登陆台风麦德姆不同部位降水强度及谱特征

利用架设在福建省尤溪站和屏南站的两台PARSIVEI第2代激光雨滴谱仪对2014年7月23 25日影响福建省的台风麦德姆(1410)进行观测,尤溪站位于移动路径中轴,屏南站位于台风强降水的区域即右侧云系,观测显示了台风不同部位雨滴谱特征:台风麦德姆在外围右前侧和后侧以及残留云系出现强降水,台风中心为连续性降水,雨强变化平稳;台风右侧云系雨滴平均谱谱宽由宽变窄,小滴数浓度先增后减,大滴逐渐减少,移动路径中轴后侧的残留云系出现大滴数浓度和谱宽的突增;含水量与雨强变化一致,雨强小于10mm·h^(-1)时,以大量的小粒子贡献为主,形状因子μ及斜率参数λ分布较广;雨强大于10 mm·h^(-1)时,大滴的贡献随雨强增大而增大,μ及λ均减小;同时,可利用μ与λ线性函数关系对(Gamma分布进行简化。

海岸沙席形态及近表层沉积物粒度对台风的响应

依据2014年第10号强台风"麦德姆"登陆前后福建平潭岛典型海岸沙席的形态观测与近表层沉积物粒度数据,综合分析了海岸沙席对台风的响应特征。结果表明:(1)海岸沙席形态对"麦德姆"的响应明显,主要表现为沙席前缘高程降低(最大侵蚀深度为0.40 m),中部变化较小(-0.06~0.09 m),后缘明显升高(最大堆积厚度为1.62 m),沙席体积增大2.02%。(2)海岸沙席近表层沉积物粒度受"麦德姆"影响较小,其粒度参数在台风前后并无质的等级性变化。(3)海岸沙席的台风响应特征主要因台风过程中大风的非选择性侵蚀和搬运及海岸沙席与海滩沙粒度的相近性所造成的,同时也受到周边地势及植被等的影响。

冷空气影响台风暴雨的中尺度分析及数值模拟

利用常规探测资料、NCEP/NCAR 1°×1°6h间隔的FNL再分析资料、NCEP GFS 0.5°×0.5°6h间隔资料、多普勒雷达和中尺度地面自动站资料,对2014年“麦德姆”台风暴雨对流系统的天气背景、触发机制以及生消演变过程进行分析,并用中尺度数值模式WRF进行侵入冷空气强度的数值敏感性试验。研究结果表明:(1)强降水发生在“麦德姆”北上变性的过程中,冷空气的侵入使得台风热力结构改变,台风外围的大气斜压性增强,层结更不稳定,有利于中尺度对流系统发生发展。(2)对流系统的触发首先是由边界层内冷空气侵入造成的,冷空气与暖空气的对峙使得江淮东部辐合加强、降水回波稳定少动。(3)数值敏感性试验结果表明,冷空气侵入使台风外围层结更加不稳定,有利于产生深厚的垂直运动,使中尺度对流系统的生命史长、强度强。若入侵冷空气过弱,对流系统中的垂直运动弱,对流强度弱;若入侵冷空气过强,虽然对流系统中能发展出强的垂直运动,但垂直运动维持的时间短,中尺度对流系统的生命史短,不利于产生持续性强降水。

