ON THE RELATIONSHIPS BETWEEN THE UNUSUAL TRACK OF TYPHOON MORAKOT(0908)AND THE UPPER WESTERLY TROUGH

In this paper,by carrying out sensitivity tests of initial conditions and diagnostic analysis of physical fields,the impact factors and the physical mechanism of the unusual track of Morakot in the Taiwan Strait are discussed and examined based on the potential vorticity(PV)inversion.The diagnostic results of NCEP data showed that Morakot's track was mainly steered by the subtropical high.The breaking of a high-pressure zone was the main cause for the northward turn of Morakot.A sensitivity test of initial conditions showed that the existence of upper-level trough was the leading factor for the breaking of the high-pressure zone.When the intensity was strengthened of the upper-level trough at initial time,the high-pressure zone would break ahead of time,leading to the early northward turn of Morakot.Conversely,when the intensity was weakened,the breaking of the high-pressure zone would be delayed.Especially,when the intensity was weakened to a certain extent,the high-pressure zone would not break.The typhoon,steered by the easterly flow to the south of the high-pressure zone,would keep moving westward,with no turn in the test.The diagnostic analysis of the physical fields based on the sensitivity test revealed that positive vorticity advection and cold advection associated with the upper-level trough weakened the intensity of the high-pressure zone.The upper-level trough affected typhoon's track indirectly by influencing the high-pressure zone.

THE STRONG DRAGON BOAT RACE PRECIPITATION OF GUANGDONG IN 2008 AND QUASI-10-DAY OSCILLATION

Guangdong suffered from the most serious precipitation of its corresponding time during the dragon-boat race of 2008 since 1951.The relationship between the strong dragon-boat precipitation in 2008 and atmospheric low-frequency oscillation was analyzed with the methods of wavelet analysis,correlation and Lanczos filter.Results showed that the daily rainfall exhibits a significant 7 to 12-day quasi-periodic oscillation(namely quasi-10-day oscillation) during the precipitation,the daily 500 hPa height over Guangdong exhibits a significant 8 to 13-day quasi-periodic oscillation,and the daily 850 hPa zonal wind averaged over the north of the South China Sea presents a significant quasi-12-day periodic oscillation.The Guangdong rainfall during the annually first rainy season is most closely correlated with monsoon over the north of South China Sea,and less closely with an upper-level trough at 500 hPa affecting Guangdong.Strong monsoon surges induced two heavy rainfall processes in 2008.The monsoon surges joined with a westward-propagating quasi-10-day oscillation that originated from the central Pacific and was enhanced in a strong convective region east of the Philippines and a northward-propagating monsoon that originated from the southern South China Sea was enhanced.With composite analysis of typical phases,the common evolution characteristics of atmospheric circulation of the two heavy rainfall processes were analyzed for different phases.These features can be used as reference for medium prediction of heavy rainfall processes in Guangdong.

A Study of Extratropical Transition and Re-Intensification of Typhoon Mindulle(2004)

In this study,the fifth-generation Pennsylvania State University-National Center for Atmospheric Research (PSU-NCAR) Mesoscale Model (MM5) is used to simulate Typhoon Mindulle (2004) at high resolution (3-km grid size).The data from measurements show that in the upper atmosphere the existence of an upper jet is important to the transition cyclone.When Mindulle moved to the area of the upper jet entrance,where high-altitude divergence existed, the pumping of the high-altitude divergence would enhance the vertical motion and low-level cyclone convergence. The enhanced vertical motion was confirmed by the simulation results and indicated that the existence of upper divergence enhanced the vertical motion which was favorable for the maintenance of Typhoon Mindulle.The process of extratropical transition (ET) and re-intensification always accompanies the process of cold air invasion. This process enhances the baroclinicity of the atmosphere and the formation of front at high altitudes, which converts baroclinic potential energy into kinetic energy and strengthens the cyclone vortex.The distributions of equivalent potential temperature (θe) and temperature anomalies show that the warm-core of the typhoon at the tropopause aids the re-intensification of the system. As the typhoon reenters the ocean, latent heat flux (LHF) increases in the north and west and the strong reflectivity and vertical motion occur in the east and southeast,and the west.With the re-intensification of the typhoon the wind field evolves from an oval to a circle at the lower atmosphere, the area coverage by high winds increases, and the distribution of the tangential wind shows an asymmetric pattern.

