台风与高原东北侧冷锋暴雨的环境场及云图特征

运用天气学、卫星云图和物理诊断方法,分析20°N以北、130°E以西有台风活动,陕西有地面冷锋东移过境并出现大暴雨的3次典型天气过程,以揭示近海台风活动对青藏高原东北侧冷锋暴雨增幅的特征和规律。结果显示此类暴雨的中尺度对流云团位于冷锋云系的前部,其水平尺度在几十公里到300 km左右,生命史约6~8 h,中尺度系统常具有夜间发展、增强的特征。冷锋暴雨的水汽输送主要依靠台风低压外围的偏东急流来传递,水汽输送以850 hPa层附近最为显著。当台风西行移至台湾岛附近活动,而青藏高原东北侧的陕西有冷锋过境东移时,此时出现冷锋暴雨的降水增幅明显。     

台风活动与陕西极端暴雨的相关特征分析

利用1970～2003年35年间出现在陕西的极端暴雨与近海台风活动的资料,对其进行时空分布统计分析和天气学、动力学诊断以及卫星云图等综合分析,结果表明:两者的相关率接近87%;7、8两个月台风影响最为显著。与华北、东北地区比较,陕西的极端暴雨以远距离影响的台风活动为主。影响台风有两类,一类是台风在台湾岛附近登陆或以北海域活动的,其水汽、能量主要以850hPa层输送尤为明显,这类台风云系与暴雨区之间的晴空区明显。另一类是台风在海南、广东或广西一带登陆或移动,该类水汽、能量主要以700hPa层输送最为显著。当台风在125°E以西,且在13～33°N的范围内活动时,该类台风活动对陕西的强降水作用明显,是造成陕西极端暴雨的一个重要的因素。300hPa高空急流的先兆性对陕西极端暴雨具有一定的预报意义。影响台风的位置与影响云系对极端暴雨落区预报有帮助。     

9608号台风与陕西大降水分析

从能量舌和稳定度对台风的发展及暴雨落区的关系与9608号台风对陕西“二华夹槽”地区的暴雨的影响进行了论述；用700hPa实测风场及分析，阐述了东南急流和北纬35°附近的东风对“二华夹槽”出现暴雨所起到的水汽输送和阻挡水汽北上的作用；通过对二华附近的地形分析，认为，地形对这次台风暴雨的产生起到重要作用，狭管效应及地形抬升作用对台风暴雨起到增大雨强以及延长降水时间的作用。     

陕西4次台风远距离暴雨过程的水汽条件对比

利用NCEP再分析资料和常规观测资料,对比分析了陕西省4次台风远距离暴雨过程期间的水汽输送、水汽收支和水汽含量特征。结果表明：远距离台风用直接和间接2种方式影响热带低纬地区水汽向陕西方向的输送,中高纬度地区西风槽与高压系统直接参与暴雨区附近水汽的输送与再分配过程。远距离台风出现时,暴雨区南边界始终存在水汽的输入,占净输入的68%,西边界多为水汽的输出方,东边界上水汽收支变化趋势与台风移动路径密切相关。川东地区西南涡维持、发展并向东北向移动时,陕西水汽总收支成倍增大。台风远距离暴雨出现前12 h左右,暴雨中心低层比湿出现极大值,对应的风场辐合中心一般出现在比湿增加之后。     

台风“韦森特”登陆后暴雨的成因分析

采用常规气象资料、区域自动站资料以及NCEP/NCAR分辨率1°×1°再分析资料,对2012年1208号台风"韦森特"登陆影响下,珠江三角洲和粤西地区的暴雨过程进行分析。分析了"韦森特"登陆后的高低空环流形势和辐合辐散场、西南季风的活动以及水汽输送情况。结果表明:1)西太副高高压脊西伸加强,且脊线位置维持,抑制了"韦森特"的北上,有利于其登陆后移速不致过快,为"韦森特"西北西行过程中产生持续性暴雨提供了稳定的背景场。2)100°E附近、108°E附近两支越赤道气流及索马里急流的加强,使西南季风进一步发展,为台风登陆后的降水补充大量水汽、热量和动量,有利于其降水发生维持。同时,水汽输送大值带穿过中南半岛,源源不断地向台风环流输送水汽。随着台风登陆后西北移动和西风大值区北抬的影响,水汽通量大值区和水汽通量散度大值区相应北抬,对暴雨增幅的发生有一定的作用。3)台风登陆后,高空辐散明显加强,强于低层辐合,高层流出的气流具有强的抽吸作用,为强降水的发生提供了动力抬升条件。     

登陆台风“杰拉华”与“海葵”降雨差异的水汽输送特征

利用水平分辨率1.0°×1.0°的美国国家环境预报中心(National Centers for Environmental Prediction,NCEP)再分析资料、水平分辨率为2.5°×2.5°的美国国家海洋和大气管理局(National Oceanic and Atmospheric Administration,NOAA)大气环流资料、水平分辨率为1.0°×1.0°的NCEP全球资料同化系统(Global Data Assimilation System,GDAS)资料,结合拉格朗日混合单粒子轨迹模式(Hybrid Single Particle Lagrangian Integrated Trajectory Model,HYSPLIT)对两个路径相似但降雨分布存在较大差别的登陆台风"杰拉华"和"海葵"进行水汽输送对比分析,并进一步探讨水汽对于台风"海葵"登陆减弱后引发暴雨增幅的影响。结果表明:登陆后台风"海葵"维持时间和风雨的影响明显强于"杰拉华";陆地上输送的水汽(59.9%)是台风"杰拉华"的主要的水汽通道,但得不到暖洋面上的水汽补充,迫使其快速衰亡,降雨强度也较弱;而台风"海葵"登陆后,南海和黄海依然为其提供了大部分的水汽,台风"海葵"登陆后的水汽来源可以分为两类,一类为直接从洋面进入雨区的偏东水汽,另一类为与热带气旋(Tropical Cyclones,TC)环流相联系的偏南水汽。台风"海葵"登陆后第一轮暴雨的水汽主要来源于日本以东洋面(61.2%),南海水汽输送在一定程度上促进了第二轮暴雨的增强。江苏南部地区降雨的水汽主要来源于东海和中国东部地区(46.3%),中国东部地区蕴含的水汽和能量低于暖洋面,运行过程中携带的水汽量逐渐减少,可能是江苏南部地区降雨强度偏弱的原因之一。     

