湿Q矢量分析法在台风“圣帕”暴雨过程中的应用

应用非地转湿Q矢量理论,对2007年8月18~25日台风“圣帕“登陆后造成的大范围持续性暴雨过程进行诊断分析.结果表明:非地转湿Q矢量流场的辐合区是大气垂直运动发展较强的定性指标,与24 h内暴雨落区的对应关系较好;低层等压面上非地转湿Q矢量辐合中心的移动可比台风低压的行进提前24 h.同时,700 hPa和850 hPa的Q矢量辐合中心与强降水中心相对应,尤其是700 hPa湿Q矢量散度辐合中心在暴雨出现前12~24 h就表现出较好的指示意义.非地转湿Q矢量散度的垂直分布随高度倾斜伸展,Q矢量辐合区与辐散区自低层到高层呈带状相间分布的,促使上升运动更加激烈和持久,从而容易形成强的降水.非地转湿Q矢量最大辐合区并不在降水中心的正上方,而是超前的,并且越往高层超前越明显,因此Q矢量散度的垂直分布对强降水具有预报意义.     

“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.     

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.     

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.     

云南省大理州“2011.7.14”强降水过程诊断分析

 2011年7月14日云南省大理州出现大范围的大雨、暴雨天气过程.本文利用常规气象资料、风廓线雷达资料等,对强降水发生前的天气形势、物理量场特征及风廓线雷达资料特征等进行分析研究.结果表明：季风槽和切变线是这次强降水过程的主要影响系统;深厚的高湿气层的形成,为强降水的发生提供了足够的水汽条件;强降水发生前高层辐散低层辐合形势比较明显;高层的负涡度和强辐散对低层产生抽吸,促使低层辐合上升运动增强,触发对流不稳定能量释放.本州处于中低层不稳定的高能舌内;表征动力热力作用的综合诊断物理量E指数对强降水的落区有较好的指示意义;风廓线雷达资料中负垂直速度对降水出现时间及强度有一定预示作用;信号噪声比与降水强度有很好的对应关系;水平风资料能直观地反映出降水过程中的风场变化特征,强降水出现期间水平风随高度存在明显的不连续现象.     

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.     

2018年9月7日宁德市大暴雨过程分析

利用常规资料及EC、NCEP逐6小时再分析资料对2018年9月7日福建省连续大暴雨天气过程研究分析,结果表明:(1)此次区域暴雨、大暴雨过程影响系统主要是西南涡和切变线.6日20时西南涡开始影响,其向北偏东移动,7日08时前高空经向度加大,槽加深,低空西南涡经过,超低空在暴雨、大暴雨区有偏东风与东北风辐合,造成宁德一带的暴雨、大暴雨,是最强降水时段以短时强降水为主.(2)700 hPa存在西南急流输送水汽,大气静力不稳定加强,有助于中尺度系统和暴雨的发展,配合850 hPa偏东风及超低空偏东风,造成了强降水.0 km～3 km垂直切变大有利于上升气流不断发展,持续较长时间,影响范围大.(3)700 hPa涡度以曲率涡度为主,涡度场低层正涡度高空负涡度的状态持续时间短,降水结束迅速的一个表现.大暴雨中心附近存在低空辐合、高层辐散,在暴雨发生、发展时,高空的辐散较明显,但低层辐合区较暴雨落区偏南.(4)此次过程850 hPa比湿峰值为10 g·kg~(-1)～12 g·kg~(-1),924 hPa为12 g·kg~(-1)～14 g·kg~(-1),大值区一定程度上指示了暴雨落区.(5)850 hPa假相当位温图上,强降水区处在北伸的高能舌中.     

