三次台风登陆后雨带列车效应特征对比

为探讨台风雨带列车效应导致极端降水的可能形成方式和流型配置,利用多源观测资料,对2015年第13号台风苏迪罗(过程1)、2013年第23号台风菲特(过程2)和2005年第9号台风麦莎(过程3)登陆减弱后的对流雨带列车效应现象进行对比分析。结果表明:三次过程大暴雨区都发生在浙江东部丘陵东侧迎风坡,且具有雨带走向与环境背景气流基本一致及水汽通量辐合集中在850 hPa以下的共性,但其环境背景明显不同。过程1和过程2均由台风外围对流雨带引起,其中过程1雨带位于台风低压与副热带高压之间,垂直风切变和对流有效位能较大,水汽来自低纬度海面且湿层深厚;过程2发生在陆上台风残涡与海上另一个台风之间的鞍型场内,垂直风切变和对流有效位能较小,水汽来自同纬度海面,湿层仅位于对流层中下部。过程3由台风内核区雨带引起,垂直风切变强,对流有效位能最小。进一步分析发现在不同环境垂直风廓线和湿度廓线下三次过程雨带的结构和组织方式呈现出明显差异。在过程1中,对流发展较高,冷池与偏东气流间形成较深厚边界层辐合,所构成边界的两侧斜压结构促进来自海面暖湿空气在力管项作用下在边界暖湿一侧抬升,雨带两侧正负散度配置加强了对流的组织化程度,使对流单体长时间沿雨带长轴移动;在过程2中,偏东气流与弱冷池之间风向相反,风速相当,辐合较浅薄,暖云降水起主要作用,新单体不断在雨带东边界生成、西边界消亡,雨带停滞少动引发持续强降水;在过程3中,内核区雨带较大程度受台风涡旋动力学影响,对流发展高度低,为典型的热带海洋降水型,结构随高度略向外侧倾斜,对流单体在台风本体东侧低空东南风急流脉动产生的风速辐合作用下反复被激发并向下游移动,引发极端强降水。以上事实说明,导致极端降水的台风雨带列车效应形成方式多样,其短时临近预报面临重大挑战。

季风降雨前后深圳地区地表通量差异分析

为进一步认识夏季西南季风对深圳地区地表通量的影响,采用深圳气象梯度塔的辐射和涡动协方差系统观测资料,研究该地区季风强降水过程中地表通量的变化特征。结果显示:在季风降水期间和降水后,深圳地区近地面太阳辐射明显减弱,同时反照率减小。在降水期间,深圳地区地表感热和潜热通量均明显低于降水前和降水后,而且由碳汇转为碳源。

“台风灾害链综合评估”专刊序言

中国深受西北太平洋热带气旋(台风)的影响,是世界上台风灾害损失最严重的国家之一。沿海地区各省经常遭受台风直接影响,内陆地区也可能因台风及其外围环流水汽的叠加而形成重大的洪涝及滑坡泥石流灾害。受全球气候变化的影响,未来的台风灾害变化趋势存在很大的不确定性。受《热带地理》邀请,我们组织了以“台风灾害链综合评估”为主题的专刊,旨在深入推动台风灾害风险评估方面的理论研究与实践应用,为台风灾害的防灾减灾救灾提供新方法和新视角。

南印度洋热带气旋时空特征统计分析

本文采用JTWC33年南印度洋热带气旋最佳路径数据集,统计分析不同强度热带气旋时空变化特征。结果表明:33年中南印度洋共生成TC549个,年均16.64个;其中TS生成最多,年均4.76个;其次依次为TY、SuperTY、STS、STY;TD生成频数最少。热带气旋频数逐年变化在10~22个之间,总体呈持平趋势。多数级别热带气旋几乎每年都会生成,近年来级别较强的热带气旋出现频数和比例均明显上升。南印度洋热带气旋主要集中在11月至次年4月,2月最多,较强热带气旋频数增加较晚。南印度洋热带气旋三个比较集中的源地海域为:澳大利亚西北部海面、科克斯群岛至毛里求斯岛一带海面和莫桑比克海峡中部。

