河北保定市“23·7”强降水过程的观测特征分析

利用常规、加密观测资料,风廓线、双偏振雷达探测数据等,对2023年7月29日至8月2日发生在河北省保定市的强致灾性极端强降水过程的阶段性演变、观测特征等进行了分析,结果表明:1)在大陆高压与副高形成“北方高压坝”、台风“杜苏芮”减弱低压北上受阻的环流背景下,“杜苏芮”倒槽、“杜苏芮”残涡东侧的暖式切变线以及副高外围南风气流先后造成保定3个阶段的降水,最长单站降水持续时间70 h,7月30日07:00(北京时间,下同)至8月1日03:00涿州上游、海拔高度介于0.1~1 km的浅山区内不断出现短时强降水、“列车效应”显著,导致该区域出现极端的洪灾。2)29日倒槽降水雨带呈东北—西南向并随时间西北移,最大降水强度39.4 mm/h;30日副高西移,倒槽东侧位势梯度加大,同时台风“卡努”北侧东南气流并入,冀鲁地区低空东南急流加强、北伸,雨带呈“人”字形,降水落区无变化但短时强降水频次增大、强降水范围集中,雨强增至82.2 mm/h。3)切变线降水阶段,对流不稳定层增厚,降水主要集中在西南风—东南风切变线与南风—东风切变线之间,多局地短时强降水,最大雨强为76.3 mm/h。4)“杜苏芮”影响结束后,副高外围的低层偏南气流有明显的风速辐合,引发暖区局地降水,雨带呈准南北向且分为多轮次,各轮次降水落区次第向东移动且强度不断减小,阶段内最大降水强度54.2 mm/h。5)双偏振雷达图像显示,在倒槽降水阶段,前期为低质心暖云降水,对流发展高度最低,暖云碰并机制明显,雨滴粒子直径最大;“卡努”东南急流并入时段,0°C层下降、-10°C层抬升,对流高度增加,霰粒子增长、冰相粒子聚合融化,雨滴粒子浓度增至最大。在切变线降水时0~-10°C层厚度减小而-10~-20°C层厚度增加,对流发展高度最高,霰粒子凇附增长更为明显。6)地形对降水有增幅作用,倒槽降水阶段东南气流加强、北伸时与偏东风在保定中、北部辐合抬升,保定浅山区开始有山洪出现;“卡努”北侧东南风气流并入时的倒槽降水阶段以及切变线降水阶段,东南风与太行山北段近乎正交,保定西南部山区30日08:00至31日08:00出现24 h降水量极值。

中低纬度系统相互作用过程的中尺度风场分析

以山东济南和滨州两部S波段多普勒雷达的观测数据为基础,采用直接合成的方法,反演台风“利奇马”和西风槽相遇引发极端降水过程的中尺度系统三维风场。(1)冷暖空气交汇产生的切变线长时间维持是西风槽与台风相互作用过程中产生极端降水的关键,暖空气先进后退,表现为东南气流和西北气流先后越过雷达站,垂直方向出现复合切变;(2)最强上升运动出现在对流单体回波梯度最大的区域,最大下沉运动出现在回波顶下风方,中低层回波中心均为弱风速区;(3)发展中的对流单体各层均有气旋式入流,成熟的对流单体高层出流有反气旋式出流;(4)风垂直切变是雨团降水增幅的主要影响因素,成熟期的雨团具有低质心对流单体风暴的结构形态,垂直运动达到最强。

台风“圆规”造成西沙强降水的成因分析

为掌握台风产生的直接和间接暴雨对农业的影响,利用MICAPS数据、西沙自动站及双偏振雷达资料、风云四号气象卫星数据,分析2118号台风“圆规”影响过程。结果表明:台风“圆规”受强盛的西太平洋副热带高压南侧偏东气流的引导,路径稳定向西行进影响西沙,“圆规”云系呈现不对称结构,强盛的赤道西风,不断有水汽和能量的输入南部和东侧,使得这两侧的对流云系发展旺盛。通过卫星云图和西沙双偏振雷达进一步分析“圆规”强降水中尺度特征可知,台风南部的强螺旋云系和台风强度的增强是西沙降水范围广、雨势较强的原因,台风“圆规”降雨效率高,以大粒子雨滴为主。

