“鲇鱼”台风闽东阶段性暴雨物理量特征与地形模拟试验

采用NCEP全球再分析资料、区域自动站资料、雷达回波等,对2016年第17号台风"鲇鱼"登陆福建时造成闽东地区历史罕见洪涝灾害的大暴雨成因进行初步分析,研究不同阶段的暴雨物理量特征,并利用WRF数值模式对闽东地形和台湾岛地形进行敏感性试验,分析不同阶段地形对暴雨增幅作用的敏感性程度。结果发现,此次台风暴雨过程存在两个明显的阶段性特征,第一阶段台风系统深厚,为整层正涡度,较强的低层辐合和高层辐散的垂直配置使上升运动发展和维持,动力条件好;第二阶段深厚的台风系统开始减弱,高层辐散和低层辐合强度明显减弱;涡度场上为低层正涡度、高层负涡度,且结构倾斜,表明有冷空气入侵。高低空急流的耦合作用有利于上升运动;偏东风和偏南风低空急流是主要的水汽通道和能量通道,第一阶段宁德地区受台风北侧宽广的偏东风-东南风急流辐合影响,各层高能区达到强盛期,暴雨区域广、强度强;第二阶段偏东风急流和偏南风急流在宁德北部汇合,假相当位温的中心值有所减弱,高能区分散,使得宁德北部地区暴雨表现为较明显的局地性特征;闽东地形对降水的增幅作用显著。     

超强台风“莫兰蒂”强度急剧变化过程的结构特征及其机制

基于ECMWF的ERA-Interim再分析资料和中国气象局热带气旋资料中心最佳路径数据集,对2016年14号台风"莫兰蒂"(mulanti)在形成与移动过程中的内部流场结构特征,以及外部高压演变特征进行分析,并对其急剧增强和急剧减弱时刻的机制进行研究,初步探讨"莫兰蒂"台风在中国近海急剧增强的原因.结果表明:在台风急剧增强时刻,台风中心附近结构变化主要表现为对流层高层辐散增强、对流层中低层正涡度增大和正涡度柱向对流层中上层发展;而在减弱时刻主要表现为对流层中层辐散和正涡度柱的消散.对外部高压演变研究表明:"莫兰蒂"台风在急剧加强和急剧减弱时,均与100 hPa位势高度南亚高压、500 hPa位势高度副热带高压的强度变化呈反向变化关系.对其急剧变化时的机制探究发现:在急剧增强前12 h,对流层高层的辐散作用促使大气上升运动的发展,低空扰动得以加强,为台风的增强提供充足的能量;环流形势的不对称分布,使得正相对涡度的增加,进一步为台风急剧增强提供了动力机制;环境风较低的垂直切变使得积云对流所产生的凝结潜热始终加热一个有限范围内的气柱,有利于暖心结构的维持和发展.此外,"莫兰蒂"台风在急剧增...     

“2010.8.27”大理州大到暴雨过程分析

分析了2010年8月27日大理地区强降水天气过程的影响系统、物理量特征,结果表明此次区域性强降水过程的主要影响系统是滇缅高压与西太平洋副热带高压之间的辐合区以及低层的切变线;强降水开始前,大理上空是能量的高值区且大气处于不稳定状态;从水汽条件看,过程开始前低层湿度大,有水汽的强辐合,高层同样存在水汽的强辐合;强降水出现时存在剧烈的上升运动释放不稳定能量,且低层正涡度高层负涡度、低层辐合高层辐散的配置也有利于上升运动的发展和强降水的产生.     