台风干扰海岸林受损及灾后恢复的影响因素研究进展

随着气候变暖,台风登陆的强度及频率均呈增加趋势,其对海岸森林的影响也日益严重,从而危及沿海生态安全。但因台风登陆的不确定性、海岸森林恢复的滞后性和数据源受限等影响,当前对台风后海岸森林受损及灾后恢复的影响因素研究仍存在很大的不确定性。台风登陆导致海岸森林枝叶脱落、树干折断和根系裸露等,受树种特征(冠层、树干和根系),林分结构(密度、组成),立地条件(地形、土壤)和台风特征(强度、频率)等影响,海岸森林在不同研究尺度的受损存在明显的空间异质性,单一因素难以完全解释台风后海岸森林的受损格局。台风后部分海岸森林因受损严重而死亡,其余仍以种子萌发、幼苗/幼树生长或萌生更新的方式持续恢复。海岸森林在灾后的恢复周期从几个月到几十年不等,其具体时长与树种更新策略(实生、萌生),森林类型(人工林、天然林),树木受损程度(轻度、重度)及区域水热条件(水分、热量)等有关。未来仍需借助多源遥感数据,并结合台风后的固定样方调查、野外采样和室内样品分析,对海岸森林的受损和恢复格局开展多时空尺度研究,阐明不同受损程度下树木的水分传输和光合产物分配过程及其差异,全面揭示台风干扰对海岸森林的影响机制。

北半球夏季急流遥相关:进展与展望

急流遥相关是沿急流波导传播的准静止行星尺度波列,在大气环流的维持和演变中有重要作用,其异常活动常伴随极端天气气候事件的发生。研究急流遥相关在不同时间尺度的变异特征和机理不仅可以加深对大气环流变化规律的理解,还可以为相应时间尺度上的天气预报、气候预测乃至气候预估提供科学依据。根据波导的性质,北半球夏季的急流波导可以分为以正压效应为主要维持机制的副热带急流波导和以斜压效应为维持机制的极锋急流波导。本文聚焦夏季急流遥相关活动最为活跃的欧亚大陆地区,在回顾急流遥相关理论的基础上,简要总结了近年来关于夏季副热带急流遥相关和极锋急流遥相关的形成条件、动力机制、气候影响和未来变化的研究进展,并展望了一些未来值得继续深入研究的问题。

黑龙江省极端雷暴大风的环境特征分析

极端雷暴大风突发性强、破坏力大,极易给人民群众生命财产安全、农业生产等方面造成重大损失。本文结合极端雷暴大风出现的位置和地形地貌特征,将黑龙江省极端雷暴大风空间强度按区域进行划分,并对比分析了各个区域极端雷暴大风的环境参数特征,以供参考。

2023年7月27—28日太原强对流过程分析

利用常规观测资料、探空数据和太原单站雷达数据等,对2023年7月27日太原地区的强对流过程进行分析。结果表明,该次强对流过程以短时强降水和短时暴雨天气为主,主要发生在副高边缘,受到高空槽影响和台风远距离输送水汽产生。充足的水汽和不稳定能量为强降水的发生提供有利条件。夜间高空槽东移,台风北上偏东气流加强,使得中高层更加干冷,低层更加暖湿,层结变得更加不稳定;低层西南和东南2支气流在太原地区交汇,导致该区域更强烈地辐合上升运动,满足强对流发展的动力条件,同时有利于对流在此被触发。雷达图上显示,阳曲境内出现“列车效应”,且风暴质心较低,降水效率高,有利于短时强降水发生。

近十年我国涡旋系统的研究进展

近年我国暴雨和强对流等中小尺度灾害性天气频发,涡旋是产生这些灾害天气的重要天气系统之一。为了不断提高对我国涡旋及其产生的暴雨和强对流天气发生发展机理的认识和预报准确率,本文对容易引发长江流域沿线灾害天气的三类涡旋(高原低涡、西南低涡和大别山涡)及对北方地区暴雨、强对流天气有重要影响的东北冷涡、中亚低涡的主要研究成果进行了梳理。主要回顾了近十年这些涡旋的识别方法、时空分布统计特征、三维结构以及产生的暴雨、强对流天气机理。最后,对与涡旋系统以及相关天气的研究与预报中的问题、未来发展方向进行了简要讨论和展望。

