台风Morakot(2009)暴雨中关键尺度位涡的诊断分析

采用二维小波变换方法对格点分析资料进行多尺度分解,诊断分析台风Morakot（2009）登陆福建省霞浦市过程中位涡的多尺度特征.在此基础上,讨论了多尺度位涡正压项通量散度对位涡正压项局地变化的贡献.研究结果表明,在此次台风登陆过程中位涡主要包含第4、5关键尺度（理论波长范围为96.4～160.67 km）动力扰动和第3、4关键尺度（理论波长范围为64.27～128.54 km）热力扰动的综合信息.由于关键尺度位涡正压项的强度大于斜压项,因而位涡主要体现了第4、5动力尺度垂直涡度与第3、4热力尺度广义位温垂直梯度的耦合作用.第4、5动力尺度西南扰动气流为台风暴雨提供充足的水汽供应,在台风环流西北侧产生低层辐合、中高层辐散,为强对流系统的发生提供有利动力条件.第3、4热力尺度的广义位温扰动一方面增加降水区大气湿斜压性,另一方面在降水区低层形成位势不稳定,为强对流的发展提供潜在不稳定能量.位涡正压项方程强迫项的分析表明,关键尺度位涡正压项通量输送对位涡正压项局地变化有一定贡献,影响位势稳定度的变化.在台风登陆后,关键尺度位涡及位涡正压项通量散度都有所减小,使得垂直涡度和位势稳定度的变化趋缓.

诱发台风暴雨型滑坡的降雨阈值研究——以泰顺县为例

在我国东南沿海地区,台风暴雨诱发了大量山体滑坡。建立诱发台风暴雨型滑坡的降雨阈值模型,可为该地区的滑坡预警提供参考依据。基于浙江省泰顺县2007—2022年以来发生的滑坡信息和日降雨量数据,进行了诱发滑坡的台风暴雨事件编目,初步揭示了台风暴雨型滑坡的发育规律和触发降雨特征,通过降雨强度(I)、降雨历时(D)的幂律关系构建了滑坡临界降雨阈值模型,并开展了不同台风降雨雨型的阈值模型对比。结果表明:台风暴雨型滑坡大量发生在与台风登陆方向接近的迎风坡,坡表植被多为乔木和竹林;诱发滑坡的台风降雨一般持续2~3 d,且降雨过程集中,降雨雨型以单峰型为主,总降雨量一般在200 mm以上;台风暴雨诱发滑坡的降雨阈值显著高于一般性的降雨,这种差异与台风降雨模式及大尺度气候环境有关;雨型也会显著影响降雨阈值,随着降雨峰值的后移,阈值逐渐降低,表明台风暴雨型滑坡对长时间降雨后出现的强降雨事件更加敏感。通过降雨阈值模型对9次台风降雨事件是否诱发滑坡进行了预测,预测结果与实际情况比较吻合,证明该模型及研究思路对台汛期东南沿海的滑坡监测预警有较强的参考价值。

基于注意力机制的CNN-LSTM-XGBoost台风暴雨电力气象混合预测模型

极端台风暴雨灾害具有非线性、极差大以及多峰值等特点。为使电网及时获取预警信息,提出一种基于注意力机制的CNN-LSTM-XGBoost台风暴雨电力气象混合预测模型。首先,利用基于注意力机制的卷积神经网络(CNN)辨识关键台风暴雨灾害特征;然后,利用长短期记忆网络(LSTM)训练时间序列预测模型以挖掘台风暴雨时序特征,使用极限梯度提升算法替换模型输出层以缓解过拟合问题;最后,以2023年台风泰利为例验证所提方法的有效性。算例分析表明,所提模型具有较高的准确性,对预测精度的提升可达40.84%以上。

