山东半岛东海岸一次台风暴雨的成因研究

利用NCEP 1°×1°再分析资料、FY-2E卫星云图资料和山东省123个国家气象站资料和雷达产品,对2015年7月12日台风"灿鸿"给山东半岛东部海岸带来的暴雨天气过程进行分析。结果表明:中高纬环流与台风环流相互作用是这次台风暴雨形成的主要成因。主要表现为,中高纬度东移高空槽携带的干冷空气与台风西侧外围暖湿气流在山东半岛交汇,地面"鞍型场"诱发的冷锋侵入山东半岛,为山东东部海岸暴雨发生提供了有利的天气尺度环流背景条件;高低空急流"耦合"为暴雨的发生提供了强烈的动力条件;台风北侧不断发展的TBB低于-40℃对流云团长时间维持以及低空急流风速脉动是暴雨过程中强降水持续出现的重要因素。另外,山东半岛东侧海岸线的海陆差异造成的摩擦辐合也是造成强降水的原因之一。暴雨个例对比可知,高低空急流"耦合"的区域是决定暴雨落区位于台风移动方向左前方或右前方的预报着眼点之一。     

谢义炳对大气环流系统研究的贡献

对谢义炳在大气环流系统方面所做出的科学贡献作了简要的全面回顾。其中包括:(1)北美切断低压的生命史;(2)东亚高空锋和急流的多层结构;(3)中国降水系统的结构和演变规律(包括梅雨锋、西南低涡等),热带和中纬度扰动相互作用在暴雨过程中的重要性;(4)西北太平洋的台风形成在ITCZ(赤道辐合带)/季风槽中;印度西南季风的低频变化;(5)降水系统的湿斜压动力学理论及其在天气预报中的应用;(6)大气环流的中期变化理论。谢义炳的这些贡献为我们更好地理解大气环流系统并改善了中国的暴雨预报。     

两次台风远距离暴雨过程的对比分析

利用常规高空、地面气象观测资料以及NCEP／NCAR1°×1°逐6h再分析资料,对2010年7月23—24日和2011年9月17—18日两次台风远距离暴雨进行对比分析。结果表明：两次暴雨过程虽然都受台风影响,但影响方式截然不同。前着台风直接通过低空急流将其附近的水汽、能量输送到暴雨区,降水效率高、强度大。后着台风作为扰动源,产生了类东风扰动并向西传播,在四川东部和青藏高原东部与西风带系统相遇,增大暴雨区气压梯度,诱发低空急流,增强暴雨区水汽辐合,同时延长西风带系统在暴雨区的停滞时间,造成降水时间延长。     

边界层急流在粤东暴雨中心两次极端强降水过程中的作用

基于广东省气象观测资料、汕尾多普勒天气雷达产品和全球再分析资料CSFR,分析了2013年8月和2018年8月发生在粤东暴雨中心的破纪录极端强降水过程,阐明边界层急流的作用。结果表明:(1)两次过程的主要影响系统分别为长时间缓慢移动的1311号台风尤特残余环流和季风低压外围环流,当粤东暴雨中心处于台风环流东南侧和季风低压东侧时,边界层急流在该区域辐合抬升,形成的中尺度能量锋利于强降水的触发;(2)边界层急流为强降水提供了充沛的、源源不断的水汽条件,同时配合特殊地形的摩擦、阻挡等作用,在粤东暴雨中心内形成了明显的水汽通量辐合;(3)持续性强降水发展期间,大气层结长时间处于不稳定状态与对流层低空暖湿平流的不断输送密切相关。两次过程中不同点主要表现为边界层急流强度和风向不同,由此带来的气流辐合方式和强降水范围有明显的差异,季风低压影响过程中边界层急流作用更显著。     

低空急流在副高西北侧连续性暴雨中的触发作用

利用NCEP1°×1°再分析资料、常规高空及地面资料,对2008年9月22-26日四川盆地西北部连续性暴雨的形成机制进行探讨.结果表明:此次暴雨产生在副高异常强盛和强台风黑格比登陆西进的环流背景下,过程期间500hPa无低值系统影响,暴雨的主要触发系统是副高和台风外围持续强劲的东南风低空急流,持续的东南风低空急流为暴雨区输送了源源不断的水汽和不稳定能量,急流最大风速出口区辐合及地形抬升为暴雨形成提供了辐合上升的动力条件,过程期间暴雨区位于一个稳定正环流的上升支中.另外,冷空气在此次过程中也起到了重要的作用.     