双雷达反演台风外围强带状回波风场结构特征研究

利用移动新一代天气雷达(CINRAD/CCJ)和长乐新一代天气雷达(CINRAD/SA)基数据,采用地球坐标系下的双雷达三维风场反演技术,重点分析了2007年8月18日凌晨超强台风"圣帕"外围强带状回波的风场特征。结果表明,带状回波具有以下特征:(1)强盛阶段,每个强回波中心在前进方向的右侧或右后侧对应于强东偏北风速中心(强风核),其中最强回波中心前侧还存在弱风速中心。这样的水平风场结构从低层一直保持到中层,使得强回波区对应于水平辐合和正涡度区,产生明显的上升运动,有助于对流的发展和维持。强盛阶段云体快速移动。相对于移动的云体来说,前侧及后侧中低层气流均指向强回波,在强回波区及后侧水平辐合形成上升气流,最大上升速度出现在强回波中心与北侧强风核之间。同时在强回波上空高层出现辐散,气流主要向后流出。(2)减弱阶段,较强回波中心或其北侧对应于弱风速中心,回波中心出现负涡度区。云体移速变慢。相对于移动的云体来说,偏东气流穿过云体。回波区气流辐合较弱,明显的上升区出现在中层较强回波近台风中心一侧。(3)强风核可以将位于带状回波前进方向后侧的处于减弱阶段螺旋云带的动量和水汽向带状回波发展区输送,因此,强风核结构很可能是带状回波快速发展的主要原因。

基于台风路径预测信息的输电杆塔累积损伤模型研究

强台风可能对所经区域的输电杆塔造成物理破坏并引发大面积停电。为协助电力部门准确预估台风天气下杆塔倒塔的风险并提前调配和部署防台物资,建立了一种基于台风路径预测信息的输电杆塔累积损伤模型。首先,根据气象台短期台风预报信息、采用网格方式确定受台风影响的风险杆塔;其次,充分结合短期和短时双时间尺度台风基本信息和杆塔地理位置信息,预测杆塔受台风影响的累积作用时间和风速;第三,构建了单位时间内强台风下杆塔因塑性疲劳发生倒塌的低周疲劳损伤数学模型,并利用改进泊松公式求取不同台风作用时间、风速和地理位置的杆塔倒塔概率;最后,基于直流潮流算法优化计算电网最小负荷损失。算例验证了所提方法的有效性、合理性。

超强台风韦帕(0713)螺旋雨带中尺度结构双多普勒雷达研究

超强台风"韦帕"(Wipha)是2007年登陆中国大陆最强的台风,在浙江省造成了特大暴雨。利用宁波和舟山双多普勒天气雷达同步观测资料,对"韦帕"的两条螺旋雨带进行了双雷达三维风场反演;并综合利用组网雷达拼图数据等资料,对螺旋雨带的三维精细结构进行了分析。研究表明:(1)两条螺旋雨带的三维结构有很多相似之处。螺旋雨带内部低层有多个强回波区,水平速度大值区主要分布在强回波带上;强回波带的低层有较强的上升气流,最强上升气流超过4 m/s。在螺旋雨带中存在多个辐合辐散对、上升下沉气流对,这对于螺旋雨带的维持和进一步发展具有重要作用。在沿着台风中心的垂直剖面内,螺旋雨带内部的强回波区向雨带外侧倾斜。雨带外侧2 km高度以下的低层有较强的内流,最大值为5 m/s;雨带内侧有较强的外流,2 km高度以上均受外流控制;内流和外流在雨带中部低层汇合抬升。切向速度的强中心出现在3 km高度,速度值随高度增加而逐渐减小。(2)两个时段的螺旋雨带也存在差异。前一个时段的螺旋雨带对流发展更旺盛,45 dBZ的回波高度为4.8 km,而后一个时段的螺旋雨带45 dBZ的回波高度仅3.2 km。垂直剖面内,前一个时刻螺旋雨带低层辐合更强,最强辐合值超过-15×10-4s-1,正是由于低层的强辐合和充足的水汽供应,才使得雨带内部中低层的回波发展旺盛。

