“碧利斯”暴雨增幅高分辨率数值模拟及诊断分析

利用中尺度非静力数值模式ARPS (Advanced Regional Prediction System),对2006年第4号强热带风暴“碧利斯”的登陆过程,尤其是登陆后的暴雨增幅过程开展了高分辨率数值模拟,并利用观测资料对模拟结果进行了验证,进一步基于该高分辨率模拟资料对该暴雨增幅过程开展了诊断分析.结果表明,ARPS模式较好地模拟再现了“碧利斯”的登陆过程以及登陆后在广东、江西、湖南三省交界处引发的暴雨增幅过程;散度垂直通量和湿位涡的大值区与暴雨增幅地区均有良好的对应关系,对强降水落区有较好指示意义,其中散度垂直通量的对应关系更好.湿位涡不仅很好地反映了与暴雨增幅相关的湿位涡分布,同时也很好地反映了“碧利斯”环流本身所对应的湿位涡分布特征.     

强热带风暴"碧利斯"致洪暴雨的特征及成因

利用常规气象观测资料、中央气象台台风定位资料、NCEP/NCAR分析资料等,对0604号强热带风暴“碧利斯“登陆后引发的致洪暴雨特点及成因进行了分析,发现大陆副高的加强,使“碧利斯“从福建进入江西后路径南折.正是由于处在大陆副高和西太平洋副高之间的有利环境场中,再加上强盛的西南季风的输入,使减弱后的“碧利斯“气旋性环流长时间在江西、湖南以及广西上空维持,从而导致强降水的持续.强的东南至偏南气流遇到我国东南沿海地形后的爬升作用是东南沿海强降水的重要原因.前期华南北部的大气不稳定热力结构也是强降水出现的有利因素之一.偏北、偏西、偏西南3支气流强力辐合以及南岭山脉的地形抬升作用,是湖南南部及广东西北部一带强降水出现的重要原因.     

登陆热带气旋影响湖南并造成强降水的气候特征

利用1951～2007年热带气旋、湖南降水资料,统计分析了登陆影响湖南的热带气旋时空分布,及造成的强降水特征.结果表明:57年中登陆影响湖南的热带气旋共161个,平均每年3个,主要出现在7～9月,影响热带气旋主要为台风或以上强度;影响湖南的热带气旋登陆地点以广东、福建最多,强度达强热带风暴或以上的热带气旋可造成极端暴雨降水,时间主要出现在8月.20世纪90年代以后暴雨强度呈加大趋势.     

红河州两次低压降水过程分析

对2006年7月17-18日、8月6-8日红河州两次热带风暴减弱后低压引起的降水过程进行分析,得出:热带风暴登陆后的影响程度有时与强度并不直接相关,“派比安”生成初期强度更强,影响红河州时间更长,但“碧利斯”对红河州影响范围更大,降雨强度更强;“碧利斯”、“派比安”均有较为有利的动力及水汽条件,“碧利斯”登陆后,其北侧及南侧有强大的副热带高压,附近有局地的气旋性辐合,南侧有西南季风源源不断地输送水汽,“派比安”刚登陆后,副高减弱东退,南侧的风力迅速减弱。     

“圣帕”、“碧利斯”影响湖南的对比分析

应用气象、水文加密观测和NECP再分析资料对两个严重影响湖南的热带气旋圣帕、碧利斯进行了对比分析.分析表明:"碧利斯"和"圣帕"影响期间,湖南降水在强度和范围上存在明显差异,"碧利斯"强降水主要位于低压环流的东南侧,在湘东南地区形成致洪暴雨,而"圣帕"降水范围大,湖南大部分地区出现大暴雨,强降水落区具有自东向西移动的特点,且强降水持续时间更长,强度更强.进一步分析发现,"碧利斯"、"圣帕"登陆后低压环流移动路径不同以及结构的差异,且与之相互作用的南海季风强度不同,导致它们在动力结构、水汽辐合强度分布和垂直运动等方面存在明显差异,而这些差异是造成它们不同的强降水分布特征的重要原因.     