2002年6月8日佛坪突发性特大暴雨天气过程分析

对2002年6月8日发生在陕西佛坪的一次特大暴雨过程进行了综合分析, 结果表明:500 hPa槽前的中尺度切变线是直接影响暴雨产生的中-α尺度系统; 位于台湾岛以东洋面台风“浣熊”外围的低空偏东急流从海上一直延伸到陕西, 成为特大暴雨的主要水汽来源; 华北高脊稳定, 使得高原低值系统移速减慢、停滞, 有利于特大暴雨的形成; 急流次级环流为特大暴雨提供了持续强劲的上升运动; 在地面中尺度风场中, 两个中-β尺度气旋稳定少动, 与地面降水强中心相对应; 在红外云图上, 中-β尺度对流云团呈椭圆状, 云顶亮温T_BB在-60 ℃~-70 ℃之间。中-β尺度对流云团的强弱变化与次级环流的强弱有直接的关系。     

0509号台风麦莎的结构与外围暴雨分布特征

利用地面加密观测资料、FY-2C卫星TBB资料和NCEP再分析资料，对2005年8月6～8日0509号台风麦莎登陆后环流结构及暴雨分布特征进行了综合分析。结果表明：台风麦莎具有明显不对称结构，台风东侧和北侧的积云对流较为旺盛；台风环流地面正涡度中心位于台风东侧，并随着台风北上移向台风东北象限并加强。地面强辐合区随着倒槽发展向偏北方向伸展；850hPa台风环流场表现为东侧和北侧的环流强盛，偏东风低空急流在台风北上过程中从东南风急流转为东北风急流；台风东侧暖，西侧冷，其东北侧有强暖平流输送。200hPa高空急流发展，急流入口区右侧强辐散有利于台风登陆后长时间维持。500hPa强上升运动区与台风外围暴雨区有较好对应关系。     

冀中南一次强对流暴雨的数值模拟

利用NCEP 1°×1°再分析资料和常规资料对2009年5月发生在河北中南部的强对流暴雨天气过程进行了数值模拟。低空700 hPa流场的中尺度扰动和涡度场的加强说明：发生在河北中南部的短时强对流暴雨与东北回流密切相关 ,低空东北风的辐合,使地转平衡遭到破坏,从而引发水平辐合和辐散及铅直运动,在地转适应过程中,700 hPa中尺度环流偶在河北中南部形成并加强,对应的正负涡度对也出现并增大,使辐合上升运动增强,强对流暴雨出现在辐合场和辐散场之间区域。高空急流中心右前侧辐合导致气流下沉,向南的一支引起低空北风加大。加强的东北回流与低空较强偏南气流在河北南部相遇,耦合上升。可见,垂直环流的形成及东北回流的加强是此次强对流暴雨产生的重要原因。     

一次东风波暴雨过程诊断分析

利用常规气象资料和NCEP 1°×1°再分析资料,结合自动站加密资料对2009年9月29日20:00至10月1日20:00发生在浙江东部沿海的一次东风波暴雨过程进行了分析.结果发现:0916号台风"凯萨娜"外围环流为此次东风波的形成提供了扰动作用,副热带高压的加强使得低层形成了明显的东南急流,为暴雨或强降水的发生提供了...     

1211号“海葵”台风登陆后引发两段大暴雨过程的对比分析

利用地面加密自动站观测资料以及NCEP再分析资料,对1211号“海葵”台风登陆后在江苏引发的两段降水对流特征差异明显的大暴雨天气进行对比分析。结果表明:第一段区域性大暴雨天气发生在台风环流中心及北侧偏东风急流附近,此时台风环流完整,中心维持正压结构,环流中心及其北侧偏东急流附近伴有较大范围的水汽辐合和强上升运动,有利于区域性大暴雨天气发生,但降水发生在近乎中性的层结下,降水分布较均匀,发展平缓,降水期间对流活动较弱;第二段大暴雨则发生在远离环流中心的台风倒槽顶部,降水期间暴雨区中高层伴有较明显的冷平流,有利于对流不稳定层结发展,降水发展过程中,地面风场出现中尺度扰动,增强了局地辐合和气旋性涡度,加之地面锋区发展,促进了中尺度对流系统的形成和发展,此段降水中尺度特征显著,发展迅速,雨强大,伴有明显的对流特征,导致出现局地特大暴雨天气。     

台风“浪卡”（2016）暴雨成因及数值预报模式偏差分析

利用常规气象资料及NCEP再分析资料,采用天气学分析和检验方法,对2020年第16号台风"浪卡"造成广西暴雨的成因及数值模式预报偏差原因进行分析。结果表明:(1)南亚高压快速西移使高层辐散加强,500 hPa台风倒槽加强,低层东南急流形成的水汽强辐合,地面冷空气侵入的触发抬升是造成此次台风暴雨的主要原因;(2)副热带高压加强西伸使台风与高压之间气压梯度增大,高原东侧低压槽与台风倒槽的结合是造成500hPa台风倒槽发展加强的重要原因;(3)登陆越南后路径预报偏南、登陆后副高强度预报偏强、低空偏东风急流漏报以及地面冷空气预报偏强是EC数值模式暴雨落区预报偏差的原因。     

