台风温比亚(2018)登陆后雨滴谱演变特征研究

利用河南商丘、山东肥城和寿光、辽宁旅顺和长海5个观测点的Parsivel型降水天气现象仪观测资料,分析了2018年登陆台风温比亚深入内陆后的雨滴谱演变特征,主要结果为:商丘、肥城和寿光不同雨强的平均雨滴谱类似,小雨滴浓度较高、大雨滴浓度偏低,部分平均谱具有平衡雨滴谱特征;旅顺和长海的平均雨滴谱则相反,小雨滴浓度较低、大雨滴浓度偏高,平均雨滴谱具有冰相控制雨滴谱特征。商丘、肥城和寿光的雷达反射率-雨强(Z-R)关系类似,旅顺和长海的Z-R关系类似,这两者的指数有较大差异,表明降水的微物理特征有明显不同。雨滴谱参数分布显示,商丘、肥城和寿光对流降水具有海洋性对流降水雨滴谱特征,云中微物理过程主要是碰并增长为主的暖雨过程,以及暖雨-冰相混合过程;旅顺和长海的对流降水具有大陆性对流降水雨滴谱特征,云中微物理过程主要以暖雨-冰相混合和冰相两类为主。表明“温比亚”在河南、山东虽然不断受冷空气的影响,云中微物理特征没有明显变化,但减弱成温带气旋后在辽宁沿海的云中微物理过程发生了显著改变。

双台风“纳沙”“海棠”期间福州降水δ18O特征及影响因素

基于2017年第9号台风“纳沙”和第10号台风“海棠”登陆前后福州降水同位素数据,结合相关气象资料,分析了分别来源于西太平洋和中国南海的双台风期间福州降水中δ18O值的变化特征及影响因素。双台风期间,δ18O值变化范围为-2.6‰^-17.0‰,振幅达14.4‰。2个不同水汽来源的台风影响期间,福州降水δ18O的变化均呈现出3个阶段的变化特征,近似“几”字形。2个台风的前端和尾端降水δ18O值相对偏正,平均值为-6.9‰^-8.9‰,接近福州夏季降水δ18O平均值,受蒸发效应影响显著;而中端降水δ18O值极端偏负,平均值分别为-13.4‰和-12.4‰,远低于福州夏季降水δ18O平均值。研究发现,台风中端降水δ18O值的极端偏负与水汽来源、水汽通道及降水量的变化关系较小,主要受“云雨区效应”的影响。

2018年8月大气环流和天气分析

2018年8月大气环流的主要特征是极涡呈单极型分布且强度偏强,亚欧洲大陆中高纬为多波型,西北太平洋副热带高压西脊点偏西,强度接近常年略偏强。8月全国平均气温21. 9℃,较常年同期偏高1.1℃,为1961年以来历史同期第四高;全国平均降水量127. 7 mm,比常年同期(105. 3 mm)偏多21. 3%,与历史同期相比呈现中部偏少的分布特征。月内我国有11次区域性暴雨天气过程,多站出现极端日降水量。8月共有10个热带气旋在西北太平洋和南海活动,其中1812号台风云雀、1814号台风摩羯、1816号台风贝碧嘉、1818号台风温比亚登陆,生成和登陆个数较常年偏多。我国中东部出现持续性高温天气,同时强对流天气频发,影响范围较广。

2018年台风温比亚的强对流螺旋雨带观测特征分析

利用中央气象台中尺度地面降水观测资料、气象雷达观测资料和NCEP FNL资料,以及中国气象局上海台风研究所台风最佳路径资料,研究了2018年台风温比亚深入内陆后造成华东地区强降水的雨带结构和演变特征及天气尺度背景环境。结果表明:"温比亚"登陆后的雨带在皖豫鲁交界和山东中南部两度表现为多条短螺旋雨带合并发展为单一长雨带的特征;雨带的维持和形态演变主要是"温比亚"台风环流和强度维持及其与副热带高压的停滞西伸加强的相互作用决定的;由于低层垂直风切变的加强,两条长雨带分别在其起端的安徽北部和山东南部两度表现出显著的对流特征,并都伴有龙卷的发生。