罗莎(0716)台风外围螺旋雨带中尺度结构的双多普勒雷达试验研究

强台风罗莎(Krosa)于2007年10月7日15:30在福建省福鼎和浙江省苍南交界处第三次登陆,登陆期间,"罗莎"外围螺旋雨带恰好穿越宁波和舟山双多普勒雷达同步观测区。利用双多普勒雷达三维风场反演技术对双雷达时间同步探测资料进行风场反演,研究了螺旋雨带的三维风场结构。在螺旋雨带内部低层有多个强回波区。3 km高度以下,在雨带上游,雨带外侧水平速度与雨带夹角较小,内流较弱;雨带下游,水平速度与雨带夹角逐渐增大,内流较强;在雨带内侧有明显的外流。垂直剖面内,雨带外侧低层有明显的内流,气流从雨带外侧2 km高度以下的低层进入雨带;而在雨带内侧存在明显的外流,两支气流在雨带内部低层辐合,在雨带内部形成强回波区;外围螺旋雨带切向速度分量随高度增加而逐渐减小,最大速度区在2 km高度。

计及相关性影响的增强台风灾害下配电网韧性灵活性资源规划

中国是遭受台风灾害最为严重的国家之一,强台风可导致群发性的断线和倒塔,进而演化为电力灾难,其风险不容忽视。针对台风灾害采用PageRank算法建立计及断线和倒塔相关性的配电网故障率模型;同时,对模型较为复杂的气象和地理信息部分,采用数据驱动的方法,在相关性配电网故障率模型中引入信息扰动系数μ,通过径向基函数(RBF)神经网络模型构建气象和地理信息与μ的映射关系,并对驱动结果进行校验修正。最后,提出一种新的韧性量化指标,以该指标最优和经济性最大化为上下层目标函数,构建计及相关性影响的台风灾害下灵活性资源选址定容双层规划模型。通过对灵活性资源的协调规划,使得配电网在韧性提升的同时实现经济性最优。通过算例验证了模型的准确性与有效性。

强热带风暴“风神”(0806)螺旋雨带中尺度结构双多普勒雷达的研究

利用广州和深圳新一代多普勒天气雷达时间同步探测资料进行双多普勒雷达风场反演,分析了强热带风暴"风神"(0806)螺旋雨带的三维动力结构。螺旋雨带内部强回波区的低层有强辐合区,最大辐合超过-15×10-4 s-1;雨带的高层以辐散气流为主。雨带内部上升和下沉气流共存,最大上升气流为4 m/s,最大下沉气流超过-1 m/s。在沿着风暴中心的垂直剖面内,螺旋雨带外侧低层有较强的内流,气流从雨带外侧低层进入,最强内流位于1 km高度以下;雨带内侧有明显的外流。两支气流在雨带强回波区辐合,水汽在此处辐合抬升;这种动力结构对于强降水的维持具有重要作用。切向速度呈逆时针旋转,最大速度在3 km高度层,速度值随高度的增加逐渐减小。

基于卫星和雷达的融合雷达反射率方法研究及其在台风“烟花”观测中的应用

发展了一种融合葵花8号气象卫星和S波段双偏振天气雷达数据的雷达反射率融合方法,并将其应用在2021年7月超强台风“烟花”的观测分析中。研究结果表明:基于模糊逻辑分类器的质量控制方法能够有效剔除江苏省S波段双偏振天气雷达中存在的非气象杂波。卫星反演得到的雷达反射率可以很好地反映台风“烟花”登陆前后的云系特征和风眼位置,反射率高值区分别位于风眼周围及其北侧的外围螺旋雨带处,与风场高值区存在很好的对应关系。卫星和雷达的融合反射率结果在陆地上与雷达结果更相近,较纯卫星反演结果能更准确地描述陆地的降水云系,且在海陆交界处没有明显的不连续边界出现。卫星和雷达的融合反射率结果还能够较好地描述27日台风“烟花”登陆减弱(云顶降低)时以及28日台风引发飑线的降水云系的特征。

