集合动力因子对登陆台风“莫拉克”(0908)暴雨落区的诊断与预报研究

"莫拉克"是2009年登陆我国热带气旋中影响范围最广、造成损失最大的台风。"莫拉克"带来的强降水导致台湾南部发生50年来最严重的水灾,福建、浙江等省的部分站点过程雨量超过50年一遇。因此,在台风暴雨(强降水)预报中,能否准确把握其落区就显得尤为重要。本文首先利用中尺度非静力数值模式WRF对台风"莫拉克"进行高分辨率数值模拟(三层嵌套,最高分辨率为2km)。模式较好地再现了台风中心的移动路径、强度;模拟的降水分布区域与实况也较为相符。利用再分析资料及模拟的高分辨率资料对暴雨成因进行诊断分析,表明造成此次强降水过程的水汽主要由西南季风输送,并且垂直运动旺盛,贯穿整个对流层。根据集合动力因子预报方法,运用广义湿位温、对流涡度矢量垂直分量及水汽散度通量对暴雨落区进行了诊断和预报,发现广义湿位温等值线的"漏斗状"区域与暴雨落区对应关系显著;基于NCEP-GFS每日四次的预报场资料,利用对流涡度矢量和水汽散度通量做出的降水落区预报表明,二者对降水落区均有一定的指示意义。强降水主要位于对流层中低层对流涡度矢量垂直积分量的梯度大值区附近,其时间演变与观测降水的演变具有相当高的一致性;水汽通量散度抓住了垂直运动和水汽散度这两个引发暴雨的关键因子,对降水的发生范围和强降水极值中心的判断更为准确。这三个动力因子都可以为"莫拉克"台风暴雨(强降水)落区提供信号,对台风暴雨落区具有一定的诊断和预报意义。

FY-3A微波资料在“莫拉克”台风预报中的同化试验

我国新一代极轨气象卫星FY-3A于2008年5月26日发射成功,携带的微波垂直探测仪与NOAA系列卫星的ATOVS性能相似。为研究微波垂直探测仪资料在台风数值预报中的作用,实现我国FY-3A卫星的微波探测资料的直接同化,达到改进台风预报的目的,利用FY-3A微波探测资料,以WRF-3DVar系统为基础,针对2009年第8号台风"莫拉克"路径和强度预报,开展数值预报直接同化技术研究。试验结果表明,直接同化FY-3A微波资料对数值模式初始场改进要优于仅仅同化常规观测资料,对缺乏观测资料的海洋上改进尤为明显,模式初始场更加合理地反映海上台风环流形势以及温湿条件,海上台风的模式初始位置也得到了校正;经过FY-3A微波资料三维变分直接同化后,区域中尺度模式对台风路径预报效果具有积极的改善作用。

台湾“莫拉克”台风诱发山地灾害成因与启示

2009-07"莫拉克"台风在台湾岛内滞留大于40h,受中央山脉地形以及西南季风的影响,形成"北部风强,南部雨大"的局面。本次降雨为台湾历年之冠,24h降雨量1825mm,48h雨量2467mm,逼近世界降雨极值。全台湾计有31个雨量站过程降雨量超过1000mm,23个雨量站超过1500mm,15个雨量站超过2000mm,南部部分区域甚至出现6～10日累积降雨量超过其年降雨量情形。最大总雨量位于阿里山,2009-08-06～10累计雨量达2884mm。长时间持续强降雨,造成了大量的泥石流、堰塞湖、崩塌、滑坡、山洪等山地灾害。大量的崩塌、滑坡阻塞河道,形成了16处堰塞湖。这些灾害淤埋村镇,毁坏道路、桥梁、堤防、建筑、输电和通讯设施。由于道路交通受损,电力、通讯信号中断,使得许多村庄与外部隔绝,成为孤岛,救援设施与救援物资无法到达灾区,延缓救援进度。受灾较重的乡镇有高雄县甲仙乡、桃源乡、六龟乡、那玛夏乡、杉林乡,南投县鹿谷乡、信义乡、国姓乡,嘉义县阿里山乡、梅山乡、中埔乡,屏东县高树乡、三地门乡、春日乡,台南县南化乡,台东县金峰乡等。截至2009-08,造成全台共619人死亡、肢体74件、76人失踪,其中小林村和新开部落被完全毁灭。台风暴雨、陡峻地形和丰富的松散固体物质等自然因素决定了山地灾害形成的基本因素,高强度长历时的暴雨是直接激发因素,坡地过度开发、道路建设、河道不合理利用等人为因素则加剧了灾情。莫拉克台风暴雨灾害对人们的启示是合理确定开发度,科学利用土地资源;确保山区溪流行洪空间,把防洪需求作为河谷地开发的限制条件;注意环境保育,尽量减少工程建设对斜坡的扰动;提高山地灾害预警标准,建立巨灾监测预警机制;进行灾害风险分析与管理,开展有机结合资源利用与减灾防灾的流域理性开发。

