台风“烟花”(2106)期间江苏南通地区降水稳定同位素组成变化特征及影响因素

2021年第6号(2106)台风“烟花”是我国有监测记录以来对大陆影响时间最长的台风,为华东地区带来了暴雨级的降水。基于台风“烟花”(2106)影响江苏南通地区期间小时尺度高分辨率的降水稳定同位素数据,分析了降水稳定同位素组成变化特征及影响因素。结果表明:降水δ^(18)O值为-11.7‰~-2.3‰,加权平均值为-7.4‰。台风影响前期,采样点水汽主要来源于附近海域,受云下蒸发效应的影响,降水δ^(18)O值相对偏正;台风影响中期,受相对湿度与上游累积对流强度的共同控制,降水δ^(18)O值逐渐偏负。但相较于已发表的我国台风降水δ^(18)O极端偏负值(-20.1‰~-12.6‰),台风“烟花”(2106)降水δ^(18)O极值并未显著偏负,主要是由于上游累积对流降水历时较短以及台风登陆后水汽缺乏大规模有组织性的对流活动。

台风“烟花”缓慢移动的机理研究:远距离双台风相互作用

本文通过一系列敏感性试验探究台风"烟花"移动缓慢的可能机理。结果表明:台风"烟花"的移动对台风"尼伯特"的强度较为敏感。"尼伯特"强度主要通过影响其附近大尺度低压系统的强度与范围,间接影响"烟花"的大尺度引导气流,进而影响"烟花"的移动。具体而言,"尼伯特"与其附近大尺度低压系统环流共同激发西北风引导气流,抵消了部分副高西南侧的东南风引导气流,从而造成"烟花"受到的大尺度引导气流偏弱,致使其移动缓慢,路径复杂。此外,当"尼伯特"强度越大时,以上过程对"烟花"移动的影响也越大。因此,当两个台风相距较远时,双台风相互作用可能通过影响周围的大尺度系统,间接对台风路径产生较大影响。

IMERG降水产品在2021年台风“烟花”降水过程的检验分析

为研究多卫星联合反演(Integrated Multisatellite Retrievals for GPM,IMERG)降水产品对台风降水的适用性,以2021年台风“烟花”为例,利用我国东部地区563个国家气象站小时降水资料、FY-4A AGRI红外亮温资料和全球测雨卫星双频测雨雷达(GPM DPR)资料,检验IMERG估测降水的能力,并分析误差形成的原因。结果表明:IMERG估测降水与实况相比空间一致性较好,相关系数达0.75。IMERG降水产品整体表现出一致的低估,但不同雨强表现不同,随着降水强度增大,其低估程度随之增大。IMERG降水产品对弱降水存在略高估。对于10 mm·h^(-1)以下的降水,IMERG估测值略大于实测值;对于40 mm·h^(-1)以上的强降水,IMERG估测值明显小于实测值。由最小二乘法计算的IMERG估测值和实测值计算的直线处于对角线下方可知,整体而言IMERG估测值小于实测值。IMERG融合降水产品中红外反演降水的误差比微波反演的更大,小时降水量的均方根误差为7.8 mm,并且忽略了台风“烟花”中的暖云降水。微波反演不同类型降水的精度存在差异,对粒子数浓度参数(dBNw)和粒子有效半径(D0)较为集中的层状降水反演效果优于dBNw和D0较为分散的对流降水。红外和微波反演的强降水均比实况偏小,导致IMERG估测降水值亦偏小。

高空冷涡对台风烟花(2106)路径的影响

2021年台风烟花(2106)移动路径复杂,经历多次移动方向和速度的异常变化,数值模式及主观综合预报对其路径预报均误差较大,模式对120 h预报误差最大达到400~800 km。通过研究导致模式对初次登陆时间及位置预报出现明显偏差的原因发现,高空冷涡的存在有利于副热带高压东退,使得影响台风烟花的引导气流减弱,移速明显减慢,24 h平均移动速度仅为3.6 km·h^(-1)。随着副热带高压的继续北抬减弱,高空冷涡减弱后的西风槽前偏南气流引导是台风烟花移动路径出现明显偏北分量、登陆浙北地区的重要原因。通过对确定性预报和集合预报分析发现,数值模式对高空冷涡的预报仍存在较大误差和不确定性,是导致台风烟花路径预报误差较大的主要原因。