基于多源观测数据揭示中国春季沙尘活动的变化及其环流特征

本文利用1980~2021年MERRA2(Modern-Era Retrospective analysis for Research and Applications,version 2)沙尘资料,结合ERA5大气再分析数据,系统分析了中国春季沙尘的时空分布特征及相关的大气环流异常,结果表明:西北地区沙尘主导了我国春季沙尘的长期变化,二者均具有显著的2~4年和8年以上的周期变化,表现出明显的年际和年代际特征。利用EOF分析表明,EOF1主要体现我国春季沙尘,尤其是西北沙尘的年际变化,在正位相时表现出西北沙尘的显著增加。而EOF2则主要体现我国春季沙尘的年代际变化,在空间上表现为西北与中国其他地区沙尘变化的偶极子特征,其正位相为西北沙尘负异常和其他区域的正异常;在时间上则表现为20世纪90年代末由负转正的位相转变。进一步研究表明,中国春季沙尘变化与气象要素场具有显著的联系:当春季沙尘为正异常时,多为强风控制;此外,较高的地表温度和干旱少雨的背景利于土壤解冻和抑制沙尘沉降,最终造成沙尘天气的发生。此外,影响我国春季沙尘变化的下垫面海温异常表现出类拉尼娜型海温,且海温异常能够从前冬一直持续到同期春季,因此对提前预报春季沙尘变化提供一定的可能性。

台风“杜苏芮”(2305)过程的气象服务分析与思考

面对超强台风“杜苏芮”,气象部门国省市县四级联动,紧密配合,实现递进式服务,围绕气象灾害演进发生的不同阶段,提供预报预警服务产品,并在这一过程中分级别、分区域精细化调动部门应急联动和社会力量,以服务对象为主体,提供决策气象服务、公众气象服务和行业气象服务等,让气象监测预报预警信息能快速转化为各级政府、社会公众和特定行业(渔业、航空等)的防灾减灾行动力。

冬小麦农业气象灾害风险预警的业务实践与思考

开展冬小麦农业气象灾害风险预警工作是当前保障小麦生产安全和防灾减损的重要工作之一。2022年开始气象部门和农业部门联合开展了冬小麦农业气象灾害风险预警的业务服务工作,取得了一些技术成果和成功案例,但也存在一些问题和不足。本文简述了农业气象灾害风险预警业务的内涵,提出了综合农业气象灾害可能性预报、危险性和脆弱性预估,构建基于风险矩阵的冬小麦农业气象灾害风险预警业务的技术框架,并以2022年小麦干热风风险预警工作为例,展示了冬小麦农业气象灾害风险预警工作的技术流程。冬小麦农业气象灾害风险预警工作刚刚起步,尚有很多工作不完善,包括如何与已有的灾害风险评估成果进行深入融合,开展定量化的灾害影响预报和预警指标率定等。此外,在提升冬小麦农业气象灾害风险预警的准确率和开展服务效益评估等方面,未来还需要做大量的研发工作。

多源极轨卫星微波温度计资料实时区域同化系统

基于中尺度数值预报模式WRF和WRFDA同化系统,实现多源极轨卫星微波温度计资料实时区域同化,并对同化产品进行评估和应用。2018年同化试验结果表明:通过质量控制和偏差订正,AMSU-A资料第5~9通道亮温观测增量O-B(观测值O和背景场的正演辐射模拟值B的差值)的标准差有效降低,同化后各通道亮温分析残差O-A(观测值O和分析场的正演辐射模拟值A的差值)的标准差有效降低。同化预报产品被应用在暴雨强对流个例和台风个例中,取得良好效果。