1951—2017年热带气旋对湖南降水的影响及环流异常特征分析

揭示热带气旋在湖南的降水规律可为热带气旋影响湖南的降水预报提供技术支撑。采用近67 a的热带气旋影响资料,通过统计方法,分析了影响湖南降水的热带气旋特点及环流异常特征。结果表明:7—9月是影响的高峰季节,以在广东、福建沿海登陆的热带气旋对湖南影响次数最多、程度最重,浙江、福建沿海登陆的热带气旋在湖南形成的降水范围最大,热带气旋对湖南影响所产生的降水主要集中在湖南省东南部,热带气旋对湖南产生的强降水范围有增大的趋势,降水强度有增强的趋势。福建和广东沿海登陆对湖南影响的热带气旋的环流特征为南亚高压偏强、偏东、偏北,导致西太平洋副热带高压偏强、偏西、偏北,引导副热带高压南侧的东南气流与南海和菲律宾以东洋面的西南风气流汇合,形成季风槽,中国华南和华东沿海为东南气流,有利于热带气旋在该区域登陆影响中国。只是前者表现为南亚高压位置较后者偏北更明显,西太平洋副热带高压更偏北,季风槽更偏东,导致福建登陆对湖南影响的热带气旋在湖南大部为气旋性环流控制,湖南全省降水偏多;而广东登陆对湖南影响的热带气旋在湖南省东南部为气旋性环流控制,该区域降水偏多。     

红河州两次低压降水过程分析

对2006年7月17-18日、8月6～8日红河州两次热带风暴减弱后低压引起的降水过程进行分析，得出：热带风暴登陆后的影响程度有时与强度并不直接相关，“派比安”生成初期强度更强，影响红河州时间更长，但“碧利斯”对红河州影响范围更大，降雨强度更强；“碧利斯”、“派比安”均有较为有利的动力及水汽条件，“碧利斯”登陆后，其北侧及南侧有强大的副热带高压，附近有局地的气旋性辐合，南侧有西南季风源源不断地输送水汽，“派比安”刚登陆后，副高减弱东退，南侧的风力迅速减弱。     

三个进入江西的台风路径和暴雨形成机制对比分析

2006年7月14日—8月11日,“碧利斯”、“格美”、“桑美”3个台风先后进入江西,均产生了较强的区域性暴雨或大暴雨。利用常规资料和T213资料,对这3个台风的移动路径和暴雨形成机制进行了对比分析。分析结果表明,台风登陆后,由于副高形态和演变的不同,使得各台风路径变化不同。由于“碧利斯”登陆后与强西南季风结合,造成“碧利斯”暴雨的水汽、动力、热力条件均强于“格美”和“桑美”,从而使“碧利斯”暴雨的强度和范围明显强于“格美”和“桑美”。     

试析“碧利斯”造成广西大暴雨的原因

通过对0604号强热带风暴“碧利斯”的分析结果表明：0604号强热带风暴“碧利斯”是造成广西1960年以来7月份最强的一次暴雨过程的主要因素,虽登陆地点远离广西,但台风低压稳定维持在江西到湖南境内,其倒槽暖式切变进入广西并与南方季风相互作用,造成大范围暴雨。     

引起“碧利斯”强降水的MCS数值模拟研究

利用多种观测资料和数值模拟,对0604号强热带风暴碧利斯登陆后在湖南、广东等地引发强降水的中尺度对流系统活动特征进行了分析.结果表明,在"碧利斯"登陆后西行减弱过程中,由于西南季风的持续维持,"碧利斯"减弱后的低压环流中仍保持有强降水所需的充足水汽供应,造成局地强降水的MCS十分活跃.ARPS模式较好地模拟了7月15日发生在湖南南部的中尺度降雨过程,并揭示出"碧利斯"变性过程中,环境风场垂直切变结构强迫的次级环流决定了MCS活动特点,同时利用湿Q矢量诊断了低压次级环流的垂直运动特征.造成这次强降水过程的MCS在台风低压切变线以北的偏北潮湿气流中生成发展,低层偏北急流造成的动力辐合效应、对流不稳定性层结的建立是MCS在湖南南部迅速发展的重要原因.     

