台风倒槽内β中尺度低涡及特大暴雨的数值模拟

对 2 0 0 1年 7月 6～ 7日上海嘉定特大暴雨及β中尺度低涡进行大、中尺度分析 ,认为特大暴雨是在西太平洋副热带高压的西北侧、北部西风槽与南部台风倒槽相连的形势下形成的。利用改进的区域 η坐标模式 (REM)对这一过程进行了数值模拟 ,发现降水先于 β中尺度低涡形成 ,强降水是在“风速偶”之间的强辐合作用下触发的。探讨了“风速偶”特别是弱风中心形成的原因。根据模式输出的高时空分辨率物理量场对 β中尺度低涡与特大暴雨的形成进行分析 ,探讨了它们形成的机制 ,结果表明 β中尺度低涡的形成是由于强降水使气柱增暖加强了低空原有的正涡度的情况下形成的 ,低涡与降水存在正反馈机制 。

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19802017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θse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。

“苏拉”台风倒槽引发鄂西北特大暴雨的诊断分析

利用常规观测资料、NCEP1°×1°逐6h再分析资料、地面自动站雨量资料,对1209号台风"苏拉"倒槽造成鄂西北特大暴雨天气过程进行诊断分析,结果表明:本次强降水天气过程是在"苏拉"台风倒槽、东南风和东风超低空急流、华北冷锋共同作用下产生的;台风倒槽建立了来自海上的水汽通道,为特大暴雨区提供了源源不断的水汽,降水强度则与水汽通量散度密切对应。

台风倒槽引发特大暴雨的对比分析

以冷空气侵入8712台风倒槽在温州引发特大暴雨与6122台风倒槽无冷空气侵入仅在温州引发中雨的倒槽降水显著差异为例,运用湿度、Q矢量散度、潜热等动力和热力物理量,探讨了冷空气与台风倒槽相互作用在温州引发特大暴雨的原因,同时与无冷空气侵入情况下台风倒槽内物理量场进行对比,研究台风倒槽降水巨大差异的内在原因。发现在厦门以南至广东东部登陆的台风,在浙东南沿海形成台风倒槽,秋季低层弱干冷空气易于侵入台风倒槽与强暖湿平流相互作用,使得斜压增强,不稳定能量释放是产生倒槽特大暴雨的重要原因。

台风倒槽影响下邯郸大暴雨过程分析

从天气系统背景、FY-2C卫星产品、水汽通量分布特征和大气稳定度特征等方面,分析了受台风低压倒槽与东移锋面云系的共同影响,于2005年7月21日夜间到23日邯郸市出现的大范围的暴雨天气,结果发现:500hPa槽前中尺度切变线是直接影响产生暴雨的重要系统;地形作用使迎风坡降水增强;中尺度对流云团和雨团关系密切,暴雨中心位于OLR和TBB低值区下面;西部山区的暴雨区水汽主要来源于南海、东海,东部平原大暴雨水汽主要来源于南海;暴雨区上空低层为对流不稳定,高层为对称不稳定。

一次秋季台风倒槽大暴雨过程诊断及中尺度分析

利用FNL再分析资料,结合加密自动站、多普勒雷达、卫星资料和数值模式预报产品,对2018年9月16—17日长三角地区一次典型的秋季台风倒槽大暴雨进行了分析。结果表明:大暴雨是在远距离台风倒槽、低空急流和高空槽共同影响下,由冷暖空气持续交汇激发的4个中尺度对流云团活动造成。第一阶段长江口区强暴雨发生在3号云团快速增强期间,暴雨出现在云团北侧TBB梯度大值区中,雨强随云顶温度降低快速增强;4号云团缓慢东移造成第二阶段暴雨,降水累积效应使长江口区降水量进一步加大。东北风(偏北风)与东南风(偏东风)形成的地面中尺度辐合线是暴雨的关键触发机制,气旋性辐合中心的形成对雨团增幅具有重要作用。多普勒雷达径向速度场上中气旋的形成提前于强暴雨增幅约30 min,具有良好的先兆性和预报预警意义。(超)低空急流持续的水汽和能量输送、高低空急流耦合及冷空气侵入形成的倾斜上升支和垂直环流圈、上干冷下暖湿的对流不稳定层结有利于中尺度暴雨云团的形成和维持。表征冷暖空气结合的地面辐合线位置是暴雨落区预报的关键,对于秋季台风倒槽暴雨,要特别重视冷空气对暴雨的触发和增幅作用,基于实况资料监测及时订正模式预报结论。