一次中低纬系统结合的暴雨过程分析

利用常规气象观测资料,对2004年9月14日山东暴雨过程的环流形势、物理量特征进行了分析。结果表明,本次暴雨过程是由中低纬系统相互作用造成的,暴雨分布状况主要取决于台风的路径。暴雨发生在高空急流右后方和低空急流左前方的重叠区;台风减弱后的低压环流是形成低空急流的基础,西风槽及高空急流的东移逼近是低空急流维持与加强的关键因素;200hPa散度大于10×10-5 s-1与700hPa散度小于-10×10-5 s-1相重叠的区域与强降水区相吻合;700hPa正涡度梯度和500hPa正涡度平流增强对暴雨具有一定的指示性;台风为暴雨提供了能量和水汽,而西风槽对能量的积聚和水汽的辐合起重要作用。暴雨集中在地面气旋中心经过阶段,山脉的迎风坡和山峰附近有利于暴雨的增幅。     

远距离台风“康森”与高空西北气流共同作用对大暴雨的影响

利用GFS 0.5°×0.5°再分析资料、中国地面与CMORPH融合0.1°×0.1°逐小时降水产品、FY2E卫星资料和常规观测资料,对2010年7月14—15日江西东北部大暴雨天气进行分析,重点讨论了15日远距离台风与高空西北气流的相互作用。结果表明:(1)暴雨发生在副高北缘和高空为西北气流的背景下,低层存在台风"康森"的远距离水汽输送,低涡切变、副热带高压、远距离台风、西风槽、中尺度低压等多尺度系统协同作用导致了强降水的发生,其中远距离台风"康森"与西北气流起了主导作用;(2)由于副高结构不够深厚强盛,强降水发生于南亚高压东侧偏北气流、500 hPa大陆高压和海上副高之间的西北气流、700—850 hPa副高西侧的西南急流中:台风"康森"北侧强劲的东南急流和副高西侧西南急流叠加将低纬大量的水汽和热量沿着大陆高压和海上副高之间的甬道向北输送,使江南北部成为高温高湿高不稳定区,200 hPa上16~20 m·s-1西北气流带动500—700 hPa干空气向南移动,与同步加强的暖湿气流相遇形成斜压锋区,使辐合系统稳定于江南北部;(3)高空西北气流和远距离台风的共同作用使斜压锋区的水平和垂直梯度加大、垂直风切变加强,有利于气旋性涡度发展、锋生加剧,强烈的上升气流穿越锋区,引起强的水汽辐合,加大了层结不稳定,在斜压区激发出多个中尺度涡旋,促进对流发展、强降水发生。(4)预报业务中,关键在于对副高、500 hPa冷槽、台风等外强迫系统强弱的预估,一方面需关注上下层系统作用对比的强弱,找出占主导地位的天气系统,另一方面应注意低层扰动环境的改变。     

一次典型东风波极端暴雨的中尺度特征及地形影响分析

利用湖南省常规气象观测资料、区域自动站资料、NCEP再分析资料、常德多普勒雷达资料,分析2016年8月8—15日在多个东风波倒槽接力影响下,湘北地区反复出现的极端暴雨天气的中尺度特征,并利用WRF-ARW中尺度数值模式,对8月10—11日湘北地区极端暴雨过程进行数值模拟和地形敏感性试验。结果表明:(1)1604号台风在广东深圳登陆后沿西北路径移动和1605号台风在西北太平洋向北移动后,副热带高压快速西伸控制华东及沿海地区,其底部的东风波扰动为极端暴雨提供了环流背景;(2)近地面不均匀加热为东风波槽附近强对流提供了充足的热力不稳定条件,地面中尺度辐合线为对流的触发和加强起到重要作用;(3)东风波槽带来的边界层暖湿气流在武陵山东侧激发深厚中尺度涡旋,是极端暴雨形成的主要原因;(4)地形敏感性试验进一步验证了东风波暖湿气流在武陵山脉地形抬升和阻挡作用下,在迎风坡上游地区形成气旋性辐合导致暴雨增幅。     

2012年7月末天津暴雨过程的扰动特征

利用多普勒雷达和风廓线雷达资料,辅以高分辨率的地面自动气象站资料,对2012年7月25—26日天津地区的一次大暴雨(局部特大暴雨)过程进行扰动特征分析。结果表明:1)大暴雨过程的雷达回波表现为高质心结构,气旋式辐合与对流中上升气流及后侧下沉气流紧密相连,表现出较好的对流组织性,也预示强降雨将持续发展。逆风区的维持与伸展的高度可作为暴雨预报的先兆信号。2)地面辐合线与雷达回波上对流单体出现"列车效应"的区域有很好的一致性。地面形成的气旋性闭合环流和中小尺度环流辐合作用的稳定维持是产生大暴雨的重要因素。3)由风廓线资料可详细分析出暴雨过程中低空急流及边界层急流的扰动过程。在强降雨发生前,急流强度明显增强,与雷达回波上的"列车效应"是一致的,但比雷达更早出现。风廓线资料中低空急流和边界层急流的增强态势,对大暴雨短时临近预报具有很好的指示意义。     

