台风“玲玲”对黑龙江暴雨影响分析

选取2019年9月7-8日NCEP/NCAR(1°×1°)再分析资料,分析了降水实况、卫星云图、环流形势、物理量场。结果表明:此次暴雨过程主要受台风登陆后减弱的热带风暴影响,副热带高压的维持为水汽的输送与台风的北进起到了促进作用,台风外围水汽成为此次降水的主要水汽来源,高低空急流耦合加强了动力条件,暴雨落区与高空急流的右侧、低空急流的左侧、垂直运动强上升区及水汽通量散度辐合区有较高的吻合度。     

四川盆地三次代表性暴雨过程中低空急流作用分析

利用常规高空探测资料、FNL 1°×1°再分析资料和地面加密区域自动气象站资料,分析了四川盆地2013—2018年有低空急流参与的区域性暴雨过程,从中选出了3次典型个例,分别分析了低空急流在3次代表性暴雨过程中的作用。结果表明：(1)东高西低型和低槽东移型是最常出现的500 hPa环流形势,副热带高压、西南低涡、南海台风(热带低压)是最常见的影响系统。(2)低空急流输送暖湿空气至四川盆地,使降水区内整层水汽含量和不稳定能量显著增强;暴雨区通常对应着低层的水汽通量辐合中心和一个密集的能量锋区。(3)低空急流出口区的左侧为强辐合中心,通过动力作用形成稳定的上升气流支和正涡度柱,产生强降水;整层的正涡度柱对应短时强降水,达到对流层中层的正涡度柱对应持续性降水,当正涡度柱加强时,降水明显增强。(4)低空急流风速增强或急流下边界降低预示着急流影响地区极有可能产生强降水。     

热带扰动与远距离暴雨关系的统计分析与数值试验

对2006—2011年5—9月90~150°E、0°~50°N范围内远距离暴雨进行统计与合成分析,并选取典型个例进行诊断分析与数值试验,研究结果表明:1)在有利的大气背景下,强度较低的热带扰动也可以与中纬度系统共同作用引发远距离暴雨,对统计得出的21例依据水汽通道的类型分为3类:S型水汽通道、双水汽通道和西北向型水汽通道,其中S型水汽通道发生次数最多。2)低空急流合成分析表明,不论扰动强弱,热带扰动东侧的偏南低空急流是形成远距离暴雨的关键,是联系中低纬度系统的纽带和桥梁,对S型的个例进行诊断分析与数值试验也进一步显示,热带扰动东侧低空急流是中纬度暴雨区水汽输送的主要通道,偏南低空急流的强弱是影响远距离暴雨强度的主要因子之一。3)敏感性试验结果表明,热带扰动也可以引起Rossby波能量向东北方向传播,其强度与扰动强度成正比,从而改变远距离降水分布;去除热带扰动则无法形成波列,不利于能量的传播与远距离降水发展。     

2013年7月辽宁省降水异常物理机制研究

利用MICAPS常规资料和NCEP再分析资料,对2013年7月辽宁省降水异常物理机制进行了研究。结果表明:2013年7月辽宁省降水偏多发生在异常环流背景下,乌拉尔山高压脊和贝加尔湖低压槽强度大于常年,冷空气偏强且路径偏南;东亚40°—50°N处在纬向强锋区中,有利于气旋生成发展;副热带高压脊线比常年偏北2个纬度,西北侧暖湿气流活跃。7月中高纬地区有3次明显冷空气向南侵入至40°N,与中低纬北上至40°N及以北的暖湿气流交绥形成暴雨,影响系统分别为华北气旋、蒙古气旋冷锋和副热带高压西侧辐合线,不同影响系统暴雨过程的物理机制存在差异。3次暴雨过程中,华北气旋暴雨水汽供应最充沛,水汽源地不仅有西太平洋、南海、东海和黄海,还有孟加拉湾;暴雨区水汽主要由副热带高压外围西南或偏南气流向北输送,东海北部和黄海是水汽汇合及输送量最大的区域。高空急流受贝加尔湖低槽强度影响,不同影响系统高空急流演变和强度不同,低空急流分布与强度及高空辐散区、低空辐合区相对高、低空急流轴分布的位置也不同;高、低空急流耦合发展及高空辐散区、低空辐合区叠置产生的强垂直上升运动造成了水汽强烈辐合,其中华北气旋暴雨水汽辐合最强,水汽辐合层顶达850hPa,蒙古气旋冷锋和副热带高压西侧辐合线暴雨水汽辐合顶在900hPa附近及以下。热力分析表明,3次暴雨过程环境大气中层均有干冷空气侵入,增加了降水对流的不稳定性。     

