台风“韦帕”(0713)引发华东暴雨过程的诊断比较

采用湿Q矢量、螺旋度、湿位涡对给华东造成严重灾害的超强台风"韦帕"(0713)强降水过程进行诊断比较分析,结果表明:登陆前,上述物理量均能提前指示强降水落区,湿位涡有更多提前指示时间,螺旋度次之,湿Q矢量最少;登陆后,三者均能表征台风主体云系降水,湿位涡、螺旋度与强降水有较好对应关系,而湿Q矢量指示强降水位置偏北,但湿位涡会出现一定程度空报现象;台风深入内陆后,螺旋度预报指示明显不如湿位涡、湿Q矢量好,螺旋度指示强降水位置偏东,而湿Q矢量指示强降水范围略偏小;对台风后部强降水,湿Q矢量和螺旋度均未能预报出降水落区,而湿位涡仍有较好的预报效果。从区域平均看,螺旋度与湿Q矢量的预报指示时效小于12 h,而湿位涡超过12 h。     

相似路径热带气旋“海棠”(0505)和“碧利斯”(0604)暴雨对比分析

一般认为相似路径台风的影响大致相似,但实际上相似路径台风的风雨分布尤其是暴雨分布往往有很大差异,因此,对相似路径热带气旋“海棠”(0505)和“碧利斯”(0604)暴雨成因的对比分析有助于加强台风暴雨发生机制的认识和预报。“海棠”(0505)和“碧利斯”(0604)逐日降水分布对比分析表明,两者登陆前降水分布类似,而登陆后降水分布差异比较大。利用NCEP/GFS 1 °×1 °分析资料对热带气旋登陆前后天气形势、水汽通量和水汽通量散度进行诊断分析,结果表明：“海棠”(0505)和“碧利斯”(0604)登陆前引起浙闽沿海地区大降水主要是热带气旋外围偏东气流和地形共同影响下形成。“海棠”登陆后,维持在浙江东部沿海东南风急流不断输送水汽到“海棠”倒槽内引起浙东南沿海强降水,深入内陆后,降水主要由“海棠”自身环流携带的水汽辐合引起的,降水比沿海地区明显减弱;而“碧利斯”登陆后,有明显的南海季风环流输送水汽并入热带气旋南侧环流,在其南侧形成偏南风急流,使南侧水汽输送得到明显加强,造成“碧利斯”南侧水汽通量辐合,北侧水汽通量辐散,南侧降水比北侧降水强很多;深入内陆后,“碧利斯”环流仍维持并引导北方槽后弱冷空气渗透到其西南侧,使南侧降水进一步增幅。本文还探讨了包括热带气旋外核在内区域平均垂直风切变和热带气旋强降水落区的关系,结果表明：“海棠”和“碧丽斯”大暴雨落区均对应于暴雨区区域平均垂直风切矢量左侧水汽通量散度负值区。“海棠”垂直风切变矢量平行于移动路径并指向移动路径后方是造成“海棠”强降水分布在其移动路径右侧的重要原因,“碧利斯”垂直风切变矢量平行于移动路径并指向移动路径前方是造成“碧利斯”强降水分布在其移动路径左侧的重要原因。因此,利用垂直风切结合水汽输送条件可以作热带气旋大暴雨落区预报可能是一种比较有效的方法。     

台风“利奇马”期间苏州大暴雨物理量诊断和微物理特征分析

采用日本气象厅的最佳台风路径及强度资料、NCEP/NCAR逐6 h细网格再分析数据,分析了"利奇马"暴雨影响相关的云水含量、假相当位温、水汽通量散度、Q矢量、湿位涡等物理量;通过苏州雨滴谱资料,分析降雨强度、雨滴数密度、雨滴平均直径、雨滴含水量、雷达反射率因子、雨滴谱宽等微物理量特征。结果表明降水落区位于环境垂直风切变顺切的左侧。暴雨期间能量和水汽条件较好,低层Q矢量梯度使辐合上升增强,且其非对称性对暴雨落区有指示意义,湿位涡的发展也有利于暴雨的加强;另外,微物理分析表明冷云降水机制使降水效率大幅提高,雨滴谱能较好地反映台风降水特征,强降水主要由层状云中嵌入的对流降水引起。强降水时段雨滴谱的相关微物理量等都呈现较大值。     