台风莫拉克的偏振参量演变分析

2009年8月6～10日X波段双线偏振多普勒雷达对200908号台风"莫拉克"(Morakot)进行了观测,根据台风的移动路径和进入雷达观测区域的台风不同部位,分为台风螺旋雨带、台风眼壁和台风后雨带3个部位,针对这3个部位的偏振参量及粒子信息进行了比较分析。结果表明,浅对流普遍存在于台风各个部位;台风各部位均有过冷水和湿雪存在,台风后雨带中还有少量霰粒子和冰雹粒子;且台风融化层特征明显,各部位均存在高ZDR、低ρHV(0)层带和小范围的高KDP层;台风眼区的粒径较其他两个部位粒径偏小;通过偏振参量统计发现ZH、ZDR和ρHV(0)垂直分布特征明显,不同部位差异较大,KDP在不同部位统计特征差异较小。

“莫拉克”台风螺旋雨带与水平涡度的关系

利用实况资料和WRF模拟资料,分析2009年8月6—10日"莫拉克"台风在台湾地区造成强降水过程中台风螺旋雨带与水平涡度的关系。结果表明:模式较好地模拟出了本次台风暴雨的发生发展过程。在7日00时—9日00时,台风外围有两条螺旋雨带,一支位于台湾的中部偏南,一支位于台湾的南部,暴雨主要位于这两支螺旋雨带上;暴雨出现在环流上升支附近,在中低层,雨带对应着较大的指向东的水平涡度,且随着水平涡度大值区移动而移动,显示出两者较密切的联系;水平涡度的大值区与垂直涡度的大值区也有较好的对应关系,存在水平涡度向垂直涡度的转化;水平涡度的旋度正值区对应上升运动区,其旋度的大值区对应强的螺旋雨带与降水。当水平涡度减小时,若水平涡度的旋度正值区存在,雨带仍然可以维持。

台风莫拉克(0908)影响期间近地层风特性

通过对台风莫拉克(0908)影响范围内的33座测风塔观测资料的分析可知:台风莫拉克越靠近陆地,风场的非对称性越明显,其行进方向的左侧测风塔风向呈逆时针旋转,右侧测风塔风向顺时针旋转。在远离台风莫拉克的地方风向稳定,湍流强度变化较平稳;在台风莫拉克登陆点附近,风向、风速和湍流强度均会出现突变。台风莫拉克影响期间,湍流强度与风速的关系未出现IEC标准曲线那样随风速增大稳定减小,其I_(15)达B级和A级及以上的平均湍流强度会在风速7～17 m·s^(-1)形成一个峰值;无论南风或北风,风速越大,各层湍流强度差异趋于减小,同等风速、高度的湍流强度偏南大风均大于偏北大风。位于台风莫拉克登陆点北侧测风塔湍流强度随风速的增加先减小后增大,最终各高度全部超过IEC标准A级曲线,而位于南侧测风塔湍流强度随风速的变化比北侧小,并随风速增大趋于标准A级曲线;另外北侧测风塔湍流强度大于南侧,且各高度偏北大风湍流强度之间的差异比南侧相应风向明显,表明北侧垂直方向的扰动更强。台风莫拉克阵风系数为1.2～1.7,其随高度变化与地形有关,一般情况下随高度升高而减小,在复杂地形条件下不符合随高度升高减小的规律。