沿海城市台风暴雨时空变化致涝特征模拟

为探明台风暴雨时空变化对中国沿海城市内涝过程的影响,应用地表水及其伴随输移过程数值模型,以中国沿海城市宁波中心商贸商务区为研究对象,进行多种移动台风降雨情景和静止台风降雨情景下的城市内涝研究。结果表明:(1)不同移动方向下的降雨会导致内涝监测点积水时间滞后,向正西方向及西北方向移动时,积水时间滞后0~0.5 h;向正北方向移动时,积水时间滞后1.5 h;向北偏东30°方向移动时,积水时间滞后1.5~2 h。(2)在92%的模拟工况下降雨的移动会削减积水量和积水深度,水深峰值最大削减率达4.46%;降雨重现期从5 a增大到50 a时,积水水深峰值削减率从0.49%下降到0.10%。(3)双峰型降雨与单峰型降雨对城市内涝积水的影响规律相似,但前者的影响作用更小。因此,在受台风暴雨侵袭的城市区域,防灾减灾部门应考虑台风暴雨的时空移动特征,进一步提高城市抗洪能力,减少灾害损失。

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.

台风暴雨型泥石流启动机理物理模型试验研究

台风暴雨型泥石流具有很高的突发性、群发性和破坏性,对这种特殊类型泥石流启动机理的研究尤为重要。以“利奇马”台风引发的安徽宁国抽水蓄能电站库区泥石流灾害为典型案例,在现场勘探、调查、测试的基础上,查明了泥石流沟谷特征、形成条件及物源分布;采用人工降雨物理模型试验方法,监测降雨过程中土体孔隙水压力、体积含水率、土压力和侵蚀特征等指标变化,研究了台风暴雨型泥石流的启动机理。结果表明:①台风暴雨型泥石流过程分为降雨入渗、超渗径流、物源侵蚀堆积、短历时强降雨启动4个阶段。②台风暴雨型泥石流发生在浅层土体达到高含水率和高孔隙水压力之后,需要前期一定的累积降雨。③较小雨强条件下沟谷产生稀性泥石流,降雨强度的陡增引起径流强度及侵蚀作用急剧加强,大量固体物质启动,暴发的泥石流由稀性转为黏性,沟口可见较大规模堆积扇。④整个沟谷均可见侵蚀沟道不同程度贯通分布,沟道侵蚀深度随高程的降低呈现增大趋势。研究结果可为台风暴雨型泥石流灾害风险防控提供参考。

副热带高压内部台风远距离暴雨特征和机制个例分析

为了提高对副高内部台风远距离暴雨特征和机制的认识,综合利用多源观测和ERA5再分析资料,对2018年台风“山竹”在副高内部引发的一次远距离暴雨过程进行分析。结果表明:①这次暴雨发生在500 hPa副高内部高温、高湿、高能的强对流不稳定环境中,暴雨区位于低层台风倒槽北端、偏南气流风速辐合区和高空急流入口区右侧。②低层暖湿平流提供了充足的水汽和能量,促使对流不稳定层结发展和维持;高层强辐散耦合低层辐合形成强烈上升运动,为暴雨提供有利动力条件。③中尺度对流系统有3个演变阶段:带状对流组织和建立、对流带北移南侧超级单体发展和移动、北部对流减弱南部对流带新建发展,造成了两个阶段的极端短时强降水(100 mm/h以上)。④低层华北高压先后与台风倒槽、海上高压结合,增强了低层辐合并维持了切变线(地面辐合线),利于对流的发展和维持。台风倒槽是初始对流带的触发和组织者,雷暴冷池出流是超级单体发展移动的关键因素。⑤高空急流的辐散抽吸强迫中层辐合,正涡度和低槽发展,暴雨区垂直风切变增强,利于南部对流带发展。当低纬度有台风活动时,500 hPa副高内部低层有台风倒槽,台风倒槽北端的辐合区是远距离暴雨预报的着眼点。

台风“利奇马”影响下河南大暴雨的诊断分析

利用地面常规观测资料、探空观测资料以及NCEP1°×1°再分析资料,从环流背景、动力和水汽等方面对2019年8月9—10日河南省特大暴雨过程进行诊断分析.结果表明:①“利奇马”登陆后继续北上,其东北侧副热带高压稳定维持,在二者共同作用下,西风带低槽东移速度迅速减缓,降水系统在同一地区停滞,增大了累计降水量.②强降水期间,大气层结发生了由稳定—不稳定—稳定的转变,CAPE值较小不利强对流天气发生,但K指数高达38℃,充沛的水汽条件有利于短时强降水产生,强降水区位于TBB低值中心附近略偏暖区一侧.③冷平流使低槽和锋区进一步增强,次级环流的动力抬升及台风外围偏东风充足的水汽供应,是产生该大暴雨天气的主要因素.