2019年8月29日海南儋州台风雨带中夜间龙卷的多源资料分析

为研究台风雨带在夜间发生的龙卷结构与演变,针对2019年8月29日凌晨海南儋州在台风"杨柳"的外围螺旋雨带发生的EF2级龙卷,利用MICAPS资料、海口双偏振天气雷达资料以及FY2G卫星等资料,对儋州龙卷从热力和动力因素分析夜间台风外围雨带龙卷的演变特征。分析表明:台风"杨柳"从28日20时到29日8时明显加强,夜间海南云顶亮温较周围低,云顶的辐射降温及云团合并,促进热力不稳定;夜间台风雨带登陆海南后,受地面摩擦影响,高低层垂直风切变加大,儋州附近山地地形促进了动力抬升。T-logP图上对流指数以及温度层结和湿度层结特征,均使对流加强。海口双偏振雷达回波显示了龙卷的典型特征,经过退速度模糊,凸显了中气旋、龙卷涡旋特征(tornado vortex signature,TVS)和龙卷碎片特征(tornadic debris signatures,TDS),偏振参量差分反射率(Zdr)、比差分传播相位移(KdP)和零滞后相关系数(cross-correlation coefficient, CC)的特征也揭示了探测中气旋和龙卷的敏感性。研究结果为预警台风雨带中的夜间龙卷提供了参考依据。

登陆台风“温比亚”引发的龙卷过程分析

为研究登陆台风引发的龙卷过程特点,从而提高对其监测、潜势预报预警能力,通过2018年8月18日安徽灵璧龙卷的现场灾情调查,并利用地面加密自动站、欧洲再分析资料(ERA5),结合蚌埠多普勒天气雷达和阜阳S波段双偏振雷达资料,分析了龙卷发生时的气象要素、大气环流、关键物理量及雷达回波特征。结果表明:此次龙卷发生时伴随有气压陡降陡升、气温剧烈下降、大风和短时强降水等,强度为EF0级,位于台风“温比亚”中心东北象限,具有对流有效位能(CAPE)和风暴水平相对螺旋度(SRH)的最佳配置,0—1 km SRH最大值为149 m^(2)·s^(-2),当垂直螺旋度(H_(3l))增大时,龙卷发生。两部雷达均能探测到超级单体的钩状回波,中心反射率达60 dBz左右,存在有界弱回波、回波悬垂。当中气旋的形状由椭圆形向圆形转变、龙卷涡旋特征(TVS)的低层径向速度差迅速增大时,灵璧发生龙卷灾害。另外,双偏振雷达可探测165 km处超级单体的钩状回波,对龙卷的探测范围更广,并能识别出更明显的正负速度对和龙卷碎片特征(TDS),对龙卷有更强的探测能力。

基于双偏振雷达资料对南海弱台风降水微物理结构的分析

有些南海弱台风在登陆广东时,由于路径复杂、移动缓慢,会对广东地区造成较长时间和较大范围的风雨灾害。使用双偏振雷达对2018—2020年登陆广东的南海弱台风分析,发现南海弱台风在登陆前强降水区主要有两个:一个是位于海上的台风中心南侧眼墙的降水区,另外一个是在台风移动方向的右前方,台风螺旋雨带上岸的区域。在眼墙中,Z_(H)和K_(DP)的大值区在低层同位相,Z_(DR)大值区位于偏上风方向,降水粒子在移动的右侧开始激发,移动的右侧至右前侧为浓度较大的小粒子降水,而右侧和右后侧为大粒子降水。而且台风降水粒子在海洋和陆地有明显差异,陆地由于地形摩擦和抬升作用,降水粒子浓度较大,但水汽和能量供应不足,降水粒子直径较小;海面由于水汽和能量供应充足,对流发展较高,主要为大雨滴的对流降水,但降水粒子浓度不及陆地。