1949—2021年登陆我国热带气旋历史规律研究

基于1949—2021年中国气象局最佳热带气旋路径数据,按照相应规则筛选出登陆我国的热带气旋及登陆位置,分析研究登陆热带气旋的数量、强度、时间等特征和变化规律,并具体分析沿海各地区登陆热带气旋的变化规律。结果表明:1949—2021年登陆我国的热带气旋数量呈略微减小趋势,有明显的高峰、低谷期,2018年后处于一个较低的水平;热带气旋登陆时的强度主要集中于强热带风暴、台风级别,登陆月份主要集中于7—9月;1949—2021年登陆我国的低强度热带气旋有减小趋势,而高强度热带气旋有增大趋势,说明登陆的高强度热带气旋将会越来越多,这可能与全球变暖以及热带扩展有关;1949—2021年登陆热带气旋位置在纬向上有轻微的南落,经向上无明显变化,这和前人的研究结论不一致,可能是由于选取的数据源以及时间跨度不一致造成的;我国沿海各地区热带气旋登陆频次最高的是广东地区,其次是台湾地区、海南、福建地区,大体上从南到北逐渐减少;台湾地区高强度登陆热带气旋占比最多,其次为浙江、福建、广东、海南地区;长期来看,广东、台湾地区年热带气旋登陆频次呈现减小趋势,浙江、福建地区呈现上升趋势。

四川盆地西部边缘不同落区暴雨的气象场差异及夜雨浅析

本文基于2015~2018年四川盆地西部边缘出现的典型暴雨个例,以落区为依据进行了统计分类,着重分析了不同空间分布特征暴雨的环境场条件,并从四川盆地夏季大气日变化特征角度来探讨了该区域夜雨频发的原因。研究表明:(1)受四川盆地西部边缘高大陡峭地形影响,盆地西部中低层大气温湿条件好,暖湿东南气流在此遇大地形产生迎风辐合抬升,易发生强降水。当暴雨发生在整个盆西(西部型)时,整个盆地西部的湿度非常大,东南风较强;当暴雨发生在盆地西北部(西北型)时,中低层东南风最强,动力作用最显著;当暴雨发生在盆地西南部(西南型)时,大多伴随有偏北风进入盆地,存在明显的南北风切变辐合。水汽散度通量对四川盆地西部暴雨强度和落区具有较好的指示意义。(2)对流有效位能、相对湿度、假相当位温、中低层风场以及散度这些热力和动力变量的日变化特征,都表明了四川盆地西部降水易发生在夜间。

云南2020年4-6月区域性气象干旱特征和成因分析

基于2020年云南125个站逐日MCI指数和区域性气象干旱过程监测评估标准,分析了4-6月区域性气象干旱的时空分布特征,并从高低层大气环流分布研究了其发生的成因。研究表明:(1)2020年4-6月发生了两次区域性气象干旱过程,一次是4月1-25日云南西南部有重度以上强度的气象干旱,另一次是5月9日至6月30日全省性、持续时间长的严重气象干旱。(2)2020年4月1-25日500 hP高度场在乌拉尔山和东亚东部为低压槽区,巴尔喀什湖至贝加尔湖一带为高压脊区,在中高纬度形成“负-正-负”波列,有利于西伯利亚冷空气堆积南下影响云南,但低纬度地区为带状正异常高度场控制,云南区域700 hPa风场为南风异常,所以冷空气主要影响云南东部。低纬度地区阿拉伯海-孟加拉湾-南中国海高度场偏高,不利于西南暖湿气流向云南输送,云南区域70%的水汽输送轨迹来自西风带。因此云南西部降水偏少、气温偏高,发生了区域性气象干旱过程。(3)5月9日至6月30日南亚高压季节性转换偏晚,孟加拉湾区域季风环流建立偏迟。季风建立前,云南区域水汽输送轨迹均来自西风带,比湿以负距平为主。季风建立后,云南区域水汽输送轨迹97%来自印度洋,比湿以正距平为主,但500 hPa中高纬度环流分布不利于冷空气南下影响云南,同时云南区域为10 gpm以上正距平的高度场控制,下沉运动加强,水汽输送与辐合上升运动对应关系不好,所以发生了全省大范围的气象干旱。

干冷空气活动对热带气旋强度变化影响的研究进展与展望

热带气旋的强度变化一直是热带气旋研究中的重要内容之一,干冷空气活动与热带气旋强度变化之间有密切的关系,如快速增强和快速减弱过程。文章对国内外干冷空气影响热带气旋强度变化的研究成果进行了回顾和总结,主要包括干冷空气的强度、侵入位置,以及高空冷性天气系统对热带气旋强度变化的影响三个方面,并对未来的研究进行展望,以期为干冷空气影响热带气旋强度的研究提供参考。