不同类型卫星资料循环同化对台风“烟花”(2106)预报改进比较研究

基于WRF模式和GSI同化系统,实现不同类型卫星资料(先进微波探测器A资料AMSU-A、微波湿度探测器资料MHS和高分辨率红外探测器4资料HIRS4)的循环同化应用。针对台风“烟花”(2106),本文开展了控制试验和多组卫星资料的直接同化对比试验,并对预报的台风路径和降水进行检验评估。结果表明:循环同化卫星资料能够改进台风附近的高度场和湿度场;同化不同卫星资料的效果存在较大的差异,同化微波遥感资料对模式预报的改进优于同化红外辐射资料,其中同化微波湿度(MHS)卫星资料试验模拟的台风路径、强度以及降水都与实况更为接近;相比控制试验,直接同化MHS资料试验的48 h和72 h的预报路径误差分别下降约62%和44%,预报24~48 h的大雨和暴雨的TS评分分别提高26%和44%。

2106号台风“烟花”期间黄浦江堤防应急抢险处置对策探讨

黄浦江防汛墙是上海城市防洪“四道防线”之一,是上海这座超大城市防汛安全的重要保障。黄浦江中上游段防汛墙建设至今已20~30a,近年虽通过专项维修及除险加固工程消除隐患,但防汛墙普遍存在基础薄弱、墙体沉降变形、结构老化受损等问题。2106号台风“烟花”影响期间,黄浦江中上游部分岸段防汛墙出现堤后管涌、墙体渗水、墙后冒水等多处突发险情。结合台风“烟花”期间黄浦江某段堤防抢险案例,探讨堤防抢险应急处置和管理运行工作实践。

“烟花”台风影响下长江口水域波浪分布特征研究

台风往往会带来强风、大浪、风暴潮。强潮大浪给长江口深水航道整治工程的维护带来挑战。构建了覆盖中国海的台风浪—风暴潮耦合数学模型,模拟了台风“烟花”作用下长江口北槽水域波浪的发展过程,分析了长江口北槽水域波浪分布特点和台风强度。研究表明:叠加风场和潮汐模式共同驱动的台风浪―风暴潮耦合模型,可以准确模拟台风期间长江口水域波浪的生成和发展过程;“烟花”台风期间,外海大浪以东方向浪为主,长江口北槽南挡沙堤沿线有效波高最大值介于1.61~5.22 m之间,自东向西逐渐衰减;台风过程中,长江口北槽水域有效波高在台风二次登录时刻达到最大,口门处有5.0 m以上大浪;依据台风过程中长江口风速及外海波高、周期与参考规范值对比分析得出,“烟花”台风过程波浪强度约为50年一遇。

上海市防御202106号台风“烟花”的过程及思考

202106号台风“烟花”在近十年台风影响上海市过程中降雨量排名第一、最大风速排名第二(仅次于201909号台风“利奇马”),呈现出风力持续强、累计降雨量大、影响时间久,风暴潮洪“四碰头”、潮位创新高等特点;介绍了台风“烟花”的防御过程,总结了防御台风过程中的成功经验与不足,有助于加强今后对台风的防范,提升上海防汛工作能力和水平。

不同边界层参数化方案对台风“烟花”北上阶段暴雨模拟的影响试验

边界层参数化方案是造成数值模式预报误差的重要来源之一,筛选适用于环渤海地区台风暴雨模拟的边界层参数化方案,可为该地后续业务应用及科研工作提供参考依据。应用WRFV4.3模式中的8种边界层参数化方案(ACM2、BouLac、GBM、MYJ、MYNN、QNSE、UW、YSU),对2021年第6号台风“烟花”北上阶段造成的暴雨过程进行数值模拟试验,对比分析不同边界层参数化方案对暴雨模拟结果的影响,并基于ERA5资料进行边界层热动力结构的模拟效果检验。结果表明:(1)各方案对台风北上阶段的降水(24 h累积降水量、累积降水极值和位置、降水ETS评分、小时最大降水量以及逐小时10.0、20.0 mm降水的落区分布)模拟结果表现出明显差异,对路径的模拟差异主要体现在模拟时段的中后期。(2)局地闭合的BouLac方案对于10.0 mm以上量级24 h累积降水量的ETS评分表现最优,而非局地ACM2方案所模拟的24 h累积降水量在25.0、50.0、100.0 mm以上量级降水的ETS评分均为最优,且累积降水极值、区域平均24 h累积降水量以及小时最大降水量均值等也与ERA5资料较为接近,在环渤海地区海陆共存的下垫面背景下,ACM2方案是最适合台风“烟花”暴雨过程模拟的参数化方案。(3)与其他方案相比,ACM2方案对于边界层高度、位温和水汽混合比垂直廓线的模拟与实况最接近,这是ACM2方案对大雨以上量级预报较为准确的原因。(4)各方案模拟的700 hPa垂直速度基本决定了小时最大降水量的变化趋势以及区域平均24 h累积降水量的相对大小。