1215号台风“布拉万”的强度和路径变化诊断分析

利用NCEP客观再分析资料,从500 hPa形势、副高位置和强度变化、低层流场、双台风影响下的水汽通量及水汽通量散度水平分布、垂直速度分布及暖心结构特征等方面对1215号台风"布拉万"的路径与强度进行了诊断分析,并结合分析了东海浮标和海礁浮标观测资料、海温实况及垂直风切变实况。结果表明,副高24日02时的北跳和28日02时的东退分别导致了"布拉万"路径的两次北折;布拉万北上途中,水汽和强度均减弱,主要由于天秤阻挡了来自低纬洋面的部分水汽输送,形成了双台风争夺水汽输送的局面,导致"布拉万"纬向水汽通量和水汽通量散度呈现出东湿西干的不对称特征;东海自南向北逐步增大的垂直风切变是台风强度减弱的重要原因;台风西部海温低,对流不旺盛,不利于台风发展,而东部海域海温高,对流作用强,利于台风发展,这也导致了台风东强西弱的结构特点;"布拉万"进入中高纬洋面时,台风西部水汽通量值很小,在西北气流作用下,导致西北方干冷空气侵入,使其水汽通量水平分布呈现出东湿西干的不对称结构,使得"布拉万"经过上海同纬度时并未带来明显的降水。

雨滴谱及双偏振雷达等资料在一次强降水过程中的应用

2019年8月9日20时至13日20时,受西风槽和台风利奇马的共同影响,山东省出现了大范围的强降水,其中心在章丘站。利用多源资料研究台风雨带强降水的微物理结构特征,分析了强降水过程中章丘站的分钟降水量、雨滴谱、双偏振多普勒雷达、风廓线雷达等资料。分析发现:本次降水过程开始阶段,存在明显的冷云降水机制。降水过程中雨滴的尺度谱随时间存在明显变化。降水较强时段,雨滴谱较宽,呈现出明显的双峰结构,直径大于1 mm的雨滴数序列与分钟降水量序列相关系数达到0.956 8;降水减弱时段,谱宽逐渐变窄,呈现出明显的单峰结构,直径大于1 mm的雨滴数变少。雷达回波高度较高时段,直径大于1 mm的雨滴数比例增大,谱宽较大,并出现多峰分布。强的湿湍流团可以形成差分反射率因子大值区,它既不对应于强对流,也不对应于地面大雨滴,是由上升和下沉气流引起的湿湍团变形以及其他原因综合导致的。降水较强时段,在风廓线时间剖面0.9~1.4 km高度,出现一个风向和风速突变的薄层结构;对应该薄层,分钟雨量最强,直径大于1 mm雨滴数的比例明显偏大。分析结果为了解台风强降水的滴谱特征和微物理结构提供了参考依据。

台风“艾云尼”（2018）外围两次近距离龙卷的环境条件和雷达特征

2018年6月8日在距台风“艾云尼”中心80km、160km的广州市南沙区横沥镇、佛山市南海区大沥镇两地罕见地先后出现了龙卷天气。利用X波段双偏振雷达组网、广州S波段双偏振雷达、风廓线雷达和区域加密自动站等观测资料对两次近距离台风龙卷过程的环境条件和雷达特征进行了分析。环境条件分析表明,两次龙卷发生地位于低层西南急流和东南急流辐合区,所处环境为弱的对流有效位能(CAPE)、低的抬升凝结高度和强的低层垂直风切变环境中,0~1km垂直风切变值超过15×10-3s-1。中小尺度雷达特征分析表明:(1)两地龙卷由台风外围微型超级单体引起,超级单体在发展强盛阶段有钩状回波、入流缺口、中层回波悬垂等典型特征,最强反射率因子55~60dBz,强度≥50dBz强回波发展高度在4km以下,微型超级单体有水平尺度2~3km的中气旋,由于速度模糊影响,仅在南海龙卷发生前9min广州S波段雷达能自动识别中气旋。(2)与南沙龙卷相联系的中气旋核心高度低,强度进一步加强紧缩导致龙卷发生;而与南海龙卷相联系的中气旋从中层发展,中气旋加强紧缩下降到更低导致龙卷发生。(3)两地弱龙卷发生时广州和南海双偏振雷达没能捕捉到龙卷碎片(TDS)特征,南海X波段雷达能提前30min监测到入流急流,提前27min探测出钩状回波等特征,并通过分析ZDR弧和KDP弧可判断低层强盛的上升气流和强的垂直风切变利于风暴的发展。(4)佛山四部X波段组网雷达反演的1km水平风场可分析出小尺度涡旋结构,对应钩状回波尾端有强的风向切变,这对龙卷发生地点的判断和风暴的流场结构有较好指示意义。