台风狮子山与中纬度系统相互作用所致暴雨成因分析

使用常规观测资料和NCEP FNL的1.0°×1.0°气象再分析资料,对2016年第10号(简称1610号)台风"狮子山"北上与中纬度系统相互作用在中国东北地区引发暴雨过程进行追踪和诊断分析,探究此次暴雨天气发生、发展的动力学、热力学和不稳定机制。分析结果表明:东北地区的强降水先后由西风带低涡和台风"狮子山"2个系统活动造成。在2个气旋逐渐接近过程中,台风东北侧的东南急流把海上的热量和水汽向低涡环流输送,在倒槽切变处辐合抬升,产生暴雨。大暴雨区位于倾斜锋区附近,对流稳定,中层存在湿对称不稳定,有利于加强降水强度。东北地区东部处于高空急流核右后方和低空急流核前方,高、低空急流耦合的区域,使高层强辐散和低层强辐合叠置,加强了暴雨区的上升运动,从而加强了降水强度。地形对暴雨有增幅作用。     

西北地区东部两次典型大暴雨个例对比分析

利用常规高空地面资料、陕西省自动站逐时降水资料及NCEP1°×1°再分析资料,分别对2010年7月23—24日（"0723"）和2011年7月28—29日（"0728"）两次暴雨过程做了对比分析。结果表明:相对稳定的环流形势是两次大暴雨发生发展的有利背景;"0723"大暴雨发生前期低空急流就已建立,"0728"过程中伴随低空急流的形成,高空急流增强转竖,强降水发生;"0723"大暴雨期间热带低压"灿都"东侧偏南气流沿副高外围形成了一条宽而强的水汽输送通道,将南海大量的水汽和能量直接输送到陕西,"0728"大暴雨期间热带风暴"洛坦"北部的偏东南气流沿副高外围与孟加拉湾的西南气流合并后经华南、华中输送至暴雨区上空;两次过程期间陕西省均应于θ_sc高值区;两次过程均有干冷空气入侵、位涡扰动沿θ_se密集区下滑的现象。位涡随时间的变化与强降水随时间的变化几乎保持一致,化涡大值的出现预示着强降水的发生。     

秋冬季远距离台风海南岛暴雨特征及概念模型

通过对1960-2013年在越南登陆或登陆前停编后海南岛出现暴雨的秋冬季台风历史个例的分析,结果表明：秋冬季台风中有47%是南海台风,台风登陆越南或在登陆前停编时的纬度介于11.3°N-20.6°N之间,其中15.0°N-15.9°N最多（23.5%）,而19.0°N-19.9°N没有满足条件的台风;秋冬季暴雨出现的主要时段为9月下旬-10月下旬,其中10月中旬暴雨日最多（23.8%）;秋冬季暴雨落区集中在海南岛东部、中部和北部内陆地区,琼中县最多（12.7%）,西部沿海地区明显偏少;秋冬季暴雨的主要影响系统是热带低值系统（台风或低压环流）、东路或西路冷空气;低空急流和暴雨落区密切相关,暴雨区一般位于低空急流左前侧和切变线南侧;海南岛东北部暴雨偏东风低空急流位于两广南部;东中部暴雨偏东风低空急流位于两广南部至海南岛北部;西南部暴雨东南东风低空急流位于海南岛北部,同时南海存在西南风低空急流;西北部暴雨两广南部有东北东风低空急流;全岛性暴雨两广南部至南海中部为广阔的偏东风低空急流区。     