影响台风“鲇鱼”(2010)强度的环境系统的诊断分析

本文采用日本气象厅的最佳路径数据和美国国家环境预报中心1°×1°逐6h再分析资料,利用分部位涡反演的方法,分析了不同天气系统对台风"鲇鱼"(2010)强度变化的影响.研究结果表明,在"鲇鱼"的生成和发展阶段,西北太平洋副热带高压扰动促进水汽向台风中心输送,为台风增强提供充足的水汽条件;台风自身扰动的增强,其自身的抽吸作用使得高层流场具有较强的辐散特征,同时配合低层强的辐合,有利于"鲇鱼"强度的维持和增强;与此同时,台风自身扰动和西风槽系统扰动共同引导弱冷空气向"鲇鱼"中层入侵,有利于"鲇鱼"内部对流的发展,激发其强度进一步加强.在"鲇鱼"减弱阶段,由于台风自身环流导致水汽流出增多,加上西风槽扰动向台风中心带入的大量干空气,造成"鲇鱼"内部水汽供应不足;"鲇鱼"中心高层流出气流受西风槽扰动以及位于"鲇鱼"南侧的反气旋阻挡,气流辐散减弱,也不利于台风强度的维持.     

重庆一次特大暴雨过程的中尺度数值模拟与诊断分析

利用三重嵌套的非静力中尺度数值模式MM5对2007年7月16~17日发生在重庆的特大暴雨天气过程进行了数值模拟,并利用模拟结果进行了诊断分析.模拟结果表明:模式对降水的落区的模拟效果较好;模拟出的中-α和中-β系统的分裂演变过程与强降水出现的时段吻合.诊断分析表明:强降水与水汽辐合的大值密切相关,降水强弱与辐合强弱变化一致;随着上升运动的加强,不稳定层结在暴雨区上空形成的倒“V“型结构逐步加深,不稳定层结不断向高层发展;此次暴雨维持和发展过程中,强降水区与强上升运动及正负涡度柱有较好的对应关系,负涡度柱比正涡度柱后发展先衰减,暴雨区上空始终维持高层辐散比低层辐合强的结构.     

2010年4月11日上饶市暴雨过程天气分析

应用常规观测资料、中尺度站资料和T213数值预报产品,对2010年4月10日对流性暴雨天气的成因进行了分析。分析了产生暴雨的天气系统特征,产生暴雨的水汽条件和动力触发机制,给出了产生暴雨的对流云团演变特征。研究结果表明,这次暴雨是由高空低槽、中低层切变线、低空急流和地面低压的共同影响产生的。低层强盛的西南气流建立起水汽通道,把水汽源源不断地向暴雨区输送。低层较强的西北气流和强盛的暖湿气流相汇合,垂直涡度增大,辐合上升运动增强。地面冷锋前生成中尺度低压,加强了辐合上升运动。高层辐散与低层辐合相配合,有利于上升运动发展和维持。     

低纬高原一次强冷空气天气过程诊断分析

利用常规气象观测资料、卫星云图、NCEP再分析资料详细分析了2011年1月16—18日低纬高原出现的强冷空气过程.结果表明:此次天气过程主要受深厚的南支槽、高低空急流和冷锋切变影响,南支槽和西南低空急流输送了大量水汽,并在云南中西部聚集,提供了有利的水汽条件;降雪区与TBB≤240 K冷云区基本吻合,TBB低值区的出现和消失,对降雪的增强和减弱有一定的预示作用.雷暴区和冰雹区位于TBB梯度最大处,TBB梯度增强和减弱对雷暴和冰雹天气的出现和减弱有一定的指示作用.降雪站近地层温度较低,整层水汽条件较好,低层有水汽辐合中心,上升运动强烈,且有低层辐合高层辐散的散度场配置.降雹站低层有逆温层,具备较大的不稳定能量、中层有干冷空气侵入,上升运动弱于降雪区,有低层辐合高层辐散的散度场配置.0℃层位于3 km左右的700 h Pa层附近,这个高度更有利于出现大冰雹.降水站水汽条件好,但水汽辐合强度弱于降雪区,上升运动强度与降雹区相当,没有低空辐合高空辐散的散度场.     