相似路径台风“摩羯”(1814)和“温比亚”(1818)影响南通降水差异成因分析

为探讨相似路径台风“摩羯”(1814)和“温比亚”(1818)影响南通降水的差异原因,从天气形势、物理量场等方面进行分析,利用水汽通量、假相当位温、湿位涡、垂直螺旋度等物理量对降水进行诊断,得到以下主要结论:1)两台风移动路径主要受副热带高压和冷空气的影响,副热带高压边缘气流为主要引导气流。两台风均有追随200 hPa辐散中心移动的趋势。2)较强冷空气的侵入、鞍形场中的缓慢移动、强正涡度和强盛上升运动、强水汽输送且低空长时间水汽辐合、大气斜压性增强和风垂直切变增大均是台风“温比亚”造成南通更强降水的原因。3)水汽通量辐合增强,低层正涡度中心、强上升运动,低层假相当位温大值区叠加上空假相当位温梯度带,垂直螺旋度增大与正值发展高度均与台风强降水有明显对应。

濮阳金堤河流域“8·18”暴雨洪水分析

2018年8月17日至19日,受18号台风“温比亚”影响,濮阳金堤河流域出现了大到暴雨,暴雨强度较大、覆盖面广,造成了部分地区的洪涝灾害。从雨情上看,这次降雨特点为面广、总量大、强度大且时段集中;从水情上看,洪水覆盖面广、涨幅大,洪水来源为大范围降雨及金堤河干支流来水。

2018年18号台风“温比亚”引发的豫东极端降水诊断分析

为揭示2018年第18号台风"温比亚"对豫东地区造成的区域性极端降水成因,本文利用常规高空、地面气象观测资料、NCEP再分析资料以及NOAA海温距平图,对2018年8月17—19日豫东地区"温比亚"台风引起的大暴雨、特大暴雨天气过程进行诊断分析。结果表明:强降水事件之所以能够持续多日,其直接原因之一就是华北地区建立了强大的高压坝,贝加尔湖高压脊和西太副热带高压径向度叠加阻挡了"温比亚"台风的向北活动,且500 hPa和200 hPa引导气流偏弱,加之豫西、豫南地形阻挡,导致"温比亚"在河南南部长时间停滞和徘徊;低层建立了持续而强烈的水汽通道,18日20:00前后冷空气扩散南下,在周口北部地区上空与来自南方的暖湿水汽输送交汇,形成强烈的水汽辐合区,加强了豫东北降水。

台风“温比亚”停滞少动及转向机理探究

2018年1818号台风“温比亚”进入河南后停滞少动,移向有多次改变,累计在河南省境内滞留长达40小时,造成河南省东部历史罕见的极端暴雨天气。利用高空探测、地面观测、NCEP 1°×1°再分析等资料及中央气象台台风定位数据,对“温比亚”登陆进入河南境内后停滞少动及转向机理做详细诊断分析,结果显示:台风低压处在100 hPa高压带中的弱风区里,低层受高压带“包裹”或阻挡,低压缓行或停滞。200 hPa低压附近有风速辐合时,低压移速减慢,反之则加速,低压下游的风向对其移动方向有很好的指示意义。低压周围合成风场显示,北侧偏东风远大于南侧偏西风时,低压西行;东侧南风大于西侧北风时,低压北行;低压周围风场对称分布时,低压停滞;当非对称逐渐加强时,移向转为大风速轴的方向。500 hPa台风低压中心附近最大U、V风风速演变表明,北侧东风逐渐减小,西行低压移速随之变慢;东西风速差及南北风速差均减小到最小值且基本相当时,低压先停滞后转向,而后随着反方向风速的逐渐增大,低压沿着合动量方向移动。584 dagpm与588 dagpm之间风向与低压移动方向有很好的相关性。

