热带风暴Bilis(2006)登陆期间一波非对称降水分布成因的探讨

利用中尺度数值模式WRF-ARW对Bilis(2006)进行数值模拟,并进行地形和下垫面因素2个敏感性试验,诊断分析Bilis(2006) 登陆期间一波非对称降水结构形成的动力因子.综合分析3个试验,结果表明环境垂直风切变对Bilis(2006) 一波非对称降水结构形成的影响显著大于地形、登陆过程下垫面属性的改变和风暴移动速度的影响,冷空气的侵入对降水形成也有重要贡献.垂直切变的作用使顺切变左侧形成强降水,冷空气的作用与垂直切变的作用相互配合可能是顺切变方向和顺切变方向右侧强降水的主要成因.     

强热带风暴“莲花”(0903)非对称降水结构分析

利用雷达回波和NCEP分析资料,本文从水汽条件、环境风垂直切变和风暴移动状态等方面诊断分析了0903号强热带风暴"莲花"非对称降水结构形成的可能机制。结果表明:"莲花"南侧充足的水汽输送为强降水的发生提供了基本的水汽条件,同时水汽通量在水平空间上的非对称分布也在一定程度上导致了降水的非对称分布。环境风垂直切变是导致"莲花"降水结构改变并最终形成一波非对称降水结构的主要动力因子。随着垂直切变的增强,同时配合风暴南侧充足的水汽条件,一波非对称降水结构逐渐形成,在较强垂直切变长时间的作用下,强降水最终集中于顺切变方向左侧。在较强垂直切变的作用下,逆切变一侧的下沉运动抑制了陆地摩擦和地形抬升所形成的对流的发展。相对于较强的垂直切变而言,"莲花"相对稳定的移速和移向条件难以主导强热带风暴降水的空间分布。     

环境垂直风切变对0509号台风“麦莎”的影响分析

利用多种卫星观测资料和NCEP/NCAR提供的风场资料等,分析了环境垂直风切变对0509号台风“麦莎”的强度、对流和降水结构的影响。结果表明:在台风“麦莎”整个生命史中,垂直风切变与其强度之间关系非常密切,但垂直风切变不是影响其强度变化的唯一因素;“麦莎”登陆前及登陆后在垂直风切变作用下,强对流和强降水均位于顺切变方向及其左侧,对流和降水呈1阶非对称分布。     

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.“奠拉克”登陆后,...     

环境条件对0709号超强台风“圣帕”影响的分析

利用多种卫星观测资料和NCAR／NCEP提供的分析场,分析海温和环境垂直风切变这两个环境因素对0709号超强台风“圣帕”的强度、对流和降水结构的影响．结果表明：强度的变化和环境垂直风切变之间没有直接相关性,海温是影响强度变化的主要环境因素;最大对流区域位于顺切变方向左侧;较强切变条件下,在内眼壁上的最大降水位于顺切变方向左侧,降水呈一波非对称分布;在外围螺旋雨带上的最大降水区域则分布在顺切变方向上或顺切变方向右侧．     

海气热通量和垂直风切变对强热带风暴“温比亚”(2018)影响研究

利用地面加密自动气象站观测的1h降水、NCEP提供的海温、海气界面热通量以及风场等资料,分析了海温、海气界面热量交换以及环境垂直风切变对强热带风暴"温比亚"(2018)强度和降水结构的影响。结果表明:在"温比亚"生命史过程中,垂直风切变对其强度发展起到了一定的抑制作用。但是,垂直风切变不是影响其强度变化的唯一因素,"温比亚"登陆前27～29℃的高海温海域为其强度的增强提供了大量潜热。"温比亚"深入内陆期间,其降水分布具有显著的非对称结构。在环境垂直风切变的作用下,"温比亚"强降水位于顺切变方向及其左侧。     

1814号台风“摩羯”造成浙江内陆强降水的动力特征分析

采用 NCEP / NCAR 0. 25°×0. 25°再分析资料及预报场、FY-2E 云顶亮温、雷达、自动气象观测站等资料,运用风场分解、中尺度平滑滤波等方法对台风“摩羯”造成的浙江内陆局地强降水相关动力特征进行分析。结果表明：(1)台风中心环流由低层到高层呈现向西南方向倾斜的非对称结构,台风前侧(浙闽赣交界处)的低涡对中高层整体环流分布造成了一定影响。(2)在台风移动方向(低层垂直风切变顺切变方向)前侧,925 hPa 相对入流辐合与 700 hPa 相对出流辐散形成耦合。(3)边界层辐合及地面辐合线较长时间维持在台风移动方向前侧,正涡度柱随台风移动西传, 在浙中形成低层辐合和涡度叠加效应,有利于浙中内陆局地强降水。(4)偏东气流的风速辐合、边界层相对入流以及之后西南气流的增强对浙中内陆边界层辐合的长时间维持起到一定作用。此外,地形对浙江内陆局地强降水也起了增幅作用。     