一次早台风暴雨的湿位涡分析

对0601号早台风暴雨进行湿位涡分析,结果表明:台风移向高空槽的过程中,冷空气在台风登陆前以高MPV1柱的形势下传使得台风低层环流对流稳定度减小、湿斜压性增大,导致垂直涡度显著发展,暴雨增幅。特大暴雨发生在台风低层出现MPV1锋区的时段,低层大范围正MPV1区的出现预示着强降水的结束,暴雨落区与低层正MPV2分布相一致。     

一次早台风暴雨的湿位涡分析

对0601号早台风暴雨进行湿位涡分析,结果表明：台风移向高空槽的过程中,冷空气在台风登陆前以高MPV1柱的形势下传使得台风低层环流对流稳定度减小、湿斜压性增大,导致垂直涡度显著发展,暴雨增幅。特大暴雨发生在台风低层出现MPV1锋区的时段,低层大范围正MPV1区的出现预示着强降水的结束,暴雨落区与低层正MPV2分布相一致。     

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2 km).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.     

2013年“菲特”台风暴雨成因及湿位涡诊断分析

利用常规观测资料、自动站加密资料和多普勒雷达资料对2013年“菲特”台风影响浙江时的暴雨成因进行了分析,结果发现：“菲特”影响时温州、台州地区暴雨主要是由“菲特”台风本体雨带造成,宁波、舟山、湖州及嘉兴地区暴雨则是由“菲特”台风外围环流、弱冷空气和“丹娜丝”形成的偏东气流共同形成。利用NCEP/NCAR 1°×1°每日4次的再分析资料对“菲特”暴雨过程中的物理量场进行诊断分析发现,当垂直运动大值区对应低层θse高能区时一般都有强降水发生,并且与强降水落区有较好的对应性。分析湿位涡的演变特征发现：MPV1负值区和强降水落区有较好的对应关系;MPV2对强降水的预报有一定的指示意义;当负MPV1区域和正MPV2区域或正MPV2边缘区域叠加时,该区将有强降水发生。     

"海棠""凤凰""诺瑞斯"登陆后不同暴雨强度的对比分析

"海棠"、"凤凰"、"诺瑞斯"3个路径和强度相似、登陆地点相近、登陆后移动方向也相同,但在浙中南地区产生的降水强度有明显差异.利用NCEP再分析资料对3个台风的流场、物理量场以及湿位涡分布特征进行对比分析,探讨浙中南受这类台风影响时的雨强预报诊断思路.分析表明,低空急流、低层水汽辐合、高层辐散和大暴雨的降水强度密切相关;湿位涡在中低层mpvt<0,mpv2>0的分布特征对台风大暴雨的发生和落区有较好的指示意义;但由于台风暴雨发生机制的复杂性,大暴雨过程不一定都满足倾斜涡度发展理论所推得的这一强降水的判据,如具备其他有利条件,仍有发生大暴雨的可能.     

一次高原低涡东移引发四川盆地暴雨的机制分析

利用T213L19资料以及地面和高空观测资料,对2008年7月20～25日一次高原低涡东移引发四川盆地暴雨的机制进行了分析,结果表明:降水的发生、发展与湿位涡的时空演变有很好的对应关系,湿位涡高低层正负区叠加的配置是低涡暴雨发展的有利形势,MPV1负值中心和MPV2正值中心及其包围的密集区是暴雨产生的警戒区。中低层z-螺旋度水平分布对降水落区和强降水中心的分布有较好的指示性,z-螺旋度垂直分布能反映暴雨发生时大气的动力特征,雨区上空高层负涡度、辐散与低层正涡度、辐合相配合,是触发暴雨的动力机制;相对螺旋度与降水落区及降水中心亦配合较好,并与未来6h的降水落区和强度分布存在较好的正相关,这对降水落区及强度分布的预报有一定参考价值,强降水中心通常出现在相对螺旋度梯度的高值一侧。     