环境风垂直切变对0908号台风“莫拉克”影响的分析

利用多种卫星观测资料和NCEP/NCAR提供的风场资料等,分析环境风垂直切变对0908号台风"莫拉克"的强度、对流和降水结构的影响。结果表明:环境风垂直切变不是影响"莫拉克"强度变化的直接因素。"莫拉克"登陆前,在较强环境风垂直切变作用下,最大对流和降水区域均位于顺切变方向左侧,降水呈一阶非对称分布。"莫拉克"登陆后,在较弱环境风垂直切变作用下,最大对流区域出现在顺切变方向右侧距台风中心较远处。

“莫拉克”台风引起的滑坡泥石流灾害HJ-1图像遥感监测研究

利用HJ-1星2009年"莫拉克"台风前后获取的2个时相图像,通过去相关拉伸(Decorrelation Stretch)、光谱信息增强和最大似然法分类提取滑坡、泥石流区域,并结合TRMM(Tropical Rainfall Measuring Mission)卫星降雨量数据和DEM(Digital Elevation Model)资料,分析该台风降水导致的滑坡、泥石流情况。结果表明,HJ-1星能有效地监测滑坡、泥石流灾害。基于去相关拉伸光谱信息增强的最大似然法分类能得到较好的分类结果。"莫拉克"台风带来的暴雨所引起的山体滑坡和泥石流导致植被和居民点变为裸地,分类图和3D模拟图上都体现了这种变化。

0908号台风“莫拉克”路径异常及造成台南暴雨灾害的诊断分析

利用T213客观分析场和预报产品、GMS卫星水汽云图资料及常规预报资料,分析了0908号台风"莫拉克"的特征,进一步研究了其路径异常,移动缓慢、长时间维持以及对台湾中南部造成历史罕见"八八水灾"的原因。结果表明:(1)莫拉克移动速度缓慢主要因为副高引导气流弱以及洋面上存在三台风相互牵制效应;(2)长时间充足的水汽输送、高层强辐散低层强辐合的高低空环流配置形势是莫拉克长时间维持,并造成台南暴雨的主要原因;(3)云图上的热带水汽羽对暴雨的落区和强度有很好的指示作用,莫拉克中心东南部始终维持较强的热带水汽羽,给台南及闽北浙南带来大暴雨。

“莫拉克”台风登陆前西行路径分析

对0908号台风"莫拉克"登陆台湾前的西行路径特点进行了分析。结果表明,副高的强势西进是维持台风西行的根本原因;2个双台风效应的合成叠加是维持台风西行的重要因素;台风沿对流层低层相对湿度湿轴移动的趋势对台风西行有指示作用;强潮汐的激发作用与台风西行相关。

0908号台风“莫拉克＂登陆过程中海表温度变化特点及其对＂莫拉克＂的影响

以2009年台风"莫拉克"为例,利用AVHRR/AMSR卫星数据和WRF模式,分析台风登陆过程中台湾岛周围海域SST变化特点及其对台风的影响。结果表明,由于海岸线的阻挡以及台风之前存在的冷涡的影响,"莫拉克"引起近海海域的最大降温位置出现在路径附近偏左或者离台风中心较远的海域。宽阔洋面上,台风活动导致的SST变化虽然减弱了台风强度,但对路径的影响小。沿海的SST梯度加强了台风的非对称结构,使得台风向非绝热加热大值区(台风北部)偏移。考虑近海SST梯度的海峡试验与定常SST试验相比,沿海路径向北偏差最大可达134 km,与2009年中央气象台台风路径24小时的综合预报误差119 km相当。这说明为进一步提高我国近海海域的台风路径预报水平,需要考虑近海SST非均匀分布的特征。