2011年山东雨季首场暴雨过程诊断分析

利用NCEP1°×1°再分析资料、卫星及常规观测资料,对2011年山东进入雨季后的首场暴雨天气过程的大尺度环流背景、物理量场的结构特征及暴雨的中小尺度系统进行了分析。结果表明：此次暴雨是高空低槽、低空切变线和地面中尺度辐合线共同影响造成的,西南低空急流为暴雨区提供了充沛的水汽和能量;水汽通量散度所揭示出的强水汽辐合中心与强降水中心具有很好的对应关系;暴雨落区与强上升运动中心在时间和空间上相关性较好;此次降水是位于低空切变线右侧,低空急流左侧的暖区里的暴雨。     

东海台风对四川东部暴雨的影响研究

利用NCEP逐6 h的FNL再分析资料、地面气象站逐小时降水资料以及中尺度数值模式WRF对2010年9月5日14时—6日20时发生在四川东部的一次西南涡暴雨天气过程进行诊断分析和数值研究。重点探讨了东海远距离台风对西南涡的移动和维持、水汽输送作用。结果表明:(1)这次川东暴雨是在中纬度30~50 °N的两槽一脊的环流背景下,川西高原的东移低值系统(西南涡)受位于东海的北上台风间接阻挡,及源于南海和孟加拉湾的水汽不断输送等有利条件下形成的;(2)台风“玛瑙”并未向西南涡降雨区直接输送水汽;(3)东海台风“玛瑙”对上游东移的西南涡具有阻挡作用:台风的出现,使西风带上游东移的系统(含西南涡)东移的速度减慢,西南涡因此在四川东部地区滞留时间延长,是造成该地区暴雨天气发生的重要原因。      

“西马仑”与“海贝思”台风特大暴雨对比分析

利用常规气象观测资料、NCEP再分析资料、卫星云图和雷达回波等资料,采用多种物理量诊断分析方法,对路径相似、在闽南地区产生特大暴雨的1308号台风"西马仑"和1407号台风"海贝思"的环流形势特征、云系结构特征及水汽、动力、热力条件进行了对比分析。结果表明:"西马仑"的过程特点是雨强大、降水时间集中,而"海贝思"的特点则是雨强小、降水时间长;"西马仑"云系结构紧密,属中尺度对流云团降水,而"海贝思"云系结构松散,其外围的螺旋云带产生的列车效应是产生特大暴雨的重要原因;两个台风都具有低空急流、风速辐合、低层辐合高层辐散流场等有利于产生特大暴雨的环流形势特征;两个台风都存在低空偏东风和偏南风急流,两支急流为暴雨区提供了充足的水汽条件,低空急流较强的时段与强降水时段相对应;台风中心附近强辐合辐散区的建立和维持是产生特大暴雨重要的动力条件,水汽辐合区的面积和强度与暴雨区范围和降水强度相吻合;垂直速度大值区的维持时间与强降水的维持时间相一致;垂直速度、假相当位温和水汽通量散度的增大和减小,可作为降水增大和减弱的重要依据之一;暴雨区主要落在700 h Pa螺旋度场大值区内,所以螺旋度分析可为台风暴雨落区预报提供参考依据。     

台风阻塞形势下两次四川盆地持续性暴雨过程对比研究

利用 CMORPH融合资料、地面降水资料和卫星云图资料，针对2015年6月22~24日（过程一）和2018年7月10~12日（过程二）四川省持续性暴雨过程，从动力、热力、水汽、云图等多方面进行对比分析。结果表明:两次过程的落区、强度均不相同；过程一主要降水产生于四川盆地东北部到中部，48h内共有338个区域自动站出现了暴雨以上的降水，最大雨量达到313.5mm；过程二强降水出现在四川盆地西北部，48h内共有942个区域自动站出现了暴雨以上的降水，最大雨量达到481.7mm。两次过程都有高空低槽、台风、切变线等多个不同尺度影响系统的相互作用；台风登陆点对四川盆地的暴雨落区有明显影响，台风从广西登陆，盆地降水偏北，而从东部沿海登陆，盆地降水偏西。两次过程低槽均为后倾槽，斜压特征明显；过程一降水激发了盆地涡的生成，盆地涡又使得降水持续，整个降水过程基本处于不稳定层结下，有MCC生成，多个时次的1h降水超过30mm；过程二随着副高东退，低槽东移，降水由前期的对流性转为稳定性降水。从位涡发展和移动来看，两次过程高位涡与强降水的发生时段吻合，位涡指示四川盆地暴雨落区具有重要的参考价值。      