动力因子对地形影响下的四川暴雨落区的诊断分析

本文分析了2010年7月16～18日地形作用下四川盆地的一次持续性暴雨过程,指出此次暴雨过程是在高低层系统配置较好的情况下发生的。并以NCEP资料为初值场对此次暴雨过程进行了数值模拟,结合实况对模拟结果进行对比分析。分析表明:模式对本次四川暴雨过程的模拟较为成功,能很好地再现此次暴雨的降水落区以及强降水中心。运用广义湿位温、广义对流涡度矢量垂直分量的垂直积分和质量垂直螺旋度对受大巴山脉影响的四川东北部的暴雨落区进行了诊断分析。分析指出,广义湿位温纬向平均的垂直剖面图上,等湿位温线的倒Ω区域与四川东北部的强降水落区吻合较好,等湿位温线的倾斜程度以及湿位温异常的高度可以定性地指示降水的强弱;对广义湿位温从800 hPa到500 hPa垂直积分,用得到的湿位温的水平分布来指示东北部的暴雨落区效果较 好;用改进垂直积分区间后的广义对流涡度矢量垂直分量比用传统的对流涡度矢量垂直分量来示踪四川东北部的暴雨落区效果更好;质量垂直螺旋度能有效刻画出四川东北部地区强降水系统的典型动力场垂直结构,因此与四川东北部的地面强降水具有很好的对应关系。     

APPLICATION OF ADVECTIVE VORTICITY EQUATION TO TYPHOON FUNG-WONG

The momentum advection vorticity equation in the form of cross multiplication is introduced, in which the divergence term in the classic vorticity equation does not appear explicitly. This equation includes the rotation effect of the horizontal wind advection, which are not explicitly included in the classic vorticity equation. The vorticity and its tendency of Typhoon Fung-Wong (0808) that occurred in July 2008 are analyzed. The computed results show that the rotation effect of the advection of the horizontal wind is a leading factor in determining the change of vertical vorticity for Fung-Wong during its life cycle, especially in the period leading up to landfall. The advection term represents the tendency variation of the vertical vorticity, and the positive-value region of the vertical vorticity tendency is almost in accord with the track of Fung-Wong, which may be taken as a factor to locate the key observational region of Fung-Wong. The equation provides a supplementary diagnostic tool for the systems related with strong advection of horizontal wind.     

ANALYSIS OF RAINSTORMS ASSOCIATED WITH SIMILAR TRACK TROPICAL CYCLONES HAITANG (0505) AND BILLS (0604)

It is generally thought that the influence of comparable track typhoons is approximately similar,but in fact their wind and especially their rainstorm distribution are often very different. Therefore,a contrastive analysis of rainstorms by tropical cyclones (TCs) Haitang (0505) and Bilis (0604),which are of a similar track,is designed to help understand the mechanism of the TC rainstorm and to improve forecasting skills. The daily rainthll of TC itaitang (0505) and Bills (0604) is diagnosed and compared.The result indicates that these two TCs have similar precipitation distribution before landtall but different precipitation characteristics after landthll. Using NCEP/GFS analysis data,the synoptic situation is analyzed; water vapor transportation is discussed regarding the calculated water vapor flux and divergence.The results show that the heavy rainfall in the Zhejiang and Fujian Provinces associated with Haitang (0505) and Bitis (0604) before landlhll results ti'om a peripheral easterly wind,a combination of the tropical cyclone and the terrain. After landthll and moving far inland of the storm,the precipitation of Haitang is caused by water vapor convergence carried by its own circulation; it is much weaker than that in the coastal area. One of the important contributing thctors to heavy rainstorms in southeast Zhejiang is a southeast jet stream,which is maintained over the southeast coast. In contrast,the South China Sea monsoon circulation transports large amounts of water vapor into Bills - when a water-vapor transport belt south of the tropical cyclone significantly strengthens - which strengthens the transport. Then,it causes water vapor flux to converge on the south side of Bilis and diverge on the north side. Precipitation is much stronger on the south side than that on the north side. After Bilis travels far inland,the cold air guided by a north trough travels into the TC and remarkably enhances precipitation. In summary,combining vertical wind shear with water vapor transportation is a good way to predict rainstorms associated with landing tropical cyclones.     