台风“利奇马”演变过程及动力特征分析

利用ERA5(0.25×0.25)逐小时再分析资料,对2019年8月4日—2019年8月13日台风“利奇马”的天气过程、动力特征等进行了综合分析。研究结果表明：（1）中心为深厚的低压暖心结构、等压线密集且温度和气压的梯度都很大;（2）低层风场有三个不同的区域,分别是台风眼区、漩涡大风区、外围大风区。中心气流在低层气旋性流入,高层气旋性流出,高层外侧反气旋性流出,台风眼区有强烈的下沉气流;（3）台风低层涡度场特征为眼区和近中心大风区为正涡度,外围正负涡度交替分布,高层散度场为螺旋形正负散度交替分布。     

一次区域性暴雨的数值模拟和诊断分析

利用1次/6 h的NCEP-NCAR再分析资料,对2013年7月21-22日发生在陕西中部的一次大暴雨过程进行了数值模拟和诊断分析.结果表明副热带高压的加强西伸,低层大量暖湿气流输送和中高层冷空气交汇,是造成此次降水的主要原因.分析数值模拟结果发现WRF模式能很好地模拟降水区域、降水中心和降水强度.暴雨期间,低层辐合、高层辐散的耦合结构和整层强上升运动以及正涡度的变化均与暴雨中的垂直螺旋度分布特征紧密联系,与暴雨大值时段对应.垂直螺旋度随时间的变化与强降水发生的时间和强度具有明显的相关关系.     

台风螺旋结构的分析

通过研究不同发展阶段的台风水平涡管的分布,发现台风里螺旋云带的结构并非都呈现旋转上升的形状.在水平涡矢与垂直速度水平分布满足右手螺旋法则的情况下,当上下切向风差别很大时,水平涡矢与台风的径向风方向相平行,螺旋云带的结构与径向风方向相平行;当台风辐合增强时,水平涡矢与台风的切向风方向相平行,因此螺旋云带的结构也与切向风方向相平行.另一方面,除海表面以外,台风里低层的风速一般大于高层,所以水平涡矢的方向一般背向台风中心.由于台风存在强烈的上升运动,因此方向背向台风中心的水平涡管在垂直速度的抬升下,逐渐转变为气旋性的垂直涡管,使台风的涡度增强,这样能量逐渐由低层传递到高层.     

台风"温比亚"在河南的转向路径和暴雨特征分析

利用常规、非常规、再分析资料,对2018年8月台风"温比亚"在河南的转向路径和暴雨特征进行了诊断分析.结果表明:"温比亚"在河南经历了西北行逐渐减速、停滞转向、东北行逐渐加速的过程;大范围暴雨主要集中于台风进入河南西北行逐渐减速的过程中.中纬度西风槽携带的冷空气从低空侵入台风环流,在非纬向高空急流形成的强辐散场与台风低空辐合场耦合的情况下,触发对流和暴雨增幅.西风槽东移有利于台风西北行减速停滞并转向.非纬向高空急流向平直西风急流演变并增强南扩,急流轴右侧的强辐散中心东北移,从高层牵引台风转向;台风东侧副热带高压及高空反气旋环流加强并向西南伸展,台风环境风场转入增强的西南气流中,是台风转向并加速东北移的重要动力因素.台风停滞转向之后,台风上部垂直涡度、散度、垂直速度场与下部错位,台风强度减弱,水汽通量值下降,降水也随之减弱.低空水汽通量大值中心、水汽通量散度负值中心和高空辐散中心对预报台风移动方向和降水强弱趋势具有指示意义.     