双雷达风场反演拼图在登陆台风“莫兰蒂”(1614)强降水精细预报中的同化应用试验

利用福建龙岩、漳州、泉州新一代多普勒天气雷达和厦门海沧双偏振雷达探测资料,采用动态地球坐标系下双雷达三维风场反演与拼图技术,基于天气研究和预报模式(Weather Research and Forecasting,WRF)及其资料同化系统,对登陆台风"莫兰蒂"(1614)引起的2016年9月14-15日福建强降水过程进行了双雷达风场反演拼图资料检验及其三维变分同化对强降水精细预报影响的数值试验,结果发现:(1)动态地球坐标系下双雷达反演风场能合理反映实际风场分布状况,其误差相对较小。相较厦门翔安风廓线雷达及厦门探空秒级测风数据,反演风风向(风速)平均绝对误差分别为7.8°(2.6 m/s)及3.4°(1.1 m/s);(2)反演风场水平方向稀疏化对同化及预报结果极为重要,过密的反演风场资料会给同化及预报结果带来负效果。文中采用18、6、2 km 3重嵌套,在3重嵌套区域均进行同化以及仅在2 km区域进行同化两种情况下,均表现为当反演风场资料水平分辨率提高到0.1°时,同化分析及预报的台风环流开始受到负影响;且当反演风场资料水平分辨率越高时,负效果越明显。敏感性试验结果显示,分辨率取0.2°时数值预报效果最好;(3)以美国国家环境预报中心全球预报系统(National Centers for Environmental Prediction/Global Forecast System,NCEP/GFS) 0.5°×0.5°分析场为初值,基于3个不同起报时刻(2016年9月14日14时、20时及15日02时)(北京时,下同)模拟的福建省境内台风内核雨带和螺旋雨带逐时演变、台风路径与强度、逐时降水TS评分和空间相关差异显著,其中14日14时起报试验效果最好;而14日20时起报试验效果最差,这与该试验初始台风大风轴风速明显偏大有关;(4)在上述3个不同起报时刻试验基础上,分别增加双雷达反演风场资料的三维变分同化后,福建境内地面风场和台风内核雨带、螺旋雨带逐时分布、逐时降水TS评分和空间相关、台风环流结构以及U、V风垂直廓线分布均有明显改善,最大正影响时效可达24 h;但仅对1-6 h时效内台风路径有改善。