极端天气对城市轨道交通系统的影响及防控——以台风“烟花”所涉上海市为例

夏季为台风、强降雨多发季节。2021年7月25日,强台风“烟花”(Severe Typhoon“In-Fa”)在浙江省舟山市普陀沿海登陆,并沿西北方向移动,对江浙沪等地区的交通系统及经济产生了严重影响。截至2021年7月28日,“烟花”造成浙江、上海、江苏、安徽等4省市受灾人口271.1万人次,累计转移群众274万人次,1 100多间房屋被损坏,直接经济损失高达33.5亿元。

模拟启动时间和双台风对“21.7”河南极端暴雨事件的影响研究

对发生在2021年7月18日至21日的河南极端暴雨事件(“21.7”河南暴雨)进行集合模拟数值试验,旨在探究模拟启动时间以及台风“烟花”和“查帕卡”对此次暴雨事件的影响.不同模拟启动时间的试验组分析表明,在降水峰值发生前24 h启动的一组试验能够最准确地模拟双台风的路径和强度演变特征,其再现了“21.7”河南暴雨中心位置、强度及时间演变特征,这主要是由于该试验很好地再现了低层东南风急流及其动力辐合特征,基于此最优试验移除台风环流后,副热带高压西伸南压且水汽输送路径随之发生调整.通过定量分析降水关键区的整层水汽通量发现,在降水最大峰值出现的时段内,台风“烟花”和“查帕卡”分别削弱了东南风和偏南风的水汽输送,表明台风的存在对降水的影响存在不确定性,某些时段内反而减缓了河南地区的极端降水.

利用卫星遥感资料分析台风“烟花”(202106)的影响过程

2021年第6号台风“烟花”于7月18日生成,7月30日变性为温带气旋,生命史长达13 d,先后对中国东部14个省市造成影响,其主要特点是移动速度慢、陆上滞留时间长和累积雨量大。基于静止气象卫星、极轨气象卫星和全球降水测量卫星的多通道观测和产品,对“烟花”的影响过程进行分析。结果表明:“烟花”空间尺度较大(最大半径约为350 km),登陆前对流深厚、云系螺旋特征显著,登陆后云系结构遭到破坏、中等对流分布密集但没有组织性;“烟花”在洋面上时液态水和冰态水含量丰富并表现出非对称分布,登陆后液态水和冰态水主要集中在台风前进方向的右侧。基于微波成像仪的降水反演结果显示:降水主要分布在台风外围螺旋雨带位置,且在位置和形态上与实况较吻合;虽然雨量估计值与实况存在一定偏差,但对降水预报,特别是常规资料稀少区域的降水预报仍具有参考意义。

台风“烟花”和“黑格比”在浙江省平湖市形成的暴雨洪水分析及防洪对策研究

平湖市位于杭嘉湖平原东端,是浙江省接轨上海市的前沿高地,也是长三角区域一体化发展的核心区之一,地位十分重要,但其地势低洼,常受暴雨、洪水、高潮侵袭。依据实测资料和暴雨洪水调查成果,分析2021年“烟花”和2020年“黑格比”2次台风暴雨洪水对平湖市的影响及其成因和特性,在此基础上提出改进防御理念、优化工程布局、完善工程体系等措施,并基于MIKE11构建杭嘉湖平原河网一维水动力模型模拟分析工程实施效果,为沿海平原河网区域暴雨洪水灾害防御提供借鉴。

台风“烟花”衰减后引发江苏中部降水加强分析

2021年第6号台风“烟花”在7月28日衰减为热带低压后,台风外围螺旋雨带致使江苏中部接连出现降水突增现象。本研究利用常规观测资料、数值预报产品和ERA5再分析资料,对强降水过程进行分析。结果表明:ECMWF-FINE数值模式产品对于形势场预报较为准确,但中尺度CMA模式更能体现极端降水的量级和落区。分析降水增强原因可知,“烟花”移动时受到高空引导气流作用较小,其在安徽境内打转时,西风槽携带弱冷空气南下降低了大气稳定度并强迫暖湿空气抬升。高低空散度场与涡度场集中在较窄区域内,构成了垂直互耦的优势配置,有利于形成强烈且深厚的上升运动,是暴雨产生和持续的重要动力机制。强降水区位于湿位涡(MPV)负中心的暖湿气流中,MPV负值区可反映暴雨落区。MPV1和MPV2分布体现了冷空气入侵所引发的对流降水特征。此外,江苏中部位于螺旋云带右侧高湿高能区,东北气流与西南气流汇合形成了旺盛的线状对流云团,配合地面辐合线对中尺度系统的触发和维持,从而产生极端强降水。