1410号台风Matmo登陆前后的动热力结构演变和水汽输送特征分析

利用NCEP/NCAR(美国国家环境预报中心/国家大气研究中心)的全球预报系统(GFS)再分析资料、欧洲气象中心(ERA-interim)资料以及中国气象局观测站点的实况降水观测结合CMORPH卫星反演降水资料,对2014年第10号台风Matmo生成后西北行并登陆台湾及福建过程中的特征进行了分析,揭示出Matmo移动路径主要受西太平洋副热带高压(简称西太副高)外围引导气流影响。动、热力物理量场分析表明,Matmo在登陆福建前后,福建上空一直维持深厚的涡旋结构,福建东南部上空的上升区与台湾海峡及福建西部附近的下沉运动区形成明显的垂直环流圈。同时,南海上空有明显的西南急流(风速大于16 m s^(-1)),Matmo的水汽来源主要有两条,分别为孟加拉湾和南海以及西太副高南侧。充足的水汽输送及低层水汽辐合抬升有利于Matmo登陆后的强降水发生和维持。Matmo登陆福建后仍然保持低层辐合、高层辐散,有利于持续暴雨的发生。Matmo登陆福建期间始终处于风速垂直切变小值区(小于9 m s^(-1))中,环境风速的弱垂直切变有利于Matmo暖心结构及高空辐散形势的维持,是Matmo在登陆后依然能维持自身强度不衰减的原因之一。

“1410”台风麦德姆强降水与地形关系的分析

利用多种资料对2014年第10号台风麦德姆的降水实况和环流形势进行分析;并以欧洲中心ERA-Interim资料为背景场使用WRF模式,对山东半岛地形对麦德姆强降水的影响进行敏感性试验。结果表明:中纬度西风槽和台风系统结合,冷空气从对流层低层入侵使麦德姆发生变性。山东半岛地形对麦德姆的移动路径、强度和降水均有一定影响。地形高度与强降水中心强度有较好的对应关系。地形高度的强迫抬升作用有利于水汽辐合增强,从而使降水量增大。地形高度与降水量减少不是简单的线性关系。

不同积云和微物理方案对“麦德姆”台风登陆后路径的影响

基于中尺度数值预报模式WRF V3.5,利用7种积云方案和13种云微物理方案构成的不同组合设计了91组试验,对2014年第10号台风"麦德姆"登陆后影响江西期间的路径进行了模拟和分析。结果发现,台风路径对积云和微物理方案的选择较为敏感,在91组模拟试验中,模拟路径与实况路径的偏差从29.7~76.9 km不等,平均偏差为54.5 km;Grell-Freitas积云方案与WDM5和WDM6微物理方案的组合(N38和N39)模拟的台风路径最为接近实况路径(偏差约30km),而BMJ积云方案与Kessler、SUB-YLin和Milbrandt微物理方案的组合(N14、N22和N24)的模拟较差,模拟路径与实况路径偏差超过75 km,且明显较实况偏东;对于某一积云(微物理)方案,13种微物理(7种积云)方案的表现也有较大差异,总体上Grell-Freitas和Grell-3方案在7种积云方案中表现最好,而WDM5和WDM6则在13种云微物理方案中表现最好;N38和N39试验成功模拟了台风路径的主要原因是较好地模拟出西太平洋副热带高压(以下简称西太副高)的位置,而N14、N22和N24试验模拟的台风路径偏东则主要是由模拟的西太副高位置偏东造成。

台湾岛地形对“麦德姆”台风的影响

采用WRF模式,以2014年10号台风"麦德姆"为例,针对台湾岛中央山脉的局部地形,设计精细化地形试验,数值模拟了"麦德姆"台风登陆台湾岛前后地形对其路径、强度及风雨分布的影响。研究结果表明:真实的地形能更好的模拟和再现"麦德姆"台风发生发展的过程;台湾岛中央山脉地形对登岛"麦德姆"台风的路径有实质性的影响,降低台湾地形高度试验导致台风路径向西南偏转,而提高台湾岛地形高度则导致台风路径向东北偏转,地形高度改变的程度与路径偏转程度成正相关,地形高度改变所导致阻挡效应及台风环流与大尺度环流的相互作用是导致路径偏转的主要原因;台湾岛地形高度的改变对台风强度有明显的影响,增加或减少台湾岛地形高度,都会使台风强度有所减弱,这与地形变化引起的动力狭管效应、云水物质分布及外围云带的对流运动有关;台湾岛地形影响"麦德姆"台风降水的机制更为复杂,其不仅与地形引发的台风强度及结构变化有关,更与地形引起的眼区对流活动和螺旋云带及外围云系的时空分布有关。