大连两次台风暴雨过程对比分析

利用常规气象资料、加密气象自动观测站资料及NCEP再分析资料对2017年8月3日和2012年8月3日发生在大连地区的“海棠”(1710)和“达维”(1210)两次台风暴雨过程进行对比诊断分析。通过对台风路径、环流形势、双台风相互作用等方面进行对比分析。结果表明:这两次台风暴雨过程的降水系统为典型的双台风降水模型,在两个台风的北部都有不同强度的冷空卷入,触发对流不稳定,有利于中尺度暴雨云团的发展。低层850hPa上均有不同程度的切变辐合,高空有急流的建立;两次过程主要降水时段内强降水中心从低层到高层均出现了强烈的上升运动,暴雨中心上空维持着高层辐散、低层辐合。日本海南部存在台风迫使副热带高压转为径向型或形成阻塞高压,双台风或三台风与副热带高压之间形成的低空急流为暴雨的生成和维持提供了有利的动力条件和水汽条件。台风“海棠”残余环流与高空槽相结合,高空槽带来的冷空气更加强烈,锋生效果更加明显,这种情况更有利于强对流的发生发展。台风“苏拉”与影响大连的台风“达维”相互作用导致强降水阶段暖湿气流更加旺盛,降水持续时间更长,范围更广。     

20世纪90年代以来东北暴雨过程特征分析

使用1990～2005年全国730站日降水资料和NCEP格点分析资料对1990～2005年东北地区大暴雨过程进行了分类研究,探讨21世纪前后夏季东北暴雨的主要特征.按照东北地区日降雨量大于50 mm的站点数不少于5个的标准,统计出1990～2005年东北地区的69个暴雨个例(共90天).在统计的基础上,进一步对造成大范围暴雨过程的天气形势进行分类研究.考虑阻塞高压、热带、副热带系统和西风带之间的相互关系,将暴雨过程的主要影响系统大致分为6类:(1)台风与西风带系统(西风槽、东北低涡)的远距离相互作用(20个,28.9%);(2)登陆台风(或南来低涡)北上与西风带系统(西风槽、东北低涡)相互作用(16个,23.2%);(3)台风直接暴雨(1个,1.5%);(4)低槽冷锋暴雨(16个,23.2%);(5)低空切变型暴雨(2个,2.9%);(6)东北低涡暴雨(14个,20.3%).在所有个例中与台风有关的共有37个,超过一半,占总数53.6%.台风的远距离水汽输送或登陆台风北上与西风带系统相互作用是东北地区产生大暴雨或持续性大暴雨的重要环流条件.此外,东北低涡和西风槽前系统造成暴雨个例也比较多,也是东北地区大范围暴雨的重要影响系统,低槽冷锋暴雨和东北低涡暴雨也各分为4小类.低空切变暴雨的切变线一般在低层较为明显.上述分析表明,夏季东北地区暴雨过程种类繁多,情况较为复杂,且进入新世纪以来该区降雨过程较为活跃,值得深入研究.     

近30 a影响皖北东部降水的台风环流场研究

分析1981—2014年7—9月影响皖北东部地区的台风特征,统计不同台风路径和降雨量之间的关系,研究不同路径下皖北东部出现暴雨的环流场特征,结果表明:(1)西北行、陆面转向、海面转向和其他类路径的台风都可以影响皖北东部,并产生降水。其中产生降水个例最多的台风路径为陆面转向类,次多为西北行类。(2)台风影响时无降水、非暴雨和暴雨3类降水个例的500 hPa平均环流场对比分析表明:当有台风影响皖北东部时,配合西风槽或副高阻挡更有利于产生强降水。(3)西北行类台风暴雨的环流场特征是华北到河套存在西南-东北走向高压带阻挡使台风停滞少动;海面转向类台风暴雨环流场特征是河套东部存在低槽与台风相互作用;陆面转向类台风暴雨环流场可以分为3类:贝湖两槽一脊型、贝湖单槽型和副热带高压阻挡型。     