一次台风倒槽暴雨的GPS同化试验

选取2012年8月9—10日江苏东北部地区一次台风倒槽特大暴雨天气过程,利用WRF中尺度模式进行数值模拟,在此基础上进行常规观测资料、GPS探空廓线资料的三维变分同化试验,并对试验结果进行对比分析。为了更客观地检验不同方案的模拟效果,对降水采用TS评分检验和预报偏差分析。结果表明:单独同化常规观测数据可以改善降水的落区;GPS探空廓线数据水平分辨率低,仅同化GPS探空廓线数据并不能有效改善模拟效果;同时同化常规观测资料和GPS探空廓线数据可以有效弥补常规数据精度不高、GPS数据水平分辨率低的缺点,无论是对降水的落区还是强度都有很好的改善。

湖北十堰“05.8”台风倒槽特大暴雨的多尺度分析

受"珊瑚"台风倒槽的影响,2005年8月14日晚至15日凌晨在十堰市的房县、竹山和丹江口部分地区出现了一次特大暴雨天气过程。利用常规气象资料、卫星云图资料、地面加密气象资料,对此次强降水过程进行了多尺度分析。结果表明:(1)副热带高压的阻挡、地面弱冷空气的扩散、中低纬度环流系统的相互作用及低空急流对水汽的输送,是影响此次强降水过程的主要大尺度环流背景;(2)暴雨发生前存在较为明显的中尺度露点锋和地面中尺度辐合线;(3)卫星云图上有组织的中尺度对流系统(MCS)的发生、发展、成熟与消散对强降水临近预报预警有着重要的指示作用。

影响贵州的三次台风倒槽暴雨诊断分析

利用常规观测资料和NCEP 1°×1°6 h再分析资料,对影响贵州的三次台风倒槽暴雨进行诊断分析。结果表明:第一次台风倒槽暴雨过程(2001年7月7—8日)由单一台风倒槽影响造成,热力不稳定层结持续时间长,上升运动与辐合辐散弱,对应暴雨持续时间长、站点分散;第二次台风倒槽暴雨过程(2002年8月19日)由低涡切变和台风倒槽共同影响产生,强水汽辐合形成于两系统东侧偏南气流里,上升运动与辐合区发展层次较高,对应暴雨集中且站点多;第三次台风倒槽暴雨过程(2010年9月21日)由冷锋侵入台风倒槽内引发,干湿空气相遇形成小范围水汽辐合,低层上升运动较强、辐合强度较大,对应局地强降水和对流天气,且降水时间短。

8712号台风和9909号热带风暴引发的温州秋后台风倒槽特大暴雨对比分析

文中主要以8712号台风和9909号热带风暴为个例,运用MM5中尺度模式结合Q矢量等物理量计算NCEP资料,通过模拟、统计、分析研究,讨论浙东南温州沿海秋后台风倒槽强降雨特征.结果表明秋季在厦门以南至广东东部登陆的台风,在浙东南温州沿海形成台风倒槽.该倒槽内暖湿切变线的中尺度对流复合体(MCC)是引起特大暴雨的重要条件;其次,中高层弱干冷空气进入台风倒槽上空和低层强的暖湿平流相结合,使得不稳定能量释放是产生特大暴雨的另一种重要原因之一.

豫西台风倒槽型大暴雨的环境条件与触发机制分析

2012年8月4日夜里到5日,受台风倒槽影响,豫西出现一次罕见的大暴雨天气过程,暴雨中心嵩县日降雨量达196.6 mm,仅次于历史极值(264.7 mm)。为深入研究豫西地区台风倒槽大暴雨的形成机理,提高对此类天气的预报能力,依据河南省地面常规气象观测资料、降水资料,利用NCEP(1°×1°)再分析资料、FY2D卫星云图资料、FY2E卫星TBB资料、洛阳市新一代多普勒雷达等资料,对此次大暴雨过程产生的环境条件和触发机制进行了诊断分析。结果表明:1)此次大暴雨事件主要是由随高度西倾的台风倒槽、700 hPa干线及925 hPa偏东北气流与台风“苏拉”减弱后的热带低压后部东南气流共同作用所致。2)低层对流不稳定,中高层有弱的干冷空气侵入,为大暴雨的产生提供了有利环境条件;925 hPa中尺度辐合线及地面冷空气为台风倒槽中形成暴雨提供了启动条件。3)台风倒槽云系中,有多个中尺度对流云团生成并组织化持续影响,是导致这次局地大暴雨的主要原因,同时地形对降雨量有一定增幅作用。4)对流参数中的对流有效位能(CAPE)、K指数、Li抬升指数在暴雨发生前后有明显的拐点,对大暴雨的预报有很好的指示意义。