“碧利斯”和“格美”登陆后暴雨强度不同的天气学对比分析

热带气旋碧利斯和格美,在起源地、路径和结构上有一定的相似,但登陆后降水强度却有明显差异。通过对两个热带气旋登陆后环境场和物理量场的对比分析,得出一些结论。热带气旋登陆后暴雨强度与高空盛行东北气流和南海西南季风加强有关。高低空不同的环流形势导致了这两个热带气旋登陆后华南沿海低层辐合、高层辐散、上升运动、水汽及不稳定度等物理量场的不同,从而造成暴雨强度的不同。     

“碧利斯”和“格美”登陆后暴雨强度不同的天气学对比分析

热带气旋碧利斯和格美,在起源地、路径和结构上有一定的相似,但登陆后降水强度却有明显差异.通过对两个热带气旋登陆后环境场和物理量场的对比分析,得出一些结论.热带气旋登陆后暴雨强度与高空盛行东北气流和南海西南季风加强有关.高低空不同的环流形势导致了这两个热带气旋登陆后华南沿海低层辐合、高层辐散、上升运动、水汽及不稳定度等物理量场的不同,从而造成暴雨强度的不同.     

ANALYSES OF WIND STRUCTURE OF TYPHOON FUNG-WONG (2008) AND ITS RELATION TO PRECIPITATION REGION

Using real analysis data of 1°×1° resolution of the National Center for Environmental Prediction/National Center for Atmospheric Research (NCEP/NCAR), the nondivergent wind component and irrotational wind component obtained by the harmonic-cosine(H-C) method, and the wind structure of Typhoon Fung-Wong (coded 0808 in China) in 2008 was analyzed. The results indicated that the irrotational component was advantageous over the total wind in reflecting both the changes in convergent height and the asymmetrical convergence of Fung-Wong. In Fung-Wong, the nondivergent component was larger than the irrotational component, but the latter was much more variable than the former, which was obtained only from the wind partition method. Further analyses on the irrotational component demonstrated that the location of the convergent center at lower levels was almost the same as the divergent center during the development of Fung-Wong, and its convergent level was high in its life cycle, with the most highest up to 400 hPa when it became stronger. After the typhoon landed in the provinces of Taiwan and Fujian, respectively, its convergent center at lower levels was slowly detached from the divergent center at high levels and the convergent height was also depressed from high levels to lower levels. Gradually, this weakened the intensity of Fung-Wong. This kind of weakening was slow and Fung-Wong maintained its circulation for a long time over land because of its very thick convergent height. Analyses on wind partitioning provided one possible explanation to why Fung-Wong stayed for a long time after it landed. Furthermore, the asymmetric vertical ascending motion was induced by the asymmetric convergence at lower levels. In general, when typhoons (such as Fung-Wong) land, the rainfall region coincides with that of the convergence region (indicated by the irrotational component at lower layers). This means that the possible rainfall regions may be diagnosed from the convergent area of the irrotational component. For an observational experiment on typhoons, the convergent region may be considered as a key observational region.     

华南热带气旋特大暴雨的统计特征

利用１９６０－１９８９年《台军年鉴》资料，从时特大暴雨、日特大暴雨、过程特大暴雨三方面统计分析了华南热带气旋特大暴雨的基本特征。并采用相对落区分布图的方法分析了不同时段、不同地区、不同路径华南热带气旋时特大暴雨的分布规律。     