山东半岛两次秋季台风远距离大暴雨的特征分析

利用常规观测资料和NCEP/NCAR FNL资料对“狮子山”（1006）和“天兔”（1319）两个台风造成山东半岛秋季远距离大暴雨的特征进行了诊断分析。结果表明：1）造成两次大暴雨的天气形势和物理量特征有相似,也有差异。2）两个台风的生成源地、移动路径以及强度差别均很大,大暴雨发生在台风登陆后从广东移到广西的过程中,高空北支冷槽、台风倒槽和850 hPa切变线是造成山东半岛大暴雨的主要天气系统。3）台风东侧和副热带高压之间850 hPa偏强东南气流将东海、黄海的水汽源源不断输送到山东半岛并在此辐合;低层辐合、高层辐散和垂直上升运动均利于大暴雨的发生;大暴雨发生前大气处于不稳定大气层结;台风和中纬度系统相互作用形成两层或三层锋区的斜压性特殊结构及高空急流的增强是山东半岛秋季台风远距离大暴雨的重要特征。4）两次大暴雨过程中低空急流特征、锋区斜压性结构特征、不稳定大气层结特征存在较大差异。     

Circulations and Thermodynamic Characteristics of Different Patterns of Rainstorm Processes in the Eastern Foot of Helan Mountain

Based on the observational hourly precipitation data and the European Centre for Medium-Range Weather Forecasts (ECMWF) Reanalysis 5 (ERA5) products from 2006 to 2020, 22 rainstorm processes in the eastern foot of Helan Mountain are objectively classified by using the hierarchical clustering method, and the circulation characteristics of different patterns are comparatively analyzed in this study. The results show that the occurrences of rainstorm processes in the eastern foot of Helan Mountain are most closely related to three circulation patterns. Patterns I and III mainly occur in July and August, with similar zonal circulations in synoptic backgrounds. Specifically, the South Asia high and the western Pacific subtropical high are stronger and more northward than those in normal years. The frontal systems in westerlies are inactive, while the water vapor from the ocean surface in the south is mainly transported to the rainstorm area by the southerly jet stream at 700 hPa. The dynamic lifting anomalies are relatively weak, the instability of atmospheric stratification is anomalously strong, and thus the localized severe convective rainstorm is more significant. Comparatively, rainstorm processes of pattern I are accompanied by stronger and deeper ascending motions, and the warm-sector rainstorm is more extreme. Pattern III shows a stronger and deeper convective instability, accompanied by larger low-level moisture. Rainstorm processes of pattern II mainly occur in early summer and early autumn, presenting a meridional circulation pattern of high in the east and low in the west in terms of geopotential height. Moreover, the two low-level jets transporting the water vapor northward from the ocean on the east of China encounter with the frontal systems in westerlies, which makes the ascending motion in pattern II anomalously strong and deep. The relatively weak instability of atmospheric stratification causes weak convection and long-lasting precipitation formed by the confluence of cold air and warm air. This study may help improve rainstorm forecasting in arid regions.     

双TC和梅雨锋共同作用下的一次暴雨过程分析

通过NCEP再分析资料计算各种物理量和应用卫星云图、雷达资料,并用WRF中尺模式做数值模拟,从动力过程、水汽输送过程、中小尺度系统等3个方面对TC和梅雨锋共同作用在浙北产生的一次暴雨过程进行分析。结论如下:(1)动力过程特点:300 hPa急流出口区辐散,中层3支气流汇合形成变形场锋生,产生强烈上升运动。低层TC外围的东南气流输入暖平流和湿位涡,使海上台风倒槽向北传播发展,最终形成气旋。TC高层流出气流对梅雨锋南侧垂直环流的维持有利;(2)水汽主要由两个TC外围的环流输送;(3)卫星云图和雷达回波显示有不同的降水云团合并且有加强的过程。用WRF中尺模式做数值模拟显示:700 hPa中小尺度的切变线或辐合区与强降水回波相对应。过程主要特点是中低层两个TC外围的气流与西风带气流在华东地区汇合,形成变形场锋生,产生强烈的辐合上升。在不同的气流汇合后产生了强急流输送水汽,加强垂直环流和中小尺度的辐合,是强降水产生的主要原因。西南季风经过台风绕流后在合适的环境场下仍有可能到达华东地区,这时往往与中纬度西风带汇合,在这种情况下会加强梅雨降水。     