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。     

强台风“菲特”(1323)极端降水研究进展

台风暴雨灾害是台风三类灾害(暴雨、大风、风暴潮)之首,而台风极端降水是暴雨灾害的直接原因,对台风极端降水的研究有利于增强对台风极端降水机理的认识和提高极端降水的预报水平。强台风“菲特”(1323)具有登陆强度历史罕见、降雨强度大、影响范围广、引发灾害重等特点,本文对“菲特”极端降水特征及其形成机理研究进行了回顾和总结。“菲特”的强降水过程主要分为两个阶段,造成了杭州湾一带和浙闽交界处两个强降水中心。“菲特”极端降水之所以产生,源于环境因子、地形和内部条件多尺度相互作用:环境因子涉及双台风作用、弱冷空气侵入、台风倒槽、垂直风切变和高空急流等,其中“丹娜丝”台风外围偏东气流源源不断的水汽输送是“菲特”极端降水形成的关键物理因子;山脉等地形增幅作用是浙江余姚等地出现历史性强降水的重要原因;水汽辐合和凝结与霰的融化和对流区雨滴的迁移是暴雨增幅重要的内部因素。     

两次不同季风强度背景下的西行台风登陆过程降水特征对比分析

本文使用CMORPH卫星反演降水资料、日本再分析资料JRA-55和FY-2E卫星的云顶亮温（TBB）资料等,选取了登陆前后季风强度差异很大、路径形似且登陆后均在湘南地区引发强降水的0604号强热带风暴“碧利斯”和0708号台风“圣帕”,从对流发展的不稳定能量来源、抬升机制和环境风垂直切变方面进行对比,研究季风气流如何影响台风降水强度和分布。分析表明,在下垫面和地形基本一致的情况下,两台风导致强降水的主要成因不同,主要体现在引发对流并使对流维持的主要影响因子不同。与强季风背景密切相关的低层强烈辐合抬升和对流不稳定层结是导致“碧利斯”暴雨形成的主要因素,而弱季风背景下“圣帕”的暴雨则主要是局地地形抬升和斜压不稳定导致的。而且与“圣帕”降水相比,“碧利斯”降水存在明显的非对称性,季风气流可间接通过改变环境风垂直切变导致这种降水分布特征。     

“碧利斯”引发湘东南特大暴雨的多普勒雷达回波特征分析

利用广东韶关多普勒天气雷达资料分析了2006年7月14—17日因受强热带风暴“碧利斯”影响湘东南发生的特大暴雨过程的回波特征及中小尺度系统。结果表明,“碧利斯”回波经历了初始发展、螺旋带状、弥合、减弱消失阶段,其路径经历了自东北向西南进入、绕雷达站旋转、由西南向东北方向移出三个阶段：“列车效应”是造成该特大暴雨的主要回波特征。多普勒速度图上,“逆风区”存在时间较短,对流层中层不连续中小尺度“大风核”造成有组织的次级环流可能是“列车效应”形成和维持的主要原因之一。谱宽图上,“碧利斯”在低层具有较大的谱宽值;在强回波带上,中层十分均匀,表明“碧利斯”过程低层由于受地形磨擦作用湍流活动很强,中层平稳的大风急流也是过程长时间维持的主要原因之一。     

“黑格比”台风浙沪交界极端降水及物理量特征分析

利用全国综合气象信息共享平台(CIMISS)地面站点降水资料、欧洲中期天气预报中心逐小时再分析资料,分析“黑格比”台风登陆后在浙江嘉兴、上海金山交界地区(简称“关注区”)产生的极端降水及相关物理量特征,结果表明：(1)此次降水过程的小时雨强、日降水和过程降水均具有很强的极端性,部分测站达十年一遇甚至是百年一遇标准,杭州湾北岸强降水的极端性比南岸更显著;(2)关注区对流层低层充足的水汽,以及高低层冷、暖平流的叠加,为极端降水发生发展提供了有利的水汽条件和不稳定条件;(3)根据物理量的逐小时演变,呈现出低层辐散、高层辐合的环流增强,以及低层强烈的涡旋运动,关注区强降水也随之发生;(4)此次极端暴雨过程850 hPa第二类热成风螺旋度极值和地面散度经极值排序后呈现较高的百分位置,在相似台风中均具有显著的极端性,对类似路径、小体积台风极端降水的发生具有较好的指示意义。     