台风麦莎(0509)的数值模拟及结构演变特征分析

利用中尺度数值模式MM5,成功地模拟了0509号台风“麦莎”的路径、强度及其内部结构。根据模式输出的高分辨率结果分析了“麦莎”的动力和热力特征,包括环流结构、涡度、散度以及温湿场。结果表明：气旋低层的动力场及温湿场的明显不对称分布,加强了系统内部的上升运动;Q矢量散度辐合中心与强降水有很好的对应关系,500hPa高度场上强Q矢量散度辐合区域以及正涡度区对地面强降水中心有很好的指示作用。     

江淮梅雨峰暴雨的数值模拟与诊断分析

利用NCEP/NCAR再分析资料结合新一代中尺度天气研究预报(WRF)模式对2013年7月5-6日发生在江淮地区的一次梅雨锋暴雨过程进行了30 km分辨率数值模拟并对模拟结果进行了诊断分析.结果表明,本次江淮地区暴雨过程24 h累积降水呈东西带状分布,中心最大累积降水量超过180 mm;环流形势分析表明东北冷涡、副热带高压及江淮切变线构成了影响此次暴雨的关键系统.WRF高分辨率数值模拟可以准确地再现本次降水过程的范围和强度.通过分析高分辨率的模式输出结果发现,造成本次暴雨过程的中尺度对流系统(MCS)呈带状分布特征,系统内部高层辐散和低层辐合相配合,其中新生单体高层辐散强于低层辐合,有利于系统上升运动的增强,发展成熟的对流体高层辐散与低层辐合强度相当;在MCS发展初期,南北两侧的次级环流促进了对流的发展,在MCS发展到成熟阶段后,次级环流开始抑制对流作用;在MCS演变过程中产生的水汽相变凝结潜热对暴雨区的对称不稳定及上升运动起到促进作用,对MCS的发展起间接的正贡献.     

“7.09”山西暴雨数值模拟与诊断分析

利用NCEP/NCAR 1°×1°全球分析资料、地面观测降水资料,采用NCAR、NCEP和FSL/NOAA等共同研制的新一代细网格WRF中尺度数值模式,对2013年7月9日山西省一次暴雨过程进行了数值模拟与诊断分析.结果表明:此次过程属于典型的副高切变型暴雨,副高进退缓慢,584线基本在山西南部稳定少动,中高纬不断有冷空气南下,与低层西南暖湿气流交汇,激发降水云系,造成强降水.三重嵌套的WRF模式比较成功地再现了高低空环流形势的演变及暴雨时空分布特征,利用模式输出的高分辨率资料诊断分析发现,暴雨区高空负涡度、低层正涡度,且涡度中心对称,低层辐合、高层辐散的配置以及高温高湿的不稳定环境为暴雨发生发展提供了有利条件,强烈的上升运动使低空西南急流和高空西风急流相互耦合,是产生暴雨的主要原因.     

“珍珠”(0601)台风暴雨的广义湿位涡诊断分析

分析了“珍珠”台风暴雨的有利天气形势和暴雨区广义湿位涡时空分布特征,结果表明:高空急流入口区右侧辐散、低层暖式切变辐合是此次台风暴雨的有利形势;500hPa高空槽后弱冷空气渗漏促使暴雨增幅;暴雨出现在低层广义湿位涡的异常正值区附近,暴雨区走向与低层广义湿位涡正值等值线的走向基本一致;低层广义湿位涡可预报未来暴雨落区和走向,对暴雨预报可有6 ～ 12h的提前量.     

“苏迪罗”台风(2015)造成武宁大暴雨过程诊断分析

利用NCEP再分析资料和常规观测资料等,对2015年8月9-10日台风"苏迪罗"引发武宁地区大暴雨而周围地区明显偏小的原因进行分析。结果表明:1)台风"苏迪罗"在江西先西北行而后转北上,移动路径长,滞留时间长,导致武宁出现长达21 h持续降水;2)武宁一直处于台风北侧的东风急流中,急流在不断输送水汽的同时,造成的低空辐合释放不稳定能量对暴雨有利;3)武宁短时强降水发生期间,高层辐散,低层辐合,上升运动深厚而强盛,而周围地区上升运动相对明显偏弱;4)武宁在台风登陆江西前后长时间处于高能量锋区中是产生大暴雨的重要原因;5)武宁强降水期间低层一直处于逆风辐合区是武宁地区降水强于周围地区的另一个重要原因。     