“温比亚”引发河南特大暴雨的中尺度系统特征分析

利用常规气象观测、区域自动站加密观测、中央气象台台风定位报、FY-2F卫星逐时TBB、多普勒雷达探测及NCEP 1°×1°逐6 h再分析等资料,分析了2018年18号台风“温比亚”引发河南特大暴雨过程的中尺度系统特征,结果表明:此次特大暴雨过程是台风低压环流与中纬度西风槽、副热带高压、高低空急流等天气系统共同作用的结果;925-850 hPa高度上冷空气从台风西北方侵入台风系统与暖湿空气形成能量锋,有利暖湿空气抬升;400-500 hPa高度上冷空气从西北侵入台风环流,形成上干冷、下暖湿的不稳定层结;400 hPa附近的高位涡中心下传至近地面,激发中尺度系统发展,是引发极端降水的重要机制;在台风中心东北侧低空东南风急流轴上形成的强回波带及垂直积分液态水含量高值带维持时间长,中尺度对流系统形成“列车效应”;强降水落区位于水汽通量辐合高值区与能量锋重叠的地区,集中于倒槽底部的地面辐合线附近;导致强降水的云团有1个中α云团和4个中β云团,其中中α云团对降水的贡献最大。

台风“温比亚”影响山东期间GPM资料的降水分析

为研究GPM(Global Precipitation Measurement)资料对台风雨带降水结构的探测能力,利用GPM卫星资料、地基雷达资料和地面降水实况对2018年第18号台风“温比亚”影响山东期间的降水结构进行分析。结果表明:台风螺旋雨带造成的降水远大于台风外围云系产生的降水;台风螺旋雨带的雨顶高度大于外围云系的雨顶高度,基本在7 km以上,最大雨顶高度达到15 km;台风螺旋雨带及其外围云系都以层云和对流云降水为主,其中螺旋雨带中对流云降水所占比例高于外围云系,对流云的平均降水率是层云的3倍左右,对流云降水对应近地面降水率和雨顶高度的大值区;台风螺旋雨带的降水柱与外围云系中的降水柱相比,具有数量多、密度大、高度高的特点,这与台风螺旋雨带中对流发展旺盛有关;2A-DPR数据产品对降水估测具有较好的指示意义。研究结果为用GPM产品估测降水结构提供了参考依据。

典型台风暴雨情景下洪涝过程模拟分析

2018年台风“温比亚”和2019年台风“利奇马”对我国东部沿海地区造成了广泛影响,给地处山东东北部渤海湾的东营市带来严重的暴雨洪涝灾害,两场台风期间降雨历时分别为22 h和43 h,全市平均降水分别为250.4 mm和342.2 mm,均超过东营市百年一遇暴雨级别,连续两年刷新当地多个雨量站历史极值。针对现有洪涝监测体系仅关注重点断面或区域、无法全面系统地反映洪涝过程,且两场台风暴雨在当地均为现象级、洪涝监测系统难以全程有效监测的问题,为了深入认识和分析台风暴雨极端情景下东营当地洪涝特性,选取SWMM构建东营市暴雨洪水模型,对两场台风暴雨期间的洪涝过程进行模拟再现。结果显示:两场台风暴雨模拟结果的径流演算连续性误差分别为1.076%和0.692%,流量演算连续性误差为-0.135%和-0.004%,模拟结果较合理。结果表明:两场台风暴雨产流量分别为5.7亿m^(3)和7.6亿m^(3),重点河道断面水位涨幅在1.2~2.6 m之间,未发生溢流现象;中心城区典型易涝点分别有35处和38处产生积水,管网平均满管率为87.4%和97.5%。两场台风期间,河道水位处于安全状态,表明河道行洪调蓄能力较好;管网节点多处产生溢流积水、管道满管率较高,说明管网排水能力有限不足以应对高强度台风暴雨。为应对未来台风暴雨,应保持对河道的疏浚维护,进一步加强中心城区的防涝排涝能力。