台风“利奇马”造成浙江极端降水的成因分析

利用NCEP/NCAR再分析资料(0.25°×0.25°)、FY-2G卫星的黑体亮度温度(TBB)、双偏振雷达、加密自动站资料,对2019年台风“利奇马”引发浙江极端暴雨过程的成因进行分析,结果表明:(1)“利奇马”引发的浙江特大暴雨过程是一次深厚台风本体降水,具有范围广、总量大、局地雨强极端的特点,山脉地形对降水的增幅作用显著。(2)台风登陆前后850 hPa水汽通量、850 hPa辐合和200 hPa辐散都超过气候平均值3~4个标准差,异常强的动力抬升和水汽输送为此次极端降水提供了有利的背景条件,物理量的异常度可作为判断极端降水的重要因子。(3)活跃的西南季风和副高南部的偏东急流为“利奇马”提供了充足的水汽和能量。925 hPa水汽通量辐合大值区域与暴雨落区的形态和位置对应较好,且辐合强度的变化对降水量具有一定的指示意义。(4)登陆前后台风中心密闭云区范围大、结构紧实,其中有多个中尺度对流系统强烈发展且移动缓慢,是浙江东部沿海地区产生极端降水的主要原因。基于双偏振雷达的降水估测产品在短临预报中参考价值高。(5)中层的弱干冷空气和低层的强暖湿气流促进了对流不稳定层结的发展和维持,在地面中尺度辐合线和地形的强迫抬升下不断触发中尺度对流系统并产生“列车效应”,是此次过程中西北部山区特大暴雨产生的重要原因。

双偏振雷达资料同化对一次台风降雨模拟的影响

双偏振雷达同时或交替进行水平偏振和垂直偏振方向的观测,其观测量可以更加准确描述降水云微物理特征。这些云微物理特征与强对流系统发生发展密切相关。因此利用雷达偏振量观测来改进强对流天气数值预报具有非常重要的现实意义。在利用包含非标准遮挡去除、水凝物分类筛选、偏振量阈值检查、杂波剔除和平滑等步骤的质量控制模块实现双偏振雷达资料质量控制基础上,使用改进的ARPS云分析模块实现双偏振雷达资料的同化。改进的ARPS云分析模块主要通过基于T-matrix方法的雷达算子以及水凝物分类算法实现偏振量的同化。首先利用水平反射率因子(Zh)、差分反射率(ZDR)、差传播相移率(KDP)、零滞后互相关系数(ρHV)和模式背景场气温进行水凝物模糊逻辑分类从而确定三种主要水凝物类型(雨、雪、雹/霰)各自占比,然后根据基于T-maxtrix方法的雷达算子分析出这三种水凝物的混合比。利用广州、清远、韶关和阳江等四部S波段双偏振雷达资料对2018年台风天鸽个例进行同化分析模拟试验。结果表明,偏振量同化使得该台风初始分析场的水凝物分布更加合理,水汽混合比减小,700hPa台风周围出现干舌;偏振量同化对这次台风强降雨短时预报有一定正影响。

What Caused the Differences between the July 2023 and August 1996 Extreme Rainfall Events in North China under Similar Synoptic Background?

This study examined the rainfall characteristics and related synoptic processes of two extreme rainfall events that affected North China during 29 July–1 August 2023(“23·7”rainstorm)and 3–5 August 1996(“96·8”rainstorm),respectively.A stable dual-typhoon circulation pattern was observed in both rainstorm events.The surviving vortex of a landed typhoon,slowly approaching the rainstorm region,was blocked by a high-pressure system as it moved northwestward.Meanwhile,the second typhoon over the western Pacific Ocean facilitated remote northward transport of moisture.The low-level jet between the surviving vortex and the western Pacific subtropical high relayed moist warm air from the area of the South China Sea and western Pacific into the rainstorm region.Although the circulation patterns are similar,the stratification conditions,driving factors,and moisture budget of the two rainstorms differed during the main period of rainfall.The“23·7”rainstorm was categorized as warm-sector rainfall,as a result of the lifting of warm moist air over the eastern foothills of Taihang Mountains.In comparison with the situation of the“96·8”rainstorm,the surviving vortex of the“23·7”rainstorm traveled further northeastward and directly impacted the occurrence and progression of the rainfall,leading to relative northward displacement of the rainfall center,while the stronger net inward moisture flux caused greater regional average rainfall.The“96·8”rainstorm was broadly analogous to precipitation of a cold front,and the rainfall center was observed in the convergence area of warm and cold air masses before the mountains;the surviving vortex did not exert direct impact on the rainfall;and the more unstable stratification led to stronger hourly rainfall.The results derived through comparison of the two rainstorms could serve as valuable scientific reference for operational forecasting of heavy rainfall under similar environmental conditions over North China.