2019年西北太平洋和南海台风活动概述

应用中央气象台业务实时资料和中国气象局台风最佳路径资料对2019年发生在西北太平洋和南海的台风活动主要特征以及主要影响我国的台风路径、强度及风雨情况进行了统计分析和论述。2019年西北太平洋和南海共有29个台风生成,较多年平均值偏多2个;秋季台风异常活跃,生成数较常年明显偏多;台风整体强度偏弱,超强台风数与常年持平;有5个台风登陆我国,较多年平均值略偏少;登陆台风平均强度较多年平均值明显偏弱,但台风“利奇马”登陆强度强、风雨影响重。     

北太平洋风暴轴的三维空间结构

文中利用最新的0.5°×0.5°分辨率QuikSCAT(QuikBird Satellite Microwave Scatterometer Sea Winds Data)海面风场资料、NCEP(National Center for Environmental Prediction)的10 m高度风场资料和全球客观再分析资料,对1999-2005年冬季(1月)和夏季(7月)北太平洋风暴轴的三维空间结构进行了分析,发现冬季北太平洋风暴轴的强度较强,呈明显的纬向拉伸带状分布特征,位置偏南.夏季北太平洋风暴轴的强度较弱,位置偏北.根据不同高度上位势高度方差的水平分布特征,绘制了北太平洋风暴轴的三维结构示意图.利用高分辨率QuikSCAT资料对风暴轴特征的刻画更为细致,不但验证了Nakamu-ra在南大洋发现的双风暴轴现象,而且还发现在北太平洋和北大西洋下层分别存在"副热带风暴轴"和"副极地风暴轴"两个风暴轴.对1999-2005年冬季北太平洋气旋和反气旋的移动路径进行的统计分析,为北太平洋"双风暴轴"的存在提供了强有力的证据.     

冬季北半球风暴轴的多尺度能量变化特征及其可能机制

基于1971—2016年NCEP/NCAR(美国环境预报中心和国家大气研究中心)的逐日再分析资料及NCPC(美国国家海洋和大气管理局气候预报中心)的海温、大气环流及海洋指数等资料通过多尺度能量分析(MS-EVA)等方法,把冬季北半球风暴轴看做一整体,分析了风暴轴区域多尺度的能量变化特征及其可能机制。主要结论概括如下:(1)多年气候平均状态下,风暴轴的动能来源主要表现为在风暴轴中上游先由低频尺度向天气尺度输送有效位能,随后在风暴轴主体区再由天气尺度有效位能转换为天气尺度动能,其中风暴轴西端可直接由低频尺度向天气尺度输送动能。(2)北半球三大风暴轴联合EOF结果表明:第一模态下,主要体现了北西伯利亚风暴轴与北太平洋风暴轴强度的减弱(增强),同时伴随着北大西洋风暴轴位置北抬(南压);第二模态下,主要体现了北西伯利亚风暴轴强度减弱(增强),同时北太平洋风暴轴位置北抬(南压)中东部强度增强(减弱),而北大西洋风暴轴位置南压(北抬)。(3)回归分析表明:北半球风暴轴异常在不同模态下与低频尺度环流联系密切。低频尺度波动可通过海温及西风急流等异常变化先影响风暴轴区域多尺度间的能量转换,进而影响风暴轴整体的异常变化。     

两个相似路径台风造成山东降水明显差异的成因分析

利用常规气象资料、自动气象站资料、气象卫星资料及NCEP FNL 1°×1°再分析资料对以相似路径影响山东的登陆北上类台风“利奇马”（1909）和“桃芝”（0108）进行对比分析,得到以下主要结论：1）暴雨分布特征和强度与热带气旋位置存在显著差异。2）中纬度台风暴雨比较复杂,台风降水地形增幅作用尽管明显,但主要与台风结构和强度差异有关。3）小时最大雨量与台风强弱没有必然联系,强降水维持时间长短是“利奇马”与“桃芝”累计降水有较大差别的重要因素。4）环流形势的显著差异是导致两个台风影响山东时间、降水明显不同的一个重要原因。5）“利奇马”和“桃芝”降水水汽输送条件差异是降水分布存在明显差异的重要因素,动力条件也存在明显差异。6）对流有效位能(convective available potential energy,CAPE)在两次台风暴雨中反应效果不同。