潮州两次西风带龙卷天气过程对比分析

利用常规观测和汕头SA型多普勒天气雷达等资料,对比分析广东省潮州市2012年5月13日和2014年5月22日两次西风带系统龙卷过程(简称“5.13”龙卷和“5.22”龙卷)。结果表明:两次龙卷过程都发生在高空槽东移和低层切变线南压、并伴有低空急流的相似天气形势下;但“5.22”龙卷存在有利于强对流风暴发生并增强的前倾槽结构和强低空西南急流。两次龙卷均发生在极低的抬升凝结高度和中等偏弱的深层垂直风切变环境条件下;“上干、下湿”的不稳定层结和整层都具有较大湿度的不稳定层结配置都可能产生龙卷。雷达观测上,“5.13”龙卷发生在飑线的弓形回波前缘,无钩状回波特征和中气旋,属于非超级单体龙卷;而“5.22”龙卷发生在超级单体风暴前部的钩状回波顶端,伴有强中气旋,属于超级单体龙卷。

高空槽对9711号台风变性加强影响的数值研究

9711号台风Winnie是一个在中国大陆长久维持(2—3 d)并产生强降水的热带气旋(TC),在其深入内陆过程中变性加强为一个温带气旋。用MM5V3对不同强度高空槽影响下Winnie的变性加强过程进行了数值研究。结果表明:(1)Winnie变性加强过程表现为强锋面侵入台风内部、冷空气包裹台风中心、一个温带气旋在近地层锋面上强烈发展的过程;(2)Winnie在陆上的变性加强与西风带高空槽的强度密切相关。TC与不同强度高空槽相互作用过程中,较深槽携带较强冷平流、正涡度平流以及较强的槽前高空辐散,从而有利于TC的维持和变性发展。数值试验中,高空槽越强,Winnie变性加强越明显,温带气旋的发展越快;(3)模拟结果的位涡分析表明,Winnie的温带变性发展与对流层高层正位涡下传、低层锋区和TC低压环流三者之间的相互作用有关。

2004年9月川渝大暴雨期间西南低涡结构及其环境场的分析

采用NCEP再分析资料、常规观测资料、卫星云图资料及地面降水资料，对2004年9月2日～8日发生在川东和重庆的大暴雨的影响系统及其环境场作了分析研究。结果表明，此次暴雨分为三个阶段，降水系统主要有两个：第一、三阶段的主要降水系统是低空切变线；第二阶段的主要降水系统是西南低涡，而西南低涡影响期内的雨量最强、范围最大。西南低涡开始时为一口中尺度系统，最后发展达α中尺度系统。其影响时间从4日00时到6日06时（国际协调时），持续了54小时。本文对此次暴雨过程所做的研究表明，川东地区的特殊地形，500hPa高空小槽以及700hPa、850hPa低层鞍型流场均是西南低涡产生和维持的重要条件；西南低涡上层为暖性结构；在暴雨过程中有20个雨团接连发生，中尺度系统是这次暴雨的直接影响系统；对水汽收支的计算表明，水汽可能来自于低纬度热带地区。本文还对西南低涡与东北低涡的异同作了比较。