台风倒槽浙江暴雨的“配料法”研究

登陆广东和福建的台风倒槽在浙江地区的雨量差异悬殊、预报难度大。本文从暴雨形成基本条件出发,确定了有利于浙江台风倒槽暴雨的三个基本'配料':(1)浙江东南沿海地区低层东南风急流的建立和维持;(2)与低层急流相配合的高层强辐散;(3)浙江大陆为冷区,低空有明显暖平流从海上输送到陆地。在此基础上,通过路径和强度相似、在浙江分别带来特大暴雨和无特大暴雨的两对台风(广东东部登陆的8116和8805号,及福建中部登陆的8209和9418号)予以对比证实。在形成特大暴雨的个例中,浙江东南沿海700 hPa维持长时间的东南风急流,同时有200 hPa强辐散长时间与之配合;如果低层850 hPa浙江陆上有弱冷空气侵入形成冷区或冷槽,则有利于降水增强。相反,在无特大暴雨个例中,则缺少前两个'配料'中的一个或两个。

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MPV1<0,MPV2>0。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。

温州“9.4”台风倒槽特大暴雨分析

运用T106数值预报产品、MM5模式结合Q矢量计算NCEP资料、天气实况及卫星云图等非常规资料,对1999年9月4日凌晨在远离9909号热带风暴中心的浙江省温州市引发的特大暴雨进行了探讨。发现秋季在厦门以南至广东东部登陆的台风,在浙中南沿海形成台风倒槽,该倒槽内的暖湿切变线的中尺度对流复合体(Mesoscale Convective Complex,MCC)是引起特大暴雨的重要条件。从计算得出的Q矢量散度分布看,本次特大暴雨降水发生时间和量级与该时段内温州经历的强Q矢量散度梯度发展有密切联系。同时,温州呈东北-西南走向的海岸线及境内雁荡山脉有利地形的抬升作用,对本次热带风暴倒槽降水中局地特大暴雨的形成有重要贡献。

台风倒槽引发暴雨的风廓线特征分析

2013年9月23—24日台风"天兔"倒槽和高空西风槽共同影响造成山东半岛南部的暴雨天气,文章利用青岛风廓线雷达资料分析台风倒槽引发暴雨的演变特征,结果表明:大气中层冷平流叠加在暖湿平流之上,且台风倒槽提供的充沛水汽和高能量利于暴雨产生。整层垂直速度超过3m/s、信号噪声比达到30dB和C_n^2值大于5e^(-16)m^(-2/3)的开始和结束反映了降水的开始和结束,其强度和持续时间与降水强度有密切关系。台风倒槽影响时东风分量增大降雨也加强;强降雨时段集中在低层最大风速极值附近,且与低层SRH峰值的出现时间密切相关。

贵州西部两次台风倒槽暴雨成因对比分析

2014年7月19~20日和9月17~18日贵州西部发生了两场由台风倒槽引起的暴雨天气过程,其中9月17~18日的台风倒槽暴雨天气过程引发严重的洪涝灾害。本文利用MICAPS资料、地面加密自动站资料和NCEP再分析资料等对2014年7月19~20日和9月17~18日发生在贵州西部的两次台风倒槽暴雨天气过程进行对比分析。分析发现:两次台风倒槽暴雨天气过程均是在副热带高压588线稳定维持在湖南西部边缘的条件下产生的,台风登陆后减弱为热带低压,热带低压在副热带高压南侧偏东气流影响下西行到达广西西部后,其东北部台风倒槽影响贵州时产生暴雨;台风低压外围的东南急流从南海给暴雨区带来充足的水汽和不稳定能量。“威马逊”台风倒槽暴雨(2014年7月19~20日)由单一的台风倒槽影响造成,热力不稳定层结虽维持时间较长,但上升运动与辐合辐散均不强,对应产生的暴雨强度不大,站点少而分散;“海鸥”台风倒槽暴雨(2014年9月17日~18日)由低涡切变和台风倒槽共同影响产生,强烈的水汽辐合形成于两系统之间的偏南气流里,上升运动与辐合辐散均长时间维持,对应暴雨降雨时间长,站点多而集中。分析贵州西部预报点上空的天气系统的配置及水汽通量和水汽通量散度分布变化特征对贵州西部台风低槽的预报预警有较好地指示作用。