德兴“6.15”特大暴雨天气过程的特征分析

利用高空和地面观测资料、WRF数值模式和IHR_LAPS系统资料,对2011年6月15日特大暴雨过程的环境场及物理量特征进行综合分析,结果表明:(1)低涡切变线、中高层冷温槽,以及与高空急流的合理配置,加强了暴雨区垂直环流发展,使降水区形成高空辐散、低空辐合的流场特征,促进了强降水的产生;(2)低层强而持续的水汽输送是产生强降水和大暴雨必需的水汽条件;(3)强降水区域对流有效位能大值区与暴雨中心相对应,对流有效位能的时空变化能较好地反映暴雨的时空演变特征;(4)地面温度密集区的存在,温度梯度锋稳定少动,有利于地面中尺度辐合的形成、发展和维持,有利于强降雨的发生;(5)暴雨产生在中低层螺旋度中心和不稳定能量高能区中,局地螺旋度大值中心的高低层耦合叠加且持续,对暴雨的落区及预报有指示意义。     

西藏南部地区区域性暴雪天气过程诊断分析

文章利用常规的高低空气象观测资料、T639数值预报产品以及卫星云图产品,对2013年2月16~18日西藏南部区域性暴雪天气过程的环流背景、水汽条件及动力条件进行了诊断分析。结果表明:此次西藏南部区域性暴雪天气是由南支槽前西南风风速辐合,输送暖湿水汽上青藏高原,以及北支槽分裂的短波槽南下共同作用的结果。物理量诊断分析表明,区域性暴雪过程期间,水汽通量、水汽通量散度场、散度场、涡度场和垂直运动场都反映出西藏南部边缘存在大量水汽输送和水汽辐合,上升运动较强,有利于暴雪天气的形成。     

河南省三门峡一次局地暴雨过程分析

利用常规观测资料、NCEP 6 h一次的1°×1°分析资料和多普勒雷达产品等对2012年7月21日三门峡市暴雨过程进行了分析.结果表明:①高空低槽加深发展、中低层急流带及迅速入侵的冷空气为此次对流天气的产生提供了有利条件.②暴雨区上空低层辐合与高层辐散形成的抽吸作用,为此次暴雨过程的发生发展提供了动力条件.低层的正涡度中心和高层的负涡度中心与暴雨落区之间有着很好的对应关系.③卢氏县境内北部山脉呈东西走向,南面的迎风坡有利于西南气流在此抬升.三门峡市区、陕县处于黄河沿岸,本身水汽充沛,再加上西南气流在此汇聚,以上条件有利于局地暴雨落区的形成.④回波顶高大值区的分布与暴雨落区有很好的对应关系,通过对回波顶高的分析可以指示出强降水的落区.     

Study on wavy distribution of rainfall associated with typhoon Matsa （2005）

An analysis is made to investigate the structure features of the extensive heavy rainfall left by typhoon Matsa, after its landfall in mainland China in August 2005, based on a range of observational results, including surface intensive observation data, TBB data from China's FY-2 satellite, and NCEP 1°×1° reanalysis data. The study tries to explore the interaction between atmospheric waves, 3-D atmospheric structures, and typhoon rainbands. Observational facts, diagnostic analysis, and atmospheric wave theory are used to look into the formation mechanism of distant typhoon rainbands. Results show that (1) Matsa rainbands have the features of noticeable wave train distribution and long distance propaga-tion; (2) the typhoon rainbands extend as far as 2000 km northwardly from the typhoon center, with a wavelength of 500―1000 km and a wave period of 12―24 h; (3) the wave structure of Matsa rainbands is closely associated with the corresponding wave variation of the ambient 3-D atmospheric structures, including disturbance vorticity, divergence field, vertical motion field, water vapor flux divergence field, etc. (4) both observational facts and theoretical analysis show that the northward extending typhoon rainbands are associated with the mixed effects of atmospheric inertia wave and internal gravity wave; (5) only under proper atmospheric stratification and vertical wavenumber of gravity wave, can a ty-phoon stimulate such a wave being able to reach such a distance, and result in extending wavy rain-bands.     