台风“烟花”影响浙江期间GPM卫星降水产品的评估及订正

为了解和提高GPM(Global Precipitation Measurement)卫星降水产品在台风降水过程中的表现和质量,基于地面气象观测站雨量资料,分别采用逐步订正法和最优插值法订正卫星反演降水产品,并从不同时间尺度评估2021年台风“烟花”登陆浙江期间GPM(第六版)反演产品在订正前后的监测能力。结果表明:未订正的GPM反演降水产品未能描述浙江省内高大地形处的强降水中心,对过程降水量低估约45%,主要源于对浙江东北部降水大值区的低估,降水分级检验显示,未订正的GPM产品除对小雨有较好反映能力外,其余各级别探测能力均较差;经逐步订正法和最优插值法分别订正后,反演产品的过程累计、逐日及逐时降水的评估结果均有提升,且逐步订正法订正后效果更优,最优插值法订正后对实际降水略有高估,两种方法订正后的产品不仅可描述与高大地形相关的强降水中心,也可反映大暴雨和小时雨强大于23 mm·h^(-1)的强降水。

台风“烟花”决策气象服务特色经验及技术探究

2106号台风“烟花”是有气象记录以来第一个在浙江省内两度登陆的台风,其影响时长、过程总雨量和单站累计雨量均打破浙江登陆台风相应历史纪录。通过对台风“烟花”浙江决策气象服务过程中服务思维、服务内容、服务方式转变提升等进行总结得出,“烟花”台风决策服务中文字产品、现场汇报产品紧密配合,服务内容环环相扣、层层递进,牢牢把握住了服务节奏,呈现了多样化、专业化、层次鲜明的决策气象服务。借助数字化的决策气象服务云平台,形成浙江气象防灾减灾决策服务数字化生态体系,对政府决策者提供实时在线的气象信息服务。决策气象服务质量高,效益好,在浙江省台风“烟花”防灾减灾工作中发挥了重要作用。

防御台风“烟花”的实践与思考

台风是一种破坏力很强的自然灾害,如何有效防御台风并降低其带来的灾害损失是一项重要课题。本文介绍了2021年第6号台风“烟花”对徐州市贾汪区造成的影响,总结全区上下防御台风的实践经验,并针对应对此次台风灾害暴露出来的薄弱环节提出4项工作措施。

台风“烟花”期间黄浦江上游洪水过程及高水位分析

为研究2021年第6号台风“烟花”期间黄浦江上游洪水过程和高水位特征,在统计分析实测资料的基础上,利用产汇流模型计算,分析了黄浦江上游洪水下泄过程,高水位时空分布特征及成因。结果表明:台风“烟花”前期,受潮位顶托影响,黄浦江上游边界潮水上溯明显,后期边界洪水显著增大,主要通过黄浦江上游干流下泄;受台风强度大、移速慢,风暴潮洪叠加,外河低潮过高,乘潮排水能力降低,黄浦江上游底水趋势性抬升等综合影响,黄浦江上游各潮位站最高水位普遍超历史,超历史幅度由北向南、由下游往上游递增。研究成果可为黄浦江上游防汛工程调度的优化完善提供基础支撑。

星载雷达在台风暴雨宏微观特征分析中的应用

“烟花”台风是有气象记录以来首个在浙江省内两次登陆的台风,其引导气流弱,移速缓慢,影响时间长。为探究“烟花”台风减弱阶段在浙北地区造成的强降水的分布特征及其云微物理垂直特征,本文利用星载雷达GPM资料,研究了2021年7月27日夜间“烟花”台风的降水率分布、雨顶高度、降水宏微观垂直结构及云顶亮温的分布特征,并与地基雷达观测进行了对比。结果表明:在“烟花”减弱阶段,台风雨带中20~40 mm/hr的雨强落区基本对应6~10 km的雨顶高度,位于台风眼壁处。微观方面,强雨区三维空间内均对应50以上的粒子数密度,相较而言,台风眼壁处水凝物粒子直径更大,在1.5~1.9 mm;台风外围处水凝物粒子直径在1.5 mm以内,但其粒子数浓度最大可达到55以上,这种高浓度的环境条件有利于降水粒子碰并聚合和直径增长,使得降水有加强潜势。位于台风眼壁的降水多数由对流性降水所组成,少部分层云性降水;西南象限外围螺旋雨带中对流性降水比重减小,但仍带来15 mm/hr以上的雨强。台风影响区域均有丰富冰水混合物存留,降水云滴的有效碰并增长活跃,对地面强降水的形成有正向贡献。同时,GPM与地基双偏振雷达探测结果十分相近,这证实了星载雷达反演产品在探测反演台风降水中的可靠性。

辽宁省防御202106号台风“烟花”的工作实践

受第6号台风“烟花”影响,辽宁省大部分地区发生了局地强降雨过程。辽宁省防指认真贯彻落实党中央、国务院、国家防总和省委、省政府的安排部署,强化“四预”措施的落实,坚持人民至上、生命至上,科学指挥,成功防御,最大限度减轻灾害损失。文中对辽宁成功防御台风“烟花”的具体做法进行分析研究,为今后开展防汛防台风工作提供借鉴。