台风韦森特对季风水汽流的“转运”效应及其对北京“7·21”暴雨的影响

2012年7月21日北京地区遭受了61年以来最大的暴雨,造成了大量的人员伤亡与巨大的财产损失。资料综合分析表明台风韦森特在暴雨发生过程中的水汽输送起到“枢纽”的作用,夏季季风通过台风韦森特在副高的影响下将水汽“转运”至暴雨区。为了验证北京异常暴雨过程中台风韦森特的“转运”效应,利用中尺度数值模式WRF对暴雨过程进行数值模拟,结果表明模式能够较好的模拟出此次降水过程的强度、落区,且暴雨发生过程中的水汽输送亦能够较好的再现。通过设计剔除台风的敏感性试验发现,剔除台风韦森特之后降水强度仅为控制试验的50%。进一步分析表明低纬季风水汽气流通过处于东南沿海的台风韦森特向暴雨区域输送水汽,在此过程中西南气流直接向北京区域的水汽输送减少,而西南气流向台风的水汽输送增加,台风与东侧副热带高压之间的偏南气流向暴雨区的水汽输送明显增强,从而印证了上述西南季风气流—台风涡旋—暴雨环流三个系统之间水汽的“转运”效应。以上结果表明远距离暴雨的发生是一个复杂的过程,不仅反映了中低纬度系统的相互作用,而且揭示出夏季季风水汽流对台风涡旋的水汽输送持续供应也可能是台风远距离异常暴雨发生的关键因素之一。     

庐山夏季台风暴雨物理量分析

利用地面观测资料和NCEP1°×1°格点再分析资料,对庐山夏季强降水的天气系统进行统计分析和物理量计算,结果表明:台风是庐山后汛期暴雨或大暴雨产生的主要天气系统;台风暴雨分为A型和B型两种降水类型;涡度、散度、螺旋度、垂直速度、水汽通量与水汽通量散度等物理量与台风暴雨关系密切,物理量特征阈值对确定台风暴雨预报有一定指导意义;24°N~30°N、116°E~120°E为物理量特征区域,各物理量在特征区域中超过阈值时,庐山极有可能有暴雨发生。     

东北地区典型暴雨个例的水汽输送特征分析

利用NCEP 1°×1°的GDAS资料同时引入基于拉格朗日方法的轨迹模式(HYSPLIT v4.9),选取了东北地区2009年6月27日至7月1日的冷涡暴雨个例、2010年8月19-22日切变暴雨个例、2013年8月14-17日气旋暴雨个例和2012年8月27-30日的台风暴雨个例,模拟计算了四个个例的水汽输送通道以及不同源地的水汽贡献。结果表明:四个暴雨个例的水汽输送通道基本有两支:一支是南海或西太平洋的海上水汽输送,另一支是西北气流的水汽输送。不同天气系统造成的典型暴雨个例的水汽输送特征各有差异。冷涡暴雨个例中,42.1%的水汽贡献来自于西太平洋和南海附近,鄂霍次克海附近的水汽亦有一定的补充,西北气流和海上水汽各约占50%;切变暴雨个例和气旋暴雨个例水汽输送较相近,以西太平洋和南海的水汽输送为主体,西北气流水汽比重减少,另外切变暴雨有局地水汽的贡献;台风暴雨个例中,北太平洋和黄海、渤海水汽是本次台风暴雨水汽主要来源。降水量的大小和分布的密集程度与海上水汽的贡献率密切相关。     

热带风暴“Bilis”(0604)暴雨增幅前后的水汽输送轨迹路径模拟

采用水平分辨率1°×1°的NCEP 再分析资料、1°×1°的NCEP GDAS资料和2.5°×2.5°的NOAA大气环流资料, 结合NOAA HYSPLIT v4.8轨迹模式对0604号热带风暴“Bilis”整个生命史的水汽输送特征进行模拟分析, 并分析了“Bilis”暴雨增幅前和增幅后的水汽输送轨迹及不同来源的水汽贡献。结果表明, “Bilis”整个活动过程中主要有四支水汽输送通道, 分别是源自索马里、孟加拉湾、120°E 越赤道气流和东太平洋的水汽, 其中源自索马里和孟加拉湾的西南水汽输送(偏南水汽通道)占主导地位, 120°E 越赤道气流和东太平洋的水汽是西南水汽随着“Bilis”环流逆时针旋转, 自环流中心东北侧进入雨区(东北水汽通道), 是低压环流与偏南风相互作用的结果。其中, 偏南通道水汽大部分输送到850 hPa以下的低层, 自环流北侧输入的水汽则主要输送到暴雨区上空850 hPa以上。对比暴雨增幅前后各通道的水汽贡献率发现, 孟加拉湾西南气流输送的低纬水汽对此次暴雨增幅的形成、发展起重要作用。