台风Rananim登陆后引发强降水成因和暴雨分布的诊断分析

首先对2004年第14号台风Rananim登陆后造成的强降水过程按主要影响系统进行了划分,指出第一阶段的降水是由台风本身环流产生的,第二阶段的降水则是台风残留低压与中纬度西风带环流系统共同作用的结果。然后针对暴雨在台风登陆点南北两侧非对称分布的特点进行了重点分析,结果表明,台风暴雨的非对称分布与台风本身的非对称结构、南北两侧不同的水汽输送以及中尺度地形有密切关系。同时利用湿位涡分析方法诊断了台风暴雨时空分布特征,发现湿位涡负值中心与暴雨中心存在较好对应关系,而且其中心数值的绝对值大小与1 h降水强度存在正相关关系,从而说明湿位涡负值中心可以作为降水时空分布的重要指标,为台风暴雨预报提供一种思路。     

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。     

超强台风“利奇马”（1909）强度变化与降水结构分析

利用新一代GPM IMERG卫星遥感反演降水数据产品以及NCEP提供的海表温度(SST)、海(陆)-气界面热通量和风场等资料,对超强台风“利奇马”(1909)强度变化和降水结构特征进行分析。结果表明:①2019年8月4日14:00至9日02:00,显著减弱的环境垂直风切变、SST为29.6~30.4℃的海域为“利奇马”提供的感热和大量潜热以及“利奇马”环流东侧极为强盛的偏南风低空急流向其输送充足的水汽和能量,使“利奇马”强度呈显著增强的趋势。2019年8月9日08:00至13日08:00,随着“利奇马”逐渐靠近陆地并登陆,显著增强的垂直风切变、“利奇马”从海洋(陆地)获得的潜热显著减小并且同时失去感热、“利奇马”环流东侧偏南风低空急流的显著减弱、对流层中低层干冷空气侵入“利奇马”环流以及“利奇马”登陆后受到陆面摩擦,使“利奇马”强度显著减弱。②当“利奇马”处于中等强度以上的垂直风切变环境中时(垂直风切变≥5 m/s),无论其移动缓慢(移速<5 m/s),还是移动快速(移速≥5 m/s),垂直风切变对其内(距台风中心100 km半径范围)、外雨带(距台风中心100~300 km半径范围)上的降水分布起决定性作用,“利奇马”内、外雨带上的强降水均位于顺垂直风切变方向及其左侧。当“利奇马”处于较弱的垂直风切变环境中时(垂直风切变<5 m/s),无论其移动缓慢,还是移动快速,内雨带上的降水分布由垂直风切变和“利奇马”移动共同决定,强降水分别出现在顺垂直风切变方向及其左侧以及移动的前方,而外雨带上的降水分布由垂直风切变起主导作用,即强降水位于顺垂直风切变方向。总的来看,与“利奇马”移动速度和方向相比,环境垂直风切变对“利奇马”内、外雨带上降水非对称分布的影响要重要得多。     

一次局地短时强降水的成因和预报误差分析

利用常规气象观测资料、NCEP/NCAR再分析资料和多普勒天气雷达资料,对2016年8月6——8日潍坊一次强对流天气的成因和预报误差进行了分析,结果表明:1) 500 hPa冷涡底部低槽、850 hPa低涡切变线和地面倒槽是主要影响天气系统,数值预报对此次天气过程的影响系统预报偏差大,而预报员对数值预报依赖程度高是此次预报失误的主要原因; 2) 850 hPa以下强的水汽辐合是强降水发生的重要条件,低层辐合和高层辐散配置导致的强垂直上升运动是暴雨产生的动力机制,位势不稳定因中高层的冷空气入侵下沉得以加强; 3)列车效应和强回波维持少动是造成短时强降水的重要回波特征,逆风区的发展和移动对于判断强降水的落区有指示作用,多普勒雷达反演风场中的中尺度辐合线是导致局地强降水发生的直接原因; 4)风廓线雷达水平风场可以连续地反映降水过程中风场垂直结构及其变化,降水发生前探测高度明显升高,中高层冷空气侵入时间与强降水的时段相对应。     