浙江省台风暴雨强度-历时-频率关系分析

基于1971—2018年浙江省62个气象站点降水和台风路径数据,识别台风降水场次与强度。采用基于Hill估计的分位数图法(Q-Q图)的超门限阈值模型法(POT法),获取合适的台风暴雨事件样本。利用广义帕累托分布(GPD分布)分别开展最大1、2、3d台风暴雨频率特征分析,揭示台风暴雨强度-历时-频率关系。总体上,浙江省年均台风发生频次与台风降水量指标均呈现由东南向西部递减的空间分布格局;通过Kolmogorov-Smirnov(K-S)检验、理论与经验频率曲线的拟合程度可以看出,GPD分布能够很好地拟合浙江省极端台风降水的频率特征;不同重现期条件下的最大1、2和3d台风暴雨量也呈现由东部沿海向西部内陆递减的空间分布格局。

台风“安比”变性机制及其对内蒙古大暴雨影响的数值模拟研究

台风“安比”是首个进入内蒙古的热带气旋,引发了该地区中东部的罕见致灾性大暴雨。本文利用中尺度数值预报模式(Weather Research Forecast,WRF)输出的模拟结果、美国国家环境预报中心/国家大气研究中心(National Centers for Environmental Prediction/National Center for Atmospheric Research,NCEP/NCAR)再分析资料、台风路径数据及常规观测资料等,对“安比”北上过程中的变性机制及其对内蒙古大暴雨天气的影响进行了分析。结果显示:大暴雨过程的大尺度环流背景是台风与中高纬西风带高空槽的相互作用,西风槽提供的冷空气与台风的暖湿气流交汇引发了此次大暴雨;在西风槽并入台风的过程中,冷空气自西向东楔入并向下扩散东移,产生强烈的冷平流,推动暖湿空气抬升,破坏了台风的正压暖心结构,并形成“东暖西冷”的不对称温度结构,导致台风变性为温带气旋;主要的降水区域位于MPV1正值区与MPV2负值区的重叠区,区域的对流不稳定和斜压不稳定能量积聚,促进强降水的发展;冷暖空气的交汇区出现强锋生作用,形成明显锋区,为大暴雨提供动力条件,锋生带附近有明显次级环流圈形成,锋前为上升气流,锋后为下沉气流,强降水区域对应上升气流最强区域。

2023年台风“杜苏芮”对东北地区暴雨影响的分析

分析了2023年8月初东北地区出现的极端强降水天气过程成因,通过环流分析发现:此次过程是一次典型的台风受异常偏强副高影响,登陆后一边围绕西伸副高外围沿偏西路径北上,一边变性减弱为低压环流,再配合中西伯利亚高原高脊前南下的冷空气,在东北地区中部产生大范围极端暴雨天气过程;降水同时包括连续性降水和对流性降水,持续时间长,小时雨强大;地形抬升作用也对强降水过程增幅明显。

台风暴雨下某建筑边坡稳定性分析研究

福建省由于独特的地理和气候条件,经常遭遇台风暴雨,导致滑坡灾害频发。基于强度折减理论,采用FLAC^(3D)软件,对福建龙岩市受2023年9月台风“海葵”中影响的某建筑边坡进行稳定性分析。考虑自重和台风暴雨2种工况,分析边坡的变形破坏机理。结果表明,在自重条件下边坡安全系数为1.676,处于稳定状态;台风暴雨后,安全系数下降至1.230,低于规范值,显示出失稳破坏的风险。台风季节的滑坡风险显著增加,边坡截面中塑性贯通破坏区域约5.0 m^(2),与实际滑坡面积相比误差为11.1%,为极端天气条件下的边坡稳定性评估提供了重要参考。