WRF模式中微物理和积云对流参数化方案对台风“莫拉克”模拟敏感性分析

基于WRF模式,研究了不同微物理和积云对流参数化方案对0908号台风"莫拉克"的路径移动、强度变化和降水过程模拟的敏感性。结果显示,积云对流参数化方案对台风"莫拉克"的路径和强度模拟起主导作用,采用Kain-Fritsch积云对流方案模拟的72 h平均路径误差较小;降水量的模拟主要取决于微物理参数化方案,而降水分布的好坏更依赖于积云对流参数化方案,而采用Thompson微物理和Grell-Devenyi积云对流方案的试验导致累积降水极值的偏干误差较大。积云对流方案对环境场和潜热释放模拟存在差异,导致路径和强度、温度廓线和垂直运动的模拟结果不同,而微物理方案对不同相态降水粒子的垂直分布结构模拟存在差异,从而导致降水模拟的差别。此外,由不同试验构造的集合平均能减少单个成员模拟路径和降水的不确定性,特别在强降水方面能减小空报数和漏报数,提高TS评分,改善模拟效果。

灾害报道的变化——《新闻联播》“莫拉克”台风灾害新闻刍议

2009年8月份强度罕见的"莫拉克"台风给台湾中南部地区造成了50年不遇的惨重灾难,引起全球关注。中央电视台的《新闻联播》节目,不仅对灾情及救灾进展进行了连续报道,并彰显出与既往同类报道不同的特点,表现了央视对境外灾害报道的新变化。

台风“莫拉克”登陆过程的闪电活动与雷达回波特征

利用全球闪电定位网WWLLN(World Wide Lightning Location Network)资料和中国气象局热带气旋资料中心最佳路径数据集的台风资料,并结合福建省气象局新一代天气雷达反射率资料以及NCEP/NCAR的再分析格点资料,对台风"莫拉克"在中国台湾和福建两次登陆过程中的闪电活动和雷达回波特征进行了分析。结果表明,闪电多发生在台风的外雨带,中心区域和内雨带闪电数量较少,第一次登陆过程中闪电数量较多,第二次登陆过程中闪电数量较少。6 km高度上,面积较大的回波后侧或外侧观测到闪电发生,在回波形成初期闪电数量较少,在面积和强度较稳定的时期闪电数量增加,并且闪电数量与回波的最大顶高呈正相关。闪电的发生受到台风自身垂直运动和地形抬升的共同影响,500 h Pa上气旋性风场流入垂直上升区后部的陆地出现闪电密集区,并且垂直中心的位置与强度对闪电分布的位置与数量有明显影响。

莫拉克风灾救援过程中的跨部门治理网络——以台湾地区六龟灾区为例的分析

台湾地区高雄六龟地区在莫拉克风灾救援期间,是否形成所谓"跨部门治理网络"(Cross-Sector Governance Network)?对照传统上政府所动员的灾害救援机制,跨部门治理网络是否能更有效地解决救灾问题?在检阅相关文献与灾情报导之后,全文应用内容分析、深度访谈及网络分析软件(UCINET)进行研究。研究内容依序说明所主张之跨部门治理观点,并据此回顾研究标的——六龟灾区当时的灾害救援状况。其次,透过灾情报导的内容分析成果,归纳个案所需的灾害救援网络应可区分为"紧急安置、紧急医疗、紧急通讯、交通运输与抢险、救援物资与捐款"五类。随后依据文献分析与现地访查所得,选定五个具备六龟救灾经验的组织,了解"六龟灾区"在前述五类救援网络上所呈现的跨部门治理成效与经验。研究成果发现多数受访意见认同"跨部门治理网络"的存在,但也指出不同部门在各类网络的主导地位与经验具有差异。我们透过中心性分析(centrality analysis)发现政府部门在紧急运输与救援网络、救援物资与捐款网络方面担任较为重要的角色;非营利部门在紧急安置网络、紧急医疗服务网络承担较多责任;营利部门的通讯业者则在紧急通讯网络中较受肯定。整体看来,六龟灾区救援过程的确存在"跨部门治理网络",而六龟的救援案例也凸显跨部门治理的发展趋势。