西安市两次突发暴雨成因分析

利用常规探空资料、地面加密观测资料以及卫星云图等，对发生在西安市的两次突发暴雨进行了诊断分析。结果表明：暴雨是台风北侧低空东风急流与中纬度西风带低值系统共同作用的结果；台风低压北侧的气旋性环流在低空形成的偏东风急流带是此类暴雨的主要水汽通道和能量通道；暖区内中β尺度对流系统（MβCS）的活跃直接导致了突发暴雨的生成和维持。     

中国台风特大暴雨综述

Nina(7503)台风于1975年8月在河南林庄造成24 h 1062 mm的特大暴雨,成为中国大陆台风暴雨之最。1975年,发生在中国大陆的这场特大暴雨,冲垮水库河堤,洪水泛滥,酿成大灾。中国24 h 1000 mm或以上的台风特大暴雨,称之为极端暴雨(Extreme rain),除这次外,还出现过多次,但都发生在台湾。分析表明,台风特大暴雨并不完全依赖于台风强度或内核对流强度,还和环境不同尺度环流系统与台风的相互作用、下垫面对台风环流的作用及台风上层云微物理过程有关。因此,登陆台风残涡复苏所下暴雨往往会超过强台风的暴雨;台风外围尤其是台风倒槽辐合区所下的暴雨也可能会超过台风中心暴雨。造成极端暴雨的台风有一些显著特点:极端暴雨产生在登陆或近海台风维持和停滞时段;低空急流、季风涌、双台风作用及内陆大面积水体是登陆台风获得水汽和潜热能量的主要来源;中纬度槽与登陆台风或残涡相互作用,可向台风或残涡提供位能和不稳定能量,使其产生更大降水;山脉地形对极端暴雨的形成起重要作用;台风高层云团中的微物理过程,对极端暴雨的形成有重要作用。     

陕西中部一次远距离台风暴雨过程成因分析

2010年第03号台风“灿都”诱发渭河流域7月23日出现了远距离台风暴雨,利用常规高空、地面观测资料、NCEP/NCAR逐6h1°×1°再分析资料以及FY2E卫星云图资料对该次暴雨的成因进行了分析,结果表明登陆台风对暴雨的作用主要表现在以下几个方面:①为暴雨提供了水汽和能量,②为暴雨区低层提供了较强的正涡度平流,③为中尺度暴雨系统的形成提供了有利的环流背景,直接或间接地影响了中尺度云团的生消.地面中尺度系统是中尺度云团的直接影响系统,而低空急流是中尺度云团的动力源;强降雨时段与云顶亮温TBB小于等于233K区域有较好的对应关系.     

"0808"号台风残留引发特大暴雨成因分析

利用多普勒雷达、TBB和NCEP1×1°再分析资料,对2008年8月1日发生在苏皖中部交界处的特大暴雨过程进行了分析.结果表明:特大暴雨过程是发生在减弱后的"0808"号台风环流与增强的副热带高压相互作用的背景下,西南低空急流增强和台风环流蜕变低槽东移分别触发了两段强降水的发生,对流层中低层强水汽辐合上升激发了台风残留...     

广西台风残涡暴雨发生特征分析

利用EC再分析资料(2.5°×2.5°)、台风年鉴资料及广西降水资料,统计分析了1970-2014年影响广西的台风残涡暴雨过程,采用逐例与合成分析方法,对发生日暴雨≥10站过程与弱降水过程的前24h环流特征进行对比分析。结果显示:(1)1970-2014年的45a中,共有18例台风残涡影响广西,约2-3年出现1次,造成广西日暴雨≥10站的暴雨过程15次,占83%;(2)5-9月均有台风残涡影响广西,其中8月有7例最多,7月有6例次之,9月有3例,5、6月均为1例;(3)依照广西台风影响路径分型,广西台风残涡暴雨共有3类4型,即第Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类强降水型和第Ⅲ类弱降水型;(4)有利台风残涡维持并发生暴雨的环流条件有:200h Pa高度场上,台风残涡移入南亚高压东侧强辐散区之下,500h Pa高度场上,台风残涡移向高原槽前斜压锋区,台风残涡环流呈倒槽状与季风低压区环流相连,850h Pa高度场上,季风急流伴随湿度大值区与台风残涡环流相连接,地面有弱冷空气扩散南下。