0519号台风“龙王”中尺度螺旋雨带的数值模拟

本文研究0519号"龙王"台风中尺度螺旋雨带结构特征及其与闽东北沿海地区特大暴雨的关系。通过对台风中尺度螺旋雨带特征的分析确定其引发福建暴雨的事实,并采用MM5模式对台风的中尺度降水进行数值模拟。模拟得到的降水分布和强度与实况基本相符,效果较好。在此基础上,我们对此降水过程进行B、C方案的地形敏感性试验,结果表明地形高度增加使迎风坡及山脉东侧的降水增加,地形降低则反之,山脉东侧地势较低地带受地形影响较小,台风降水受地形影响呈现出类重力波式正负相间的降水差值波列形式,但MM5对短时强降水的模拟效果较差。     

两种型式的波能装置-浮式防波堤水动力性能比较研究

波能装置-浮式防波堤是将浮式防波堤与波能转换装置集成,兼具防波消浪和捕获波浪能的集成装置,能够有效降低单一功能波能转换装置的成本。研究者们提出了许多波能装置-浮式防波堤的结构型式,其中非对称式浮体结构相比于对称式浮体结构,在单向入射波的水动力性能方面拥有一定的优势。本文针对导桩锚泊的非对称式方箱-三角形挡浪板和方箱-垂直挡浪板两种浮体结构型式,通过数值模拟的方式,对比分析其水动力特性和波能俘获特性。数值模型基于黏性流体理论,以Navier-Stokes方程为控制方程,并采用VOF方法和浸没边界法求解自由面边界和流固耦合作用,探究不同入射波周期、水深和浮体排水条件下集成装置水动力性能（消波特性、能量耗散特性和波能俘获特性）变化趋势。结果表明,在近岸波浪条件下（5～8 s）,垂直挡板型式集成装置适用于较小周期波浪（5～6 s）,而三角挡板型式集成装置适用于较大周期波浪（6～7.5 s）。随着水深增大,波能俘获比总体上呈现缓慢增长的趋势。在主浮体吃水相同的情况下（排水量不同）,两种结构的透射系数基本一致;而在排水量相同（主浮体吃水不同）的情况下,垂直挡板结构型式的防波效果更好,三角挡板结构型...     

三个登陆浙江热带气旋数值试验及暴雨过程的湿位涡分析

首先利用非静力平衡中尺度数值模式MM5(V3)对2004年3个登陆浙江热带气旋的登陆过程进行了数值模拟试验,通过对路径、降水的对比验证表明,MM5模式对热带气旋的模拟是比较成功的。然后在模拟效果较好的基础上,利用高分辨的模拟结果,对台风暴雨过程的湿位涡进行了诊断分析,结果表明:3场台风暴雨的形成机制有显著差异,Rananim强降水是由其本身环流造成的,至于Mindulle和Haima的降水冷空气的侵入起到了重要作用。暴雨都发生在陡立密集区附近,对流层低层湿位涡负值中心与暴雨落区存在较好的对应关系,而其中心数值绝对值随时间的变化量与1h降水存在正相关关系,说明湿位涡负值中心可以作为降水时空分布的重要指标,为台风暴雨预报提供一种思路。     

台风“杜苏芮”(2305)引发福建极端强降水的特征分析

台风“杜苏芮”（2305）是1949年至2023年9月登陆福建第2强台风,引发福建极端强降水。利用双偏振雷达、FY-4A等多源观测资料分析了福建强降水发展的主要特征,指出2个明显的降水阶段分别由台风眼壁与内螺旋雨带、台风外螺旋雨带造成。“杜苏芮”登陆后眼壁附近中β尺度对流云团发展,云团低层以大雨滴为主,对流云团分裂进入内螺旋雨带中发展为线状对流,数密度更高的较大雨滴产生极端雨量。而台风移出福建后外螺旋雨带后部对流组织化,形成带状中尺度对流系统,通过“列车效应”持续影响福建沿海,产生极端强降水,高浓度小雨滴是主要的云微物理特征。降水与鹫峰山、戴云山地形密切相关,向东开口的喇叭口地区利于形成强降水中心。     