Diagnostic analysis of the asymmetric structure of the simulated landfalling typhoon "Haitang"

The landfalling processes of Typhoon "Haitang" near Lianjiang of Fujian Province of China from 00 UTC 19 to 12 UTC 20 July 2005 were reproduced by using the nesting non-hydrostatic WRF model and data assimilation technology (Level II Doppler radar data of Changle of Fujian Province are assimilated to the simulation every one hour from 01 to 06 UTC 19 July 2005).The mesoscale structure and evolution of the typhoon before,during,and after its landfall were discussed.The simulation data show that the assimilation experiment with the high temporal-and-spatial-resolution radar radial velocity and reflectivity data can produce much better simulation of the typhoon track,intensity evolution and landfalling location than the control experiment without assimilating radar data.By using the assimilation experimental data,the mesoscale fine-mesh structure and evolution before and after typhoon landfall were analyzed.Because of the influence of sea-land thermodynamic difference,two asymmetric convective regions were located at ocean and land,respectively.To better understand and investigate the asymmetric-structure characteristics of the landfalling typhoon,several dynamical diagnostic tools,the helicity (H),the moist potential vorticity (MPV),the convective vorticity vector (CW),the moist vorticity vector (MVV),which are associated with the development of strong convections,are introduced.Further analysis illuminates that the distributions of these physical diagnostic parameters are totally asymmetric,and subsequently,the associated convections also show distinct asymmetry.     

Effects of typhoon Matsa on ionospheric TEC

The effects of typhoon Matsa on the ionosphere are studied by using GPS-TEC data observed at about 50 GPS stations.It is shown that the ionosphere has been already influenced and TEC tends to increase before the landing of Matsa,and the difference of TEC from its monthly median over the typhoon area is about 5 TECU.With the landing of Matsa,both the magnitude and the area of increased TEC decrease.One day after the landing of Matsa,TEC reaches its minimum and is lower than the monthly median.In comparison o...     

登陆台风中的中尺度对流系统的数值研究

应用Penn State/NCAR高分辨率中尺度模式MM5,成功模拟出1996-08-03 到 05 Herb(1996)台风登陆后,发生在河北及周边地区台风低压暴雨中的两个连续发展的中α尺度对流系统的演变和结构,它们与降水量实况有很好地对应。由此根据模式输出结果分析了这两个中尺度对流系统(MCS)的中尺度结构和特点,最后给出了登陆台风低压暴雨的MCS结构模型;在MCS成熟期,低层大尺度的低空急流(LLJ)中出现中尺度扰动,即中尺度低空急流(mLLJ), mLLJ的左前方产生强辐合和上升运动,在上升气流的高空出流区域产生中尺度高空急流(mULJ),这种mULJ在常规观测资料中被验证。mULJ的右后方有强辐散发生。     

相似路径台风风暴潮过程对比

基于MIKE 21模型和Holland台风风场模型,构建了1909号利奇马和0509号麦莎2次相似路径台风期间的风场和气压场,并模拟了相应的风暴潮过程。结果表明：台风中心附近增水变化显著,浙江东北部海域在台风登陆期间的增水更大;受台风强度影响,台风利奇马期间增水高值区更大,部分海域2次台风期间最大增水差值接近1.0 m;潮致欧拉余流速度较大值主要分布在100 m水深以浅的海域,量值超过20 cm/s,江苏沿海、台湾东北部海域存在欧拉余环流;台风利奇马期间近海斯托克斯余流值普遍小于麦莎期间;斯托克斯余流项对台风期间长江口、浙闽等近海浅水区短期物质输运过程起一定主导作用。用EMD方法和Hillbert变换分析了典型站点风暴潮位的特征,发现站点IMF1模态和天文潮位较吻合;水深和IMF3模态的最大功率谱密度呈现出较高的相关性,并且随着水深的增加,IMF3模态的最大功率谱密度逐步变大。     

中国东部地区一个中尺度对流涡旋的涡度收支分析

中尺度对流涡旋(MCV),与其他中尺度涡旋不同,有着其独特的动力机制与发展途径.一旦MCV形成,极易产生灾害性天气过程.为了解我国的MCV,使用非静力中尺度模式天气预报和研究模式对中国东部2003年7月4至5日降水过程进行了高分辨率的双向三重嵌套的数值模拟.与观测资料比较,模拟结果较为准确地再现了当时的大气状况.采用了空间滤波的方法对模式结果进行了大尺度背景场与中尺度扰动场的尺度分离,对MCV的结构与移动进行分析,并追随MCV的活动对其的涡度收支情况进行诊断分析.分析表明,大尺度背景场与中尺度扰动场对MCV的作用有着明显的差异.MCV的移动由大尺度背景风场引导;其中辐合作用直接决定了MCV的形成与发展,大尺度水平运动对中尺度涡度的水平输送为水平平流项的主要部分.而由垂直风速的水平变化所导致的水平涡度的倾斜作用在此MCV形成与发展阶段作用并不明显.成熟时的MCV与成熟时的中尺度对流复合体类似有着3个明显的环流,在对流层高层与低层均为辐散反气旋性环流,对流层中层则为较为深厚的气旋性环流.     