雨滴谱仪资料在“温比亚”台风降水估测中的应用探究

利用台风温比亚(1808)登陆阶段受外围云系降水影响的上海、浙江、江苏、安徽四个省(直辖市)42个雨滴谱仪站点数据,对比分析雨滴谱仪数据计算获得的雷达反射率因子、降水强度分别与雷达实测、雨量计实测的差异;进行Z-R关系拟合,以探究台风降水回波与降水强度的关系;分别利用两种Z-R关系进行降水估测效果对比,以探究雨滴谱仪资料在台风雷达降水估测中的应用效果。结果表明:雨滴谱仪数据计算得到的雷达反射率因子与雷达观测一致性较好,两者相关系数为0.96,前者略小于后者。雨滴谱仪数据计算得到的降水强度与雨量计观测的降水强度相比,变化趋势一致,相关系数为0.94,但在量值上,部分区域仪器存在较大的差异,其可能原因:一是该区域内仪器本身系统误差,二是受台风大风影响,雨滴下落速度快,容易发生破碎、重叠等,使到达地面的雨滴直径、数目产生一定的误差。台风温比亚外围云系降水回波与强度的拟合公式:Z=188.85 R^(1.42),利用此关系的估测效果优于默认关系Z=300 R^(1.4),估测降水量提高近17%左右。

“温比亚”台风登陆前后大暴雨特征及成因分析

利用中尺度自动站加密资料、雷达和卫星资料以及NCEP全球分析资料,诊断分析1818号台风"温比亚"登陆前后大暴雨特征及其成因。结果表明:(1)台风登陆前后,降水具有时间集中、局地性强、雨强大等中尺度降水特征,强降水集中在距台风中心100 km以内的台风前进方向的左前部和后部,主要由两个移动性雨团和1个相对少动雨团产生,距台风中心25~50 km的降水量中心小时降水量普遍较大;(2)杭州湾区域地面辐合一方面加强了低空水汽辐合,另一方面促进了上升运动的发展和维持,使得中尺度对流雨团在宁波东北部至舟山一带发展加强,同时引导气流偏弱和地形作用导致台风在舟山附近移速减慢,延长了影响时间,造成了杭州湾附近区域的大暴雨;(3)地面辐合的增强和减弱对应于其后1 h降水的增大和减小;水汽通量散度的减小、增大与降水的增大、减小有较好的对应关系,水汽通量散度在-16×10^-5g/(cm^2·hPa·s)以下的时段降水较强;垂直螺旋度大值中心所对应区域未来6 h有强降水,垂直螺旋度的减小对应于该区域其后6 h降水的减弱。

台风“温比亚”在河南的转向路径和暴雨特征分析

利用常规、非常规、再分析资料,对2018年8月台风“温比亚”在河南的转向路径和暴雨特征进行了诊断分析.结果表明:“温比亚”在河南经历了西北行逐渐减速、停滞转向、东北行逐渐加速的过程;大范围暴雨主要集中于台风进入河南西北行逐渐减速的过程中.中纬度西风槽携带的冷空气从低空侵入台风环流,在非纬向高空急流形成的强辐散场与台风低空辐合场耦合的情况下,触发对流和暴雨增幅.西风槽东移有利于台风西北行减速停滞并转向.非纬向高空急流向平直西风急流演变并增强南扩,急流轴右侧的强辐散中心东北移,从高层牵引台风转向;台风东侧副热带高压及高空反气旋环流加强并向西南伸展,台风环境风场转入增强的西南气流中,是台风转向并加速东北移的重要动力因素.台风停滞转向之后,台风上部垂直涡度、散度、垂直速度场与下部错位,台风强度减弱,水汽通量值下降,降水也随之减弱.低空水汽通量大值中心、水汽通量散度负值中心和高空辐散中心对预报台风移动方向和降水强弱趋势具有指示意义.

2011—2022年影响山东半岛的台风特征分析

2011—2022年总计15个台风影响山东半岛,6月下旬至9月中旬均有发生,集中在7月下旬至8月中旬。按路径特征划分半岛以东组和半岛以西组,分别为9个和6个。半岛以东组台风平均生成地点较后者偏南6.5个纬距,平均极值强度(48.8m/s)及影响山东半岛期间的平均强度(27.4m/s)均明显强于半岛以西组(37.5和18.7m/s)。但半岛以西组台风的降雨影响更为严重,半岛以西组最大降水量均值为274mm,随年份增加呈现增长趋势,约每年增长16mm;半岛以东组最大降水量均值为170 mm,随年份变化不大。影响山东半岛的登陆台风陆上平均维持时长显示,2011—2021年平均为53.9 h,较1991—2010年(36.6h)明显增长。