海洋内重力惯性波不稳定模态分析

基于海洋动力方程的内重力惯性波数学模型给出其数值求解方法,并对沿垂直切变背景流传播的海洋内重力惯性波的不稳定做了探讨,得到的结论有:在不考虑海底地形和采用刚盖近似的条件下,在稳定层化海水中,当背景流为常数时,海洋内重力惯性波均是稳定的。在较弱的稳定层结下,具有垂直切变的背景流会导致海洋内重力惯性波的不稳定。该不稳定内波的增长率对其波长具有选择性并可有短波截断。增长率最大处出现在波长为几十公里的范围内。对固定的内波波长,背景流垂直切变越强则其最大增长率越大;若此时有多个不稳定模态,则增长率最大的模态其垂直结构最简单。该不稳定内波流函数的结构在垂直方向大体呈单圈环流形态,环流中心可以是一个,也可以是2个,后者则呈"猫眼"结构。     

0601号强台风“珍珠”路径变化因子及降水特征

利用天气学诊断分析方法,结合气象卫星云图、多普勒雷达回波、总能量场和中尺度自动气象站记录资料等,分析0601号强台风“珍珠”路径变化的原因以及逐时降水动态变化特点,并探讨了台风影响过程中强降水的主要成因．指出副高、西风槽、高能区对台风运动的影响;台风中心降水和外围降水强弱有反相关的关系,降水较集中在台风路径的左侧;台风“珍珠”登陆前持续加强和对流强烈发展所形成的深厚系统是出现强降水的重要基础,在卫星云图上密实的螺旋结构和中尺度对流云团的生成是台风云带中出现强降水的显著特征,而特定区域地形的多方面影响是降水幅度增加的原因．     

强热带风暴"碧利斯"(0604)极端降水研究回顾

强热带风暴"碧利斯"于2006年7月14日在我国福建省登陆,登陆后一路西行,在福建、浙江、湖南、江西、广东、广西多个省份产生强降水,其陆上维持时间之长、影响范围之广、降水极端性之强,在历史上极为罕见。"碧利斯"引发的降水主要有三个极值中心,分别对应着降水的三个阶段,其中第二阶段降水极端性最为突出,在湖南、江西和广东交界处发生了暴雨增幅,造成严重的洪涝灾害。为了更加全面地认识此次过程,本文对"碧利斯"产生极端降水的机制做了回顾总结,分别从有利的大尺度形势、中尺度系统的影响、地形作用、云微物理过程以及动力因子的诊断分析五个角度进行,最后对"碧利斯"极端降水区别于其他极端降水个例的机理以及进一步可能的研究方向进行了讨论。     

海陆差异对一次强暴发性气旋影响的数值模拟研究

本文利用多种观测资料、再分析资料及WRF（Weather Research and Forecasting Model）模式,对2017年12月23—25日发生于中国东部沿海入海加强的一个强暴发性气旋进行了研究,并探讨了海陆地形和热力差异对暴发性气旋发展的影响。该暴发性气旋的最大加深率为1.7Bergerons,其下垫面经历的“海洋-陆地-海洋”的复杂变化对其发展过程产生了显著影响。该气旋登陆朝鲜半岛时,气温降低,水平风速减小,上升运动增强,降水增加;而离开朝鲜半岛后,气温升高,上升运动减弱,降水减少。海陆差异的敏感性试验表明,陆地下垫面对气旋发展的动力作用主要是通过地面摩擦和地形抬升来实现的,而海洋对气旋发展的作用则主要表现在海表面热量和水汽传输方面。当气旋经过陆地时,由于陆地表面摩擦较大,气旋中心近地面水平风速减小。而较高的地形则会产生较强的上升运动,形成较强降水,促进类CISK（Conditional Instability of Second Kind）机制,使气旋加强。当气旋位于海面上时,冬季海面温度高于陆地,海洋向气旋输送更多的热量和水汽,从而更有利于气旋的发展。     

滇西北高原局地暴雨雷达回波特征

利用丽江CINRAD/CC雷达观测资料,并结合天气背景及当地地形,对2008年9月11日出现在华坪站的单点性暴雨天气进行详细分析发现:雷达回波强度场上,由前端积状云和后部层积云组成的混合降水回波移过测站;速度场上出现了“逆风区“的特征,并在其移动路径周围出现了强降水天气;5.2 km以上高度的垂直风廓线显示,冷平流控制时系统维持,冷平流减弱时系统减弱;500 hPa副高较强,冷空气南下回流,致使700 hPa切变线东南移,产生强降水。华坪县特殊的地形与该次暴雨的风场结构相配合形成迎风坡的动力抬升条件,是此次暴雨的又一特征。