南海台风"悟空2000"生成及发展的数值模拟

应用NCAR/PSU中尺度非静力模式MM5模拟了南海台风"悟空2000"从一个热带扰动发展为强台风的过程。模拟结果表明,MM5模式能够很好地模拟出"悟空2000"台风的强度和最大风速,清晰显示出南海台风发展中具有的阶段性和爆发性。从水汽和位涡等诊断量的分析出发,分析了模拟的台风结构和台风眼生成的可能影响因素。敏感性试验结果显示,南海海面温度对台风发生发展有至关重要的作用:如果海表温度降低1℃,模拟的台风最大风速将降低近10m/s,风速达到台风级别(32.8m/s)的时间推迟约7个小时;如果海表温度降低2℃(SST仍高于26.5℃),该热带扰动将不能发展到台风的强度。     

台风Khanun迅速加强成因及其与Rananim登陆强度的比较分析

以严重影响我国的2005年15号登陆台风Khanun为研究对象,首先从大尺度环流特征和物理量场,对其登陆前强度迅速加强原因进行了诊断分析,结果表明,台风强度增强与低空持续加强的水汽输送、高空流出气流的强辐散、台风移向垂直切变小值区和暖洋面密切相关;然后就登陆时强度,将Khanun与2004年14号台风Rananim从水平流场、暖心结构、稳定度和涡度等方面进行对比,发现Khanun在上述几方面略弱于Rananim,这一结论为登陆台风强度判定提供了一些参考。     

98.7暴雨中尺度系统发展的视涡源涡度变率诊断分析

利用 MM5输出的高分辨率资料和视涡源与总涡源诊断方程对“98.7”特大暴雨的涡度场、视涡源、总涡源进行了诊断分析 .结果揭示 :此次暴雨的发生和发展与其视涡源、总涡源的生成和发展直接相关 .正视涡源柱和总涡源柱的存在及强烈发展是强暴雨中尺度系统发生发展的主要动力机制 ,这种机制有利于突发性特大暴雨发生 .暴雨的落区基本处于视涡源、总涡源中心位置的下方 .因而 ,视涡源与总涡源的强度及所处的位置为雨强及落区的预报提供了参考依据     

浙江地形对台风Khanun影响的数值试验和机理分析

以2005年严重影响我国华东地区的登陆台风Khanun为研究对象,利用MM5模式对其登陆浙江过程进行了数值模拟,通过模拟结果和实况的对比表明,模式对台风路径和降水的模拟是成功的,在台风移向移速、暴雨强度和落区上与实况十分吻合,但在台风强度模拟上则较实况偏小.在控制试验比较成功的基础上,本文还设计了3个敏感性试验,分析了浙江地形对台风路径、强度和降水的影响及其机理,它们分别为地形加倍、减半和无地形试验.试验结果表明,浙江地形对台风Khanun移动路径没有显著影响,这可能与浙江地形高度较低和环境场强引导气流有关.在降水强度上,浙江地形对暴雨的增幅作用十分显著,由地形强迫产生的降水和地形走向相一致.迎风坡由于地形动力抬升作用有利于上升运动加强,使得对流发展旺盛,降雨量增加,背风坡降雨量减少,浙江中北部沿海地区由于地形强迫产生了与台风环流同位向的扰动使得台风环流明显增强,形成暴雨中心.有无地形影响下的螺旋度对比显示,暴雨增幅区与低层正螺旋度差值区和高层负螺旋度差值区相对应,螺旋度差这种高低层耦合是触发和维持台风暴雨的动力机制,有利于台风螺旋结构的维持和强降水的发生.