干侵入对济南“7．18”暴雨的作用

利用NCEP/NCAR再分析资料对2007年7月18日发生在济南地区的短时大暴雨过程进行了详细的分析,发现这次强降水过程是在高空槽和低空风切变的有利形势下产生的。济南附近最大干空气侵入出现在暴雨发生前1～2天,干空气侵入有利于深厚干层的形成和维持,而深厚干层的存在则有利于对流有效位能在中高层的产生、积聚和释放,从而导致强的对流上升运动,为暴雨的产生提供了条件。济南以北地区干空气侵入现象在暴雨过程中一直存在,主要有两种表现形式:对流层顶附近向下的干空气侵入和对流层低层由北向南的干空气侵入。济南外的干侵入一方面有利于低层产生辐合、高层产生辐散,导致上升运动的发展,另外一方面还对锋区的形成和移动具有重要作用。上述两方面表明干侵入在这次暴雨过程中起到了至关重要的作用。

2008年广东强龙舟水与准10天振荡

采用小波分析、相关分析、Lanczos时间滤波器等方法分析了2008年广东强龙舟水与大气低频振荡的关系。结果表明,强龙舟水期间广东逐日降水存在显著的准7～12天周期振荡即准10天振荡,广东上空的逐日500 hPa高度场存在显著的8～13天周期振荡、南海北部平均的逐日850 hPa纬向风场存在显著的准12天周期振荡。广东前汛期降水与南海北部季风的关系最密切,其次为影响广东上空的高空槽。从中太平洋开始向西传播的准10天振荡在菲律宾东侧强对流区得到加强并继续向西传播,与从南海南部北传并加强的季风相结合,导致强季风涌的出现,从而导致强龙舟水期间的2次强降水过程。利用典型位相的合成分析,对广东强龙舟水期间2次强降水过程不同位相的大气环流场的共同演变特征进行了分析,它们可为广东强降水过程尤其是龙舟水的中期预报提供参考依据。

湘黔边境一次高空槽前型飑线天气过程的成因分析

综合多种观测资料,对2006年8月1日发生在湘黔边境的一次强对流天气过程的成因进行了分析。结果表明:这是一次典型的高空槽前型飑线过程,副热带高压的迅速东退、强湿度梯度及其南北两侧冷暖空气的辐合造成的强湿度锋锋生作用触发了强对流;强对流发生前和发生时大气层结的不稳定、良好的水汽输送及辐合条件对其发生发展十分有利;高层强辐散与低层强辐合的耦合形势以及强上升运动为强对流的发生发展提供了有利的动力条件。

2013年7月一次江淮暴雨成因分析

2013年7月4—7日江淮地区出现了入梅以来的第一次持续性暴雨,造成江淮地区严重的洪涝灾害。利用欧洲中期天气预报中心(ECMWF)逐6 h的1°×1°再分析资料、FY-2F卫星云量资料和江淮地区72个气象站逐日降水资料,对此次暴雨过程的成因进行分析。结果表明:在500 h Pa以径向环流为主的背景形势下,江淮地区上空缓慢移近梅雨锋的西南涡是此次降水过程的关键系统。高空急流、500 h Pa高空槽、西南低空急流、西南涡、边界层急流和梅雨锋共同作用形成深厚的辐合层,低层辐合、高层辐散的垂直结构增强了大气的抽吸作用,造成强烈的垂直运动。边界层强的垂直风切变触发了对流不稳定能量的释放。来自孟加拉湾和南海的水汽通过西南超低空急流向江淮地区输送,为江淮地区带来水汽和热力条件。南方暖空气和北方冷空气交汇于江淮地区,形成假相当位温密集带,产生天气尺度的上升运动,雨带主要位于密集带的南侧,可作为雨区预报的参考。