一次台风暴雨天气过程毫米波测云仪数据特征分析

利用Ka频段毫米波测云仪数据、FY4红外卫星云图资料、中央气象台台风路径数据、FNL全球再分析资料、降水实况资料,研究了吉林省磐石市2023年8月12—13日北上台风暴雨天气过程。研究表明:此次过程发生在“两高对峙”、中高纬存在长波槽的环流背景下,台风“卡努”11日在我国东北地区登陆并减弱为热带低压,其低压中心位于辽宁沿海,为本次暴雨的主要水汽供应系统。台风“兰恩”北上,迫使“卡努”向西北方向移动,最终汇入华北气旋。台风暴雨云系共分2个阶段,层积云阶段,磐石上空毫米波测云仪反射率因子图呈条带状,最大值为28 dBz,强回波区出现在低空,云中上升气流速度大值区出现在中低层,且存在辐散,因此未产生强降水;积层混合云阶段,受MCC影响,高空云体发展旺盛,云顶高度升至11 km附近,在距地面4 km处出现“零度层亮带”,强上升气流大值区位于低层。

台风“暹芭”不同阶段的大暴雨雨滴谱特征分析

以国家气象观测站雨滴谱资料为主,结合雨量计、雷达和ERA5再分析资料,分别选择江永站和宁乡站代表倒槽、低压阶段,分析2022年台风“暹芭”影响湖南不同阶段的大暴雨雨滴谱特征。研究表明:①层状云降水频次远高于对流云降水,江永站降水稳定连续而宁乡站降水随时间波动明显,直径0~1 mm的粒子数浓度最大,高于东亚普通对流性降水;②直径0~1 mm的雨滴对数浓度贡献最大,雨量贡献以直径1~3 mm粒子为主,直径大于1 mm的粒子对宁乡站对流降水贡献最大;③江永站平均尺度谱谱宽与雨强成反比,宁乡站大滴端“上翘”且小雨滴谱浓度和谱宽与雨强成正比;④江永站对流云降水的平均lg_(10)N_(w)-D_(m)值偏向海洋性对流,宁乡站介于海洋性对流和大陆性对流;⑤江永站的μ-λ关系式为λ=0.02μ^(2)+0.48μ+3.58,宁乡站是λ=-0.01μ^(2)+0.9μ+1.59;根据降水类型选择Z-R关系反演的雨强与真实雨强更接近,可改善强降水估计精度。

台风“暹芭”引发鄂北暴雨不同阶段中尺度特征及成因分析

利用常规气象观测资料、ERA5再分析资料和数值模式资料,对2022年7月4—5日台风“暹芭”深入内陆引发的鄂北暴雨不同阶段降水中尺度特征及环流背景、物理量环境场、可预报性等进行分析。结果表明:(1)此次过程是发生在台风北上与西风槽结合的环流背景下,中低层700~925 hPa“暹芭”东侧强盛的偏南急流配合高空台风低压环流为强降水提供了动力抬升条件和水汽供应条件。按照系统影响可将此次过程分为螺旋云带和低压主体两个降水阶段,两个阶段都有明显的对流性暖云降水特征,小时雨强大,但螺旋云带降水持续时间短,范围分散,而低压主体降水持续时间长,范围广,累计雨量大。(2)螺旋云带阶段雨团出现前向传播特征,导致雨团加速西移;低压主体阶段MCS(Mesoscale Convective System)快速高度组织化,东移速度缓慢,并出现“列车效应”。导致两个阶段雨团演变差异的主要原因是螺旋云带阶段具有强对流性不稳定和潜势能量,但中低层的垂直运动和水汽辐合弱,对流触发相对分散,维持时间短,主要以环境风场配合降水冷区形成的冷出流触发为主;而低压主体阶段也有较强的对流不稳定,低层辐合高层辐散形成的上升运动、中低层水汽输送及辐合均较螺旋云带阶段显著增强,同时北方冷空气侵入形成能量锋区,为大范围较长时间的强对流提供了有利的热力、动力和水汽条件。地形阻挡作用使MCS出现后向传播,与天气尺度系统共同影响形成“列车效应”。(3)此次过程暴雨的短期可预报性高,但降水极值及强中心落区可预报性低。相较而言,全球模式对于低压主体降水预报更有优势,其中ECMWF效果最优,而中尺度模式对于螺旋云带阶段降水预报更有优势。