登陆热带风暴Bilis（2006）暴雨特征及其可能原因

利用NCEP/NCAR 1°×1°格点再分析资料、FY-2C TBB（black bright temperature）资料及中国740站降水资料,对0604号强热带风暴Bilis登陆后的暴雨特征及其可能原因进行诊断分析,结果表明：（1）Bilis登陆过程中强降水中心位于风暴中心西北侧沿岸,主要影响福建和浙江两省;进入内陆后强降水中心向风暴中心以西转移,最后在风暴中心西南侧聚集,主要影响广东东北部、福建、江西和湖南南部。（2）西北太平洋副热带高压的稳定少动为Bilis陆上西行过程中产生持续性降水提供了稳定的背景场。（3）Bilis西南部季风环流的发展增强为Bilis登陆后强降水的产生提供了必要的水汽条件。（4）涡合并和自激增长形成的中尺度系统与风暴涡旋的相互作用,是Bilis登陆后产生强降水的可能机制。     

试析"碧利斯"造成广西大暴雨的原因

通过对0604号强热带风暴"碧利斯"的分析结果表明:0604号强热带风暴"碧利斯"是造成广西1960年以来7月份最强的一次暴雨过程的主要因素,虽登陆地点远离广西,但台风低压稳定维持在江西到湖南境内,其倒槽暖式切变进入广西并与南方季风相互作用,造成大范围暴雨。     

2016年三个相似路径台风影响江西的暴雨落区差异成因

利用常规气象观测数据、台风路径资料和FNL再分析资料,对2016年三个路径相似台风(01号Nepartak、14号Meranti和17号Megi)在江西的暴雨落区差异进行分析。结果表明:三者移动路径相似,登陆后副热带高压强度、水汽输送条件、台风与冷空气结合等差异共同导致在江西暴雨落区不同。台风Megi在江西形成暴雨范围最广,Nepartak次之,Meranti最小。台风Megi登陆后江西地区水汽通量和天气尺度上升运动最强,天气尺度持续稳定性降水以及后期台风环流与低层冷空气相结合,导致降水累计值最大。台风Nepartak影响江西期间无冷空气与之作用,形成的降水以中尺度对流性降水为主,强的对流有效位能释放加剧中尺度对流上升运动,造成以短时强降雨为主的暴雨。台风Meranti影响时江西东北部天气尺度上升运动相对前两者较弱,影响时间相对较短,形成的暴雨较前两者偏弱。     

台风"碧利斯"影响庐山降水的探测资料分析

通过分析台风“碧利斯“影响江西期间的自动气象站资料和雷达回波特征,探讨了造成庐山过程强降水较周围雨量明显偏多的原因.研究结果发现,“碧利斯“过境时,雷达回波强度在庐山会有加强的现象,径向速度场表现为有风向和风速的切变存在;零等速度线的走向变化和降水的变化有关,且零等速度线的变化往往先于降水的变化,能预示降水的变化趋势.除“碧利斯“本身携带的大量水汽外,庐山迎风坡的地形抬升作用,以及鄱阳湖水域充沛的水汽供应,是造成这种现象的根源;中小尺度辐合在庐山较长时间的维持,是造成庐山降水普遍大于周边地区的根本原因.     

台风温比亚(1818)降水及环境场极端性分析

利用多种观测及分析资料对台风温比亚（1818）暴雨过程的降水演变、极端降水特点及环境场物理量特征等进行分析。此次台风暴雨日降水量极端性显著,降水主要分为登陆前后、深入内陆并转向以及冷空气作用和变性3个阶段,其中第2阶段为最强降水时段。受其影响,河南、山东等地多个站点的日降水量突破历史极值。温比亚（1818）最大小时降水量达127.7 mm,其中74个站点小时降水量超过80 mm,短时强降水维持时间长达14 h,高降水效率及长持续时间造成极端降水。对流层中、低层存在标准化异常小于-4倍标准差的异常低压环流,造成极端低层辐合,叠加高空急流和高压边缘的极端高空辐散,动力条件极端性显著,200 hPa辐散和850 hPa辐合均接近或远超1988—2017年日降水量排名前30（HT30）降水日的最大值。受台风东侧水汽输送影响,降水区假相当位温、整层大气可降水量和水汽通量散度无论与气候态相比,还是与HT30降水日相比,均具有显著极端性,且极端水汽维持时间长达30 h。