西风带高空槽对登陆我国变性热带气旋的影响及其机理研究

应用日本气象厅1979～2008年的热带气旋资料以及日本25年(JRA-25)再分析资料,本文首先对登陆我国变性加强和变性减弱的两类热带气旋进行了合成对比分析,发现热带气旋变性后的强度变化与相应的西风带高空槽的强弱有很好的对应关系。然后,我们选取了2004年登陆我国的热带气旋Haima为研究对象,通过中尺度模式模拟再现了其登陆后变性演变过程,采用片段位涡反演方法改变了模式初始高空槽的强度,研究了高空槽强度的变化对Haima变性过程的影响。研究表明:(1)高空槽加强(减弱)后,Haima移速明显加快(减慢),此外深(浅)槽对应的Haima变性加强过程中心气压降幅较大(小);(2)不同强度的高空槽与Haima相互作用的过程中,深槽对应的高空急流范围较大,强度更强,相应的高空强辐散有利于Haima明显的再发展;(3)另外深槽对应着较强的高层正位涡带,正位涡向下伸展诱发低层Haima正位涡明显增长,从而导致低层锋区的强烈发展和低层气旋的明显加强。

2012年7月21日北京特大暴雨成因分析

2012年7月21日10时至22日02时,北京经历了自1963年8月8—9日极端降水事件以来最强的一次降水过程,导致人民生命和财产重大损失。文章对此次极端降水过程进行了详细分析和探讨,主要结论是:(1)高空低槽伴随地面冷锋东移,在华北遇到副热带高压和山西地形阻挡移动缓慢;另外2012年第8号台风韦森特登陆前,台风低压和副热带高压之间形成强气压梯度,导致通向华北地区的东南风/南风低空急流建立并加强,为华北地区输送了充分的水汽,为北京特大暴雨的发生提供了极为关键的条件。(2)导致北京极端暴雨的中尺度对流系统MCS起源于河套地区低层涡旋的发展。河套地区在7月20日20时左右类似热带气旋形态的α中尺度涡旋的形成有可能与涡旋自组织机制有关,而上述MCS系统是20日20时河套地区类似热带气旋形态的α中尺度涡旋的主要降水部分,该MCS系统从形成到消散历经44小时,其超长的生命史的主要原因包括:(a)其始终具有的明显的正垂直螺旋度(由正的垂直涡度和垂直上升气流组合而成)阻止了其动能向较小尺度串级输送;(b)低层暖湿平流、对流云团云顶辐射降温、下游地区正的对流有效位能这些使对流维持和加强的因素强过由对流垂直混合和非绝热加热等导致的对流消散的因素,或二者处于大致动态平衡的状态;(c)该MCS位于地面冷锋之前的暖区和地面的低压槽内,也始终位于500 hPa低槽前的正涡度平流区,那里盛行天气尺度上升气流。(3)21日北京及周边环境非常有利于大暴雨发生,包括500 hPa明显的正涡度平流、1000～2000 J·kg^(-1)的C APE值、深厚的湿层、强的低空急流、高的地面露点温度和异常大的可降水量。(4)21日08—20时,MCS主轴的走向与太行山和风暴承载层平均风(西南偏南风)大致平行,加上东部副热带高压的阻挡,使得MCS系统移动缓慢。中午之后加强的东南或偏南低空急流在向MCS区域输送大量水汽的同时,低空急流在太行山东坡强迫抬升,使得不断有新的单体在MCS强降水区的西南侧生成,在随后向东北偏北方向的移动过程中加强、维持和最终衰减,向西南方向的后向传播和速度更快向东北向的平流结合导致对流单体反复经过同一区域,形成列车效应,整个MCS系统在西风槽推动下缓慢东移的同时,不断有强回波移入北京地区,导致极端的降水。(5)21日12时以后逐渐增加的深层垂直风切变导致很多小型超级单体形成,其内部的旋转与环境垂直风切变的相互作用导致更强的上升气流、更大的雨强和更长的对流单体生命史,对极端降水事件的形成也起到一定作用。