7—9月登陆华南热带气旋频数异常与大气环流和海温的关系

利用1949—2021年中国气象局上海台风研究所热带气旋资料、NCEP/NCAR再分析资料、NOAA重构的海表温度资料(SST)和大气向外长波辐射(OLR)资料,采用线性趋势分析、Mann-Kendall检验等方法分析了近73年7—9月登陆华南热带气旋频数的变化特征。采用合成分析的方法研究7—9月登陆华南热带气旋频数异常与同期大气环流和海温的关系。结果表明,1949—2021年7—9月,登陆华南热带气旋有243个,年均3.3个,占全年登陆总数的70.2%。登陆华南热带气旋频数具有显著的年际和年代际变化特征。1973年最多(7个),1950年最少(0个);在1990年代中期由前期偏多转为后期偏少,但没有突变发生。近73年7—9月登陆华南热带气旋频数以0.1(10 a)^(-1)的速率减少。7—9月登陆华南热带气旋频数异常与大气环流和海温异常密切相关,在异常多、少年同期:(1)大气环流差值场上,南亚高压偏强、偏东、偏北,副高偏西、偏北、偏强,110°E以东的赤道东风引导气流偏强,季风槽加强,北半球中低纬海平面气压场东高西低,北高南低,同时南海、热带西太平洋对流活动加强。(2)海温差值场上,赤道中东太平洋偏冷,西太平洋暖池偏暖,沃克环流加强。高中低层大气环流和海温这种差异可能是导致登陆华南热带气旋频数异常的原因。

我国南方西南和中东部区域两次持续性低温雨雪过程与关键环流系统的关系研究

利用NCEP再分析资料和国家气象信息中心提供的753站逐日气温和降水资料,对比分析了我国南方西南和中东部区域两次持续10 d以上的低温雨雪过程,结果表明:(1)两次过程中欧亚大陆中高纬东亚大槽均加深,但环流形势有差异。西南过程呈现"北高南低"形势,关键脊区在贝加尔湖,而中东部区域过程"北高南低"和"西高东低"形势共存,关键脊区从乌拉尔山延伸至贝加尔湖。两次过程异常的环流与北大西洋向东传播的波列有关。(2)西南过程关键脊区提前过程3 d发展并东移至贝加尔湖,形成稳定形势;而中东部区域过程关键脊区提前过程一周发展,在开始日达最强。两次过程均伴随蒙古高压东移南压使地面降温,500 hPa关键脊区超前蒙古高压2 d变化。西南过程降温主要受到冷平流和绝热冷却影响,而中东部区域过程主要受到冷平流的影响。(3)西南过程水汽来自孟加拉湾,只受南支槽支配。中东部区域过程水汽来自孟加拉湾、南海和西太平洋,由南支槽和西太平副热带高压的共同影响。两次过程水汽正收支主要来自南边界。

一次冷涡背景下次天气尺度系统对强对流环境场的影响

在同一东北冷涡背景下,2016年6月12—13日山西境内连续2 d出现强对流天气,12日为分散性对流而13日为大范围强对流。基于多源资料通过对比探讨次天气尺度系统及其演变对风暴环境进而对风暴结构的影响,得出以下结论:(1)两日风暴强度和风暴结构差异显著。6月12日对流孤立分散且回波强度小于55 dBZ,而13日准线性风暴发展成尺度较大的弓形回波引发大范围强对流天气,回波强度达60 dBZ。(2)此次过程的关键影响系统为冷涡背景下的次天气尺度低涡。12日次天气尺度低压扰动开始出现,距离远而未影响山西;13日低压扰动东移发展为次天气尺度切断低涡,低涡相关的地面冷锋及850 hPa切变线触发山西上游对流。(3)12日低层水汽含量低,0~3 km垂直风切变弱,13日低涡前偏南水汽输送使低层显著增湿,叠加中层干冷空气形成不稳定层结,受低涡影响0~3 km风垂直切变增强至5.0×10-3s-1,冷锋触发的对流风暴在上述环境下强烈发展并产生阵风锋,阵风锋组织风暴形成飑线,冷池与0~3 km风切变相互作用使飑线维持。(4)13日有利于飑线发展的环境要素与东北冷涡西侧的次天气尺度切断低涡系统密切相关,次天气尺度低涡是飑线形成发展的关键系统。