台风“莫拉克”(0908)过台湾岛缓慢西行成因分析

0908号台风"莫拉克"(Morakot)在台湾岛引发了24 h超过1000 mm的强烈降水,与其缓慢西行过岛密切相关。本文利用NCEP-GFS实时分析场资料(0.5°×0.5°)、中央气象局台风资料库关于我国台湾地面气压场资料和中尺度数值模式WRF模拟结果,分析了台风Morakot在台湾岛附近缓慢西行成因。结果表明:(1)西太平洋副热带高压减弱东退、与台风"天鹅"(Goni,0907)的"藤原效应"是Morakot在台湾岛附近移速减慢的环境因素,而台风结构变化也是其缓慢过岛西行的一个主要原因;(2)台风过岛过程中,由于地形作用,Morakot环流内诱生低压活跃,先后或同时出现在岛屿东西两侧,使台风环流出现非对称松散结构;(3)在台湾岛西侧诱生低压中心取代东侧原台风中心形成不连续路径过程中,台风经历了低层环流从分裂到重组,正垂直涡度柱从垂直到倾斜再恢复垂直的变化过程,这是Morakot过台湾岛缓慢西行的一个重要原因;(4)Morakot西行登岛过程中环境引导气流主要是偏南气流,而包含诱生低压的扰动引导气流则为偏东气流。扰动引导气流虽是小量,但其纬向分量占环境引导气流纬向分量的比率从7%增至26%,较好地指示了Morakot的西行趋势,也说明地形诱生低压导致的台风结构变化是其过岛西行和缓慢移动的一个重要原因。

“莫拉克”台风期间对河口水库洪水分析

以实测水文资料为依托,对对河口水库在"莫拉克"台风期间的降雨、产流、水情等进行综合分析,为今后水库洪水调度、安全度汛提供科学依据,进一步发挥水库的防洪、水资源开发利用的作用。

台湾2009年“莫拉克”台风灾后情势分析

2009年8月5-10日期间"莫拉克"台风袭击台湾,加上其引进之西南气流,带来丰沛的雨量,严重冲击南部地区,造成惨重损失,是为"2009.8.8"水灾。依据台湾灾害防救主管部门统计,截至本文定稿,死亡人数已达614人;而据台湾交通主管部门粗步估算灾损和复建经费最少需300亿元台币;农业主管部门则估计,农业灾损和复建经费均超过200亿元台币;经济主管部门估计水利重建约76亿元台币。据估计,全部受灾及重建金额总计超过1000亿元台币。本研究应用高解析福卫二号影像监测灾区,包括高屏溪上游之楠梓仙溪(旗山溪)及荖浓溪,就两大支流的崩塌地、堰塞湖及灾情进行判释与分析,并浅谈灾难带给人们之警示。

莫拉克台风引发台湾南部之降雨与崩塌

为了解2009年8月莫拉克台风的强大降雨在台湾南部地区引发严重的崩塌,造成500多人死亡的灾害情况。采用ArcGIS判释卫星影像崩塌地,统计分析降雨条件包括降雨强度、累积降雨量、降雨延时及重现期距等,对高屏溪流域在莫拉克台风期间之降雨与崩塌进行探讨。结果表明:1)莫拉克台风的降雨特性为长降雨延时(平均为3.3 d)、高累积降雨量(平均为1 677 mm)及高降雨强度(平均为80.5 mm/h);2)尾寮山雨量站在48 h之累积降雨量(2 319 mm)接近台湾降雨量纪录(2 361 mm);3)尾寮山、御油山与溪南雨量站降雨延时在10～72 h之间,降雨强度皆大于尾寮山雨量站200 a之重现期距;4)风灾后新增崩塌面积及新增崩塌率分别为141.24 km2及4.92%,当累积降雨量达500 mm或降雨强度达55 mm/h时,崩塌地明显增加,崩塌率随累积降雨量及降雨强度的增加而有上升的趋势。

江苏盐城市抗御台风“莫拉克”防洪工程运用实践

盐城市在抗御2009年第8号台风"莫拉克"过程中,通过科学运行防洪工程,首次全面启用新建成的城市防洪大包围体系,成功防御了洪涝灾害。雨涝没有在市区形成灾害,未对市民正常生产、生活造成影响,效益显著。总结了此次抗御台风的经验,为运用防洪排涝工程提供借鉴。