一次由台风倒槽引起的舟山暴雨分析

通过分析2018年第22号超强台风“山竹”在广东南部沿海登陆后引发远离台风暴雨区域的舟山地区的台风倒槽暴雨以及与强降水有关的物理量场的变化,探讨了在台风倒槽与弱冷空气及副热带高压三者相结合处以强降水为主的强对流天气发生发展的环境条件。

濮阳市台风倒槽影响下不同天气对比分析

通过对１９９４年７月１２日和８月２３日两次台风倒槽影响下不同天气的对比分析，确定了台风倒槽型暴雨预报指标。

由台风低压倒槽引发的山东暴雨过程研究

2004年8月26—28日发生在山东省的大到暴雨过程主要是由"艾莉"台风减弱的低压和西风带冷空气远距离相互作用造成的,台风倒槽的发展与低空东南气流的加强及台风低压外围热量和动量的向北输送密切相关。采用双向三重嵌套网格非静力模式MM5对这一过程进行了数值模拟,研究了台风倒槽的中尺度结构特征,并通过涡度收支探讨了台风倒槽及中尺度低涡发生发展的物理过程。结果表明,强降水是在台风倒槽顶部强风中心与弱风中心之间的强辐合作用下触发的,台风倒槽的增强和中尺度低涡的形成是低空急流及其动力作用的结果,降水的非绝热加热也起着重要作用。涡度方程的收支诊断表明,对流层低层的散度项、对流层中层的水平平流项和铅直输送项是正涡度的主要贡献者,在同一等压面上散度项和水平平流项的作用是相反的。对流层中层铅直输送项的贡献为正,扭转项为负贡献,涡度变化的总趋势是它们相互作用的净结果。等压面上相对涡度的变化趋势并不是均匀的,中尺度低涡的东南象限相对涡度局地变化较强,这是强降水发生在此的重要原因。低层正涡度的增加是由水平辐合引起的,而高层正涡度的增加是涡度由低层向高层垂直输送的结果。因此台风倒槽的发展和中尺度低涡的形成主要是由于低层的涡度制造,另一方面来自中低层涡度的垂直输送。

0505台风低压倒槽后退东移的原因分析

0505台风＂海棠＂在福建登陆后减弱为低气压,其中心在陆地的移动路径为自福建经江西至湖南。伴随台风低压一同西北移的台风倒槽,在经过河南区域时,移向发生了明显的变化：在从河南东部移至西部后,没有继续西行,而是发生了转向后退,从114°E以西退回到114°E以东,倒槽北段退后尤为明显。倒槽后退导致暴雨落区随之东移,使暴雨落区预报出现较大偏差。为了探讨这种情况出现的原因,以正确判断倒槽移向,减少预报失误,为今后预报积累经验,使用常规高空、地面报文和1°×1°的NCEP再分析资料,对0505台风倒槽影响河南时的天气形势和物理量场演变进行分析。结果发现：台风低压倒槽后退的直接原因为北方较强冷空气南下,在低层侵入倒槽西部,使该处的北风区域扩大、北风风速明显加强,迫使倒槽东退;而在高层则为北方南下冷空气致副高东南退,引西风带系统东移,大陆高压跟进,高压前部北风取代台风倒槽西部的东北风,致倒槽东退并变性为两高之间的辐合线。由于来自贝加尔湖以东高纬度地区的强冷空气从华北南下进入河南西北部,阻止了台风倒槽的继续西移,并迫使其后退,动力上升运动区与水汽输送带随之东退至豫东北,致使该地区暴雨出现。北方南下冷空气的强弱及与台风倒槽的相对位置,是决定此次台风低压倒槽移动的重要因素。当台风倒槽移动前方或北方24 h变温场上出现连片小于-2℃的负变温区,并且在温度平流场上出现连片小于-3℃的冷平流区时,未来12~24 h台风倒槽的移向可能发生变化,或停滞或转向东退,可综合其他因素做出正确判断。