飓风“桑迪”温带变性过程特征分析

利用NCEP的1°×1°资料,分析飓风"桑迪"温带变性前后物理量的特征和变化。结果表明:利用对流层低层、中层及高层的厚度场可立体直观地展现热带气旋中心热力结构的对称性,便于进行飓风温带变性的诊断分析。涡度场可诊断高空槽和飓风耦合的情况,两者的正涡度场连接后使热带气旋受到高空槽的影响开始变性。厚度变形场动力强迫上升、低层锋区抬升、强降水区凝结潜热正反馈作用和高空辐散加强等有利于飓风"桑迪"变性过程中深对流的维持及发展,并导致强上升区域向西偏离。飓风"桑迪"变性后暖心结构下降至对流层中低层,与强上升运动中心下降有关。适度的冷空气强度对飓风"桑迪"的加强有利,冷空气较弱飓风加强较慢,冷空气过强易破坏飓风的暖心结构,导致中心填塞。850 h Pa温度平流对变性后飓风"桑迪"的移动路径有一定的指示意义,飓风基本朝着冷平流中心指向暖平流中心的方向移动。

双台风形势下长三角地区一次大暴雨过程的成因分析

利用常规观测资料、多普勒天气雷达拼图资料与NECP再分析资料,对2016年9月15—16日发生在"莫兰蒂"(1614号)和"马勒卡"(1616号)双台风形势下的长三角地区大暴雨过程的成因进行了诊断分析。结果表明:此次暴雨过程发生在台风倒槽的顶端,暴雨区与对流层中低层辐合区和中高层高空急流右后侧辐散区相对应;"莫兰蒂"台风外围的丰富水汽与来自热带洋面"马勒卡"台风外围源源不断输送的水汽叠加,导致长三角地区降雨强度远大于"莫兰蒂"登陆前后阶段的降雨强度;苏皖地区高空槽后冷空气侵入,在浙江到上海沿海地区形成东北—西南向温度锋区,以及浙江中北部海陆交界地带特殊山脉地形的强迫作用,使得中尺度对流系统(MCSs)发展维持;长三角强暴雨区边界水汽通量收支变化与暴雨强度变化对应关系较好,且有6～12 h的提前量,对强降雨预报有一定的指示意义。

高层辐散对热带季风发展的作用

采用欧洲中心格点资料分析发现,最初影响东亚的热带季风是源于75°～90°E地区的近赤道强西风。当6月这支强西风出现季节性北移后,东亚季风的来源可以追溯到索马里越赤道气流。对流层上层热带东风带上的高层辐散,对低层近赤道西风向北伸展起触发作用;而副热带西风带上的高层辐散,有利于低层倒槽的发展,从而引导热带季风继续北上。由于高原地区副热带环流的经向发展,促成东、西风带上辐散作用的连结,可能是引导低层热带季风伸向东亚的一种机制。随着热带季风的到来,华南前汛期盛期暴雨具有热带季风雨的性质。造成暴雨的降水切变线是一种夏季风天气系统。水汽输送计算表明,华南前汛期盛期降水的水汽,主要是由这支源于近赤道强西风的热带季风所输送的。

武汉市一次对流梅雨暴雨过程诊断分析

2016年7月5—6日武汉市发生对流梅雨暴雨,出现严重城市内涝。分析对流云团活动、天气系统与物理量演变,结果表明:(1)对流云团来自江汉平原东部,暴雨前期对流云团合并发生在2个β云团之间,中期2个β云团先后与1个α云团合并,后期对流云团无明显合并,虽有向西的指状对流云生成,武汉市强降雨还是开始减弱。(2)暴雨发生在200hPa南亚高压东伸脊北侧,500hPa副热带高压在江南加强西进过程中,500hPa纬向切变转为低槽东移,850hPa江汉平原低涡则是迴旋少动,高空偏北风急流左侧水汽辐散与偏南风低空急流前方水汽辐合耦合有利于启动强降雨。(3)武汉站200~850hPa,500~850hPa风垂直切变明显,400hPa干空气入侵,共同触发了强降雨。