2022年台风“梅花”引起吉林地区暴雨天气过程的诊断分析

研究选择自动气象站资料、NCEP再分析资料等相关观测资料诊断分析2022年台风“梅花”在吉林引发暴雨的天气过程。结果显示:在本次天气出现之前,“梅花”引导气流沿副热带高压后部西南方向急剧向北移动。吉林省大多区域西风带出现小槽波动,在其后方增加了一些冷空气,给“梅花”系统暖湿空气带来较大影响,为本次极端降水天气创造了环流形势。

李国英主持专题会商 部署台风“贝碧嘉”暴雨洪水防御工作

9月15日,国家防汛抗旱总指挥部副总指挥、水利部部长李国英主持召开专题会商,坚决贯彻落实习近平总书记关于防汛防台风重要指示精神,分析研判今年第13号台风“贝碧嘉”移动路径、发展态势和影响区域内的雨情汛情形势,针对性安排部署台风暴雨洪水防御工作。应急管理部副部长、水利部副部长王道席参加会商。

一次有台风影响的广元市中东部暴雨过程分析

利用地面自动站降水资料、MICAPS高空实况资料、雷达资料和数值预报资料,对2019年7月19日广元市中东部出现的一次暴雨天气过程进行分析。结果表明,暴雨过程期间,受高空低值系统和低层暖湿气流的共同影响,同时伴随有台风活动,低层水汽条件和能量条件充沛。台风在此次过程中的作用,一是阻挡高空低值系统的东移,使影响系统较长时间维持在暴雨区;二是台风北侧偏东风气流将大量水汽源源不断向暴雨区输送。低涡切变线有利于水汽的辐合上升,在不稳定的暖湿大气层结中,地面弱冷空气入侵触发不稳定能量的释放。雷达特征显示广元市中东部为明显的片状混合云回波,中心回波强度超过45 dBZ,与强降雨中心落区一致。此次过程数值预报对形势的预报较为准确,对量级预报也有较好把握,但对落区预报较实况存在一定偏差,仅具有一定的参考价值。

水利部迅即贯彻落实习近平总书记重要指示精神对台风“摩羯”暴雨洪水防御工作进行再部署

9月7日下午,国家防汛抗旱总指挥部副总指挥、水利部部长李国英主持召开专题会商,迅即传达贯彻落实习近平总书记对海南广东等地台风灾害作出的重要指示精神和李强总理等中央领导同志批示要求,滚动分析研判第11号台风“摩羯”移动路径、发展态势和影响区域内的雨情汛情形势,对台风暴雨洪水防御工作进行再部署。水利部副部长王宝恩参加会商。李国英指出,台风“摩羯”已于7日15时30分前后第3次登陆,登陆时中心附近最大风力达17级(58 m/s),其带来的丰沛水汽将持续影响我国海南、广东、广西、云南等地,必须高度重视、全力以赴做好台风暴雨洪水防御工作,切实保障人民群众生命财产安全。

家禽养殖场预防台风暴雨及抗灾自救策略

台风、暴雨等极端天气会对家禽业造成严重危害,出现养殖环境污染、疫病高发、防疫工作严峻等问题,必须给予高度重视,采取行之有效的措施,加强科学指导与饲养管理,从消灭病原体、杜绝传播途径、消除致病因素三方面入手,建立家禽疫情防御体系。为此,针对近些年台风对我国家禽产业造成的严重影响,通过查阅文献材料、结合现场工作实践,综述台风灾害对家禽生产的危害,提出一套预防台风暴雨及抗灾自救措施,希望能对家禽养殖从业者开展台风暴雨预防及抗灾自救工作提供技术支持。