两次副热带高压北侧暖锋暴雨动力热力诊断

使用常规观测资料、自动气象站降水量以及NCEP FNL再分析资料,对黑龙江省两次副热带高压(简称副高)北侧暖锋暴雨过程(简称"0801"和"0803"过程)进行动力热力机制诊断分析。结果表明,两次暖锋暴雨过程,均有台风活动,造成副高西伸北抬,副高外围的西南低空急流向北输送大量高动量的暖湿空气。两次暴雨过程与高低空急流关系密切,"0803"过程中高低空急流均更强,暴雨区位于高低空急流耦合形成的垂直次级环流的上升支。"0801"过程,暴雨发生前大气对流不稳定,辐合抬升及次级环流上升气流的共同作用触发对流,促使不稳定能量释放,形成强降水。"0803"过程,暴雨期间大气对流稳定,锋区中层的CSI有利于降水强度的增强及维持,锋面强度更大,由锋面辐合抬升形成的上升运动范围更广,造成更大范围的强降水天气。在暴雨区上空由于凝结潜热释放而引起广义位温高值区向下伸展,强暖平流促使中低层湿斜压性显著增大,利于暖锋锋生。水汽散度通量和水汽垂直螺旋度能够较好地描述强降水过程,强降水区与水汽散度通量正值区及水汽垂直螺旋度负值区相对应。     

两次西行台风登陆对凉山州影响对比分析

通过利用实况资料和NCEP1°×1°再分析资料对2019年影响凉山州地区的两次西行台风“木恩”和“韦帕”进行分析,结合高空影响系统和物理量场来总结两次过程中强降雨持续时间和落区的异同点。结果表明:两次过程的影响系统有较多的相似点,副热带高压和印度季风低压位置和过程持续时间和落区有很大相关性;台风对两次过程的水汽输送都有较大贡献,属于台风造成的远距离强降水;暴雨落区与两次过程的上升运动大值区对应较好。      

2017年“海棠”台风影响辽宁不同区域极端暴雨成因分析

利用常规观测、NCEP FNL、葵花8号卫星、GNSS反演大气可降水量、智能网格实况产品等资料,分析2017年“海棠”台风造成辽宁西部朝阳地区和东南部岫岩县的极端暴雨成因。结果表明：辽宁西部和东南半岛均出现区域性的极端特大暴雨,岫岩县小时雨强更大,最大雨强达到113 mm·h^-1,对流性降水特征明显。两个区域暴雨过程均受到热带、副热带、西风带系统共同作用,狭长型“海棠”台风沿着副热带高压西侧逐渐北上,并且与西风带短波槽相互作用,导致辽宁西部出现强降水,随后加强的涡旋系统后侧干冷空气与低空暖湿水汽输送带相互作用,导致岫岩县出现极端暴雨过程。热带台风“奥鹿”对副热带高压南落东退起到阻挡作用。两个区域均具有来自于南海的水汽通道,另外东南半岛也受到了“奥鹿”台风北侧水汽输送的影响。朝阳市和岫岩县大气可降水量值长时间接近65 mm和70 mm,异常指数最高达到3.0和2.5,表明此次暴雨水汽条件的极端性。辽宁西部降水期间动力不稳定更强,辐合层由地面伸展到500 hPa,而东南半岛降水期间上干下湿的水汽分布以及更强的冷暖空气交汇,有利于产生对流性降水。两个区域均受到多个中尺度云团的共同影响,朝阳地区初期降水由中γ尺度辐合线触发,后期台风在北上过程中与高空槽后部的干冷空气相互作用,形成的暖锋云系以及冷锋云系导致朝阳地区出现持续性强降水;加强的涡旋后部干空气侵入到暖湿水汽输送带中,配合岫岩县山区地面辐合线稳定不动,不断有积云触发并且直接影响岫岩县,导致岫岩县产生极端对流性暴雨。