台风“麦德姆”福州降水δ^18O特征及水汽来源分析

大气降水的氢氧同位素不仅在长时间尺度和短时间尺度上对气候环境有一定的响应,而且在极端天气事件中也响应强烈。论文基于2014年7月23—24日10号台风麦德姆登陆前后福州降水的氢氧稳定同位素分析,发现台风麦德姆降水的δ^(18)O变化范围为-7.2‰^-15.4‰,整个降雨过程分为3个阶段:阶段1(23日3:00至23日12:00),雨水δ^(18)O相对偏正(加权平均值为-7.8‰),降水开始增加,主要受台风外围环流的影响;阶段2(23日12:00至24日8:00),雨水δ^(18)O显著偏负(加权平均值为-13.9‰),采样点降水量达134.8 mm,约占观测时段降水量的78%,降雨量效应明显,主要受台风云雨区影响;阶段3(24日8:00至24日17:00),雨水δ^(18)O偏正(加权平均值为-9.2‰),降水减少,台风远离福州。通过降水δ^(18)O的阶段性特征以及过量氘,结合水汽输送通量与HYSPLIT-4模拟水汽轨迹分析,确定此次降水的水汽源主要来自西北太平洋水汽通道与孟加拉湾和南海水汽通道。

“麦德姆”台风灾害防御行为效益评估研究

利用2014年福建省台风＂麦德姆＂气象监测资料、台风灾情资料和台风灾害防御效益评估网上问卷调查资料,采用相似分析法中的平均值距平估算法,预评估台风＂麦德姆＂造成的影响为中等,将造成直接经济损失为12.0×10^9~22.0×10^9元,并利用台风灾害风险指数评估模型,对台风＂麦德姆＂进行灾害风险评估,研究分析结果表明：台风＂麦德姆＂预评估结果与实际灾情相符,灾害损失降到最低限度.根据网上调查评估法得出：福建省防御＂麦德姆＂登陆台风灾害行为,减损经济效益贡献率为66%,主要体现在船只回港避风、地质灾害易发点整治建设和网箱养殖的除险加固等环节;减少人员伤亡贡献率为64%,主要体现在渔民上岸和人员转移到安全应急避难场所等环节.据估算,这次台风灾害防御行为福建省减轻直接经济损失约为8.349×10^9元.应用台风灾害防御效益评估三级指标体系,通过调查研究得出：指标体系中的各级各项指数均能较好地反映和评估福建省防御台风灾害行为的实际效益和作用,政府主导在各类减灾行为中作用最大,台风预报预警及时性、工程性建设、人员转移和船只回港避风作用最有效.

台风“麦德姆”后海岸横向沙丘年内形态变化的观测

基于2014年第10号强台风"麦德姆"登陆前后一年内不同时间的福建平潭岛长江澳海岸横向沙丘形态高精度观测数据,分析了台风后典型海岸横向沙丘的年内形态变化过程及其特征。结果表明:(1)台风"麦德姆"造成海岸横向沙丘的体积减小、高度降低,其中体积减少了1.3%、丘顶高度最大降低1.43 m,且不同部位的变化程度亦非完全一致。(2)海岸横向沙丘形态在台风"麦德姆"后的一年内主要以体积增加、高度增大为特征,半年内海岸横向沙丘的体积与高度即已超过台风登陆前,丘顶高度最大月均升高0.39 m,沙丘迎风坡基本恢复到台风登陆前状态,背风坡以堆积为主且高度超过台风之前。(3)海岸横向沙丘的形态特征是由丰富的海滩沙源、强劲的常态向岸风、沙丘原形态及植被盖度等因素相互作用的结果,其中丰富的海滩沙源和强劲的常态向岸风是决定性因素,台风对海岸横向沙丘形态的影响应是暂时性的,较长时间尺度而言低频高能的台风对海岸横向沙丘形态的塑造作用相对有限。