高空槽脊对台风“天兔”(0705)变性过程中非对称降水的影响

本文基于NCEP再分析资料、TRMM卫星降水资料和RSMC最佳路径集(Best-track Dataset)资料,分析了热带气旋(TC)"天兔"变性过程中降水分布和大尺度环流的演变,并结合片段位涡反演进行修改槽脊的数值试验,研究了环流调整对TC变性过程中非对称降水的影响。结果表明:(1)"天兔"变性前降水集中在路径左侧,伴随着纬向型向经向型调整的背景环流,副热带高压南退的同时减弱西进;(2)TC降水的非对称分布与冷暖锋的相对强弱、水汽输送情况以及高空冷空气下传的落区有直接关系;(3)加强环流调整后,系统斜压性加强,与LOT(降水集中于TC路径左侧)型降水相关的环流指数增大过程随之加强,有利于LOT型降水分布进一步加强。

2014年2月怀化3次雨雪天气过程对比分析

该文利用常规观测资料、NCEP 1°×1°分析资料对2014年2月发生在怀化的3次低温雨雪天气过程的成因和降水相态变化特征进行了多种资料诊断分析,得到以下结论:3次过程是在有利的大尺度环流背景下发生的,贝加尔湖冷涡稳定维持,冷涡底部多短波槽活动,地面冷高压主体稳定少动,地面冷空气从东路分股南下;低层西南急流将来自印度洋的暖湿空气源源不断地输送到长江流域,冷暖气流在长江流域交汇,导致了持续雨雪天气的发生。3次过程中均有冷锋锋区自地面向高空倾斜,强锋区使低层和地面维持低温天气,暖湿空气则沿锋面强迫抬升,低层不稳定能量得以释放,有利于雨雪的发生。低层偏南气流的发展加强不但为降雪提供了水汽条件,也有利于冷暖气流的交汇和暖湿空气的垂直输送。降水相态的变化与温度层结特征以及气层厚度密切相关,冷式逆温层和700 h Pa与850 h Pa高度差小于155 dagpm的气层更有利于纯雪的出现。

2006年4月28日山东强飑线过程中尺度结构和动力机制分析

利用探空、地面自动气象站、多普勒天气雷达和NCEP/NCAR再分析等资料,对2006年4月28日影响山东大部的强飑线过程的中尺度结构进行了诊断分析。此次强飑线是由东北冷涡横槽沿西北气流下滑激发对流发展形成的,冷涡横槽底部为后倾的干冷下沉气流区,干空气侵入有利于位势不稳定能量的储存。冷涡横槽在300hPa最为强盛,并连接横槽前后南北两支急流,对流层顶折叠特征明显;高空横槽区的地转调整运动引发中尺度重力波,促进了高空急流动量向对流层中下部的传输,加剧了地面大风灾害。风暴发生区具有明显的等熵面倾斜、对流不稳定和垂直风切变,具有倾斜涡度剧烈发展的条件。风暴发生区中低层散度场、垂直速度场和地面风压扰动场均具有典型中尺度重力波的结构特征,风暴和中尺度重力波相互耦合促进,是强飑线发展维持的重要动力机制。

高空槽强度指数的构建及其定量化研究

利用2002~2010年25°N^35°N,110°E^120°E范围内的NCEP 1°×1°500 hPa高度场、涡度场和风场6 h再分析资料,运用层次分析法,构建出高空槽强度指数TSI。结果表明,TSI的大小与槽强度有很好的一致性,即TSI越大槽越强。TSI不仅对槽有较好的指示意义,对脊也有一定的指示意义。其中当TSI>0.6时,高空槽在该区域较明显;0.35≤TSI≤0.6时,槽脊都不明显,即主要表现为一致的西风环流;TSI<0.35时,高空脊较为明显。利用2011年的数据对该指数进行检验,检验效果较好。另外,定量分析较强高空槽(TSI≥0.6)的月分布规律发现,较强槽冬季较多而夏季较少。