西北东部一次暴雨天气过程的数值模拟研究

利用较高分辨率非静力中尺度数值模式MM5,对2003年8月28日西北东部一次致洪暴雨天气过程进行了数值模拟,重点研究了中-α和中-β尺度系统的发生发展和演变过程,对影响暴雨的物理量场进行了诊断分析.结果表明:中-α尺度低涡越山后迅速生成发展,历时约14 h,少动,并激发了多个中-β尺度系统,在这些不同尺度系统相互作用下,形成了这次区域性暴雨.强降水主要出现在低涡系统的发展与成熟阶段.700 hPa以上稳定的大气层结,抑制了水汽和能量的垂直扩散,有利于水汽和能量沿低空向雨区输送.在暴雨区上空,水汽和能量以垂直输送为主,同时伴有大量潜能释放.暴雨区上空有明显的正涡(位涡)柱和发展旺盛的上升气流区,低层辐合中心位于650 hPa,高层辐散中心位于400 hPa,无辐散层位于500 hPa.     

四川盆地相似MCC过程综合诊断分析

利用NCEP 1°×1°资料、加密自动站降水资料及FY2C红外云图资料对2012年7月6-9日及2011年7月4—6日期间发生在四川盆地并造成强降水的4次相似MCC过程的卫星云图特征进行了对比分析,探讨了MCC生成及发展旺盛期的环流场特征,进一步诊断了MCC发展过程的水汽、热力以及动力机制(垂直散度通量、干位涡).研究表明:2例过程中4次MCC的第1、3个是在进入盆地的卷云羽上的对流云团中生成和发展,2、4个MCC是在残留云系上的对流云团中生成、发展和合并,形成过程中均表现为亮温降低、面积增大,川西高原及MCS周围云系逐渐减弱的特点.在强且持续的孟湾水汽输送和不稳定层结条件下,对流层低层西南涡区辐合抬升造成强烈的散度通量辐合向上输送与高层辐散耦合是MCC发展持续的动力机制,且850 h Pa垂直散度通量辐合区与MCC持续区域及观测的地面强降水落区具有良好的时空对应关系.中高纬的高值位涡具有向南向下延伸,低纬低层的低值位涡具有向上向北传播的特点.当干冷空气与较强暖湿气流相交汇时,850h Pa急流左前侧的西南涡区强烈的风场切变与辐合导致强上升运动,触发对流不稳定能量释放,激发MCC云团,造成强降水.     

三门峡市2012年7月4日短时暴雨过程诊断分析

基于常规观测资料、NCEP1°×1°再分析资料和三门峡多普勒天气雷达资料,对2012年7月4日三门峡暴雨的环境条件、散度涡度场和中小尺度特征等进行了分析.结果表明:大暴雨过程中低层辐合高层辐散,促进气旋式涡度增加,上升运动增强;反之亦然.中层波动使得中低层辐合和中高层辐散更加深厚,进一步增强上升运动.西南暖湿气流北上受弱冷空气阻挡在三门峡地区堆积,为暴雨提供水汽和能量.南下的弱冷空气与辐合线和低层切变线组成强有力的触发抬升机制.暴雨期间多普勒天气雷达反射率因子、径向速度和风廓线产品,跟踪暴雨前后垂直方向风的变化和辐合系统,在强降水的临近预报中有较高的参考价值.     

9615号台风特点及其原因分析

通过对现有资料的分析及与历史相似个例的比较,对９６１５号台风的特点及其原因进行了分析．结果表明,该台风具有路径稳定、移动快、近海发展迅速、登陆强度大、灾情重等特点;西太平洋副热带高压强大而稳定、对流层中层存在暖区是该台风路径稳定、移动迅速的主要原因;副高强大而稳定、对流层中层相对湿度大、低层水汽辐合、高层为辐散场等为该台风在近海发展提供了有利条件．