雨形成发展的影响。