台风暴雨落区研究综述

台风暴雨最重要的两个因素是雨强和降雨分布,后者即为暴雨的落区。影响台风暴雨落区的因子主要有3个：1）台风涡旋内部结构;2）台风周围环境大气影响;3）台风下垫面强迫作用。本文对这3类因子的作用和影响作了总结。台风暴雨可分为台风环流内的暴雨和台风环流之外的暴雨两大类。本文把台风环流内的暴雨概括为5个落区,包括眼壁暴雨、螺旋雨带暴雨、小涡暴雨、倒槽暴雨、切变暴雨。把台风环流之外的暴雨分为台前飑线暴雨、远距离暴雨和变性下游效应暴雨。地形可能会改变两类暴雨的强度和落区。本文对每一个落区的暴雨特点和形成机理作了总结,对台风暴雨业务预报有一定的参考价值。     

压能、湿焓场与暴雨落区的诊断分析

通过分析压能场与湿焓场的分布特征，讨论了它们对暴雨发生可能产生的影响，这种影响实质上是由于动力学与热力学的相互作用所造成的，在本文分析的暴雨仆例中，暴雨过程都与等压能线密集带和等湿焓线密集带有一定联系，在暴雨发生前24h一般有强的正湿焓平流，暴雨主要落区一般出现在平流最强的地方，因此，分析压能场与湿焓场可以获取一些新的信息，这对提高暴雨的预报能力可以起到一定的作用。     

台风暴雨客观定量落区预报方法

本方法是针对江苏抗台防涝的需要,重点解决当台风进入“台风暴雨警戒区“时必须作出:本省是否有大于100毫米和200毫米的降水?如有,则全省过程总雨量最大能下多少?落区、落时?在因子选取方面,是紧紧围绕着台风暴雨发生的基本物理因子和有利的环境场,通过普查和人机结合筛选出优异的预报因子,最终用逐步回归的数学统计模型建立出相应的五个预报方程。它们的历史拟合和预报实践能力均是理想的。     

暴雨落区的诊断预报方法

通过对１９９５￣１９９８年６￣８月暴雨过程的样本提取,获得有大雨以上站点的样本记录６３９个,选取能够反映暴雨发生的９个物理量（Ｔ－Ｔｄ、水汽通量散度、锋生函数、假相当位温、涡度、散度、垂直速度、Ｑ矢量涡度、Ｑ矢量散度等）共１６个要素值,用相对独立的方法,分别提取黑龙江省南部和北部６、７、８月暴雨发生时各要素的临界值,从而建立暴雨的诊断预报模型。另外,用该模型对１９９５￣１９９８年６￣８月的降水过程     

“碧丽斯”台风暴雨影响广西的湿位涡诊断分析

应用湿位涡理论，对发生在广西境内由台风减弱的低压引发的大暴雨过程进行诊断。结果表明：暴雨产生在θe面陡峭密集区附近，θe陡立密集区附近易导致湿斜压涡度发展；当对流层低层MPV1〈0，同时MPV2〉0时，暴雨易发生，暴雨产生在高低空正负湿位涡柱的下方；对流层高层高值湿位涡下传，使得对流层低层稳定度降低，导致对流不稳定能量释放，有利于暴雨产生。低层西南暖湿气流加强，不稳定能量在释放的同时不断得到补充，使得暴雨增幅。     

“麦莎”台风暴雨落区非对称分布的诊断分析

利用FY-2C气象卫星资料、常规资料和NCEP再分析资料，对2005年第9号台风“麦莎”登陆后暴雨落区非对称分布的成因进行诊断分析，并讨论其动力学和热力学特征。结果表明：（1）FY-2C红外-通道辐射亮温（TBB）场能够清晰地揭示台风暴雨落区的分布以及造成这种非对称分布的云系结构特征；（2）水汽图像展示了此次降水过程中，对流层中上层主要的水汽型，来自南海和东海强盛的热带水汽羽直抵台风中心东部，中纬度地区的极锋水汽羽东移，其尾端并入台风北部，受二者共同作用，台风降水呈非对称分布；（3）台风中心附近的垂直流场、涡度、假相当位温和整层积分的水汽通量散度等物理量的非常规分布以及低层冷空气的契入，共同解释了台风云系的非对称结构及强雨区非对称分布的形成原因。     

应用湿Q矢量分解方法诊断分析“圣帕”(2007)台风暴雨

利用WRF中尺度模式模拟了台风"圣帕"(2007)登陆后,减弱成热带低压造成湘赣地区大暴雨的过程,并借助非地转湿Q矢量(Q*)及其分解对这次暴雨过程做了详细的诊断分析。结果表明:800 hPa的Q*矢量散度场的辐合区范围及其辐合强度对降水落区位置及降水强度有非常好的指示作用。将"总"Q*矢量分解成平行和垂直于等位温线两部分后,揭示出了不同尺度的Q矢量散度辐合强迫的不同作用:在暴雨强盛时期,大气以中尺度运动为主,在暴雨发生前、后时期,大气以大尺度运动为主。此外,非地转湿Q矢量散度辐合强迫产生的次级环流也有助于本次暴雨发展与维持。     

“0112”海南岛大暴雨的分析和暴雨落区预报的讨论

2001年12月，受到热带风暴外围环流和冷空气的共同影响，在南海北部生成一支低空东风急流，同时，在海南岛东南部生成一个θse高值区，低空东风急流轴与θse高值区有很好的对应关系，使得在θse平流高值区内发生了一次强降水过程。     

基于“配料法”的湖南省暴雨落区预报

利用“配料法”,以数值预报产品为基础,结合常规、非常规气象资料,对历史暴雨过程进行诊断分析,探索针对湖南常见暴雨类型的配料法选择方式。分析表明,从水汽诊断量、垂直运动诊断量、抬升稳定度3个方面选择合适的因子进行暴雨落区预测,注重动力和热力的配合、低层和高层的配合,结果比较定量客观,物理含义也比较清晰。同时考虑3种具有独立意义的物理量类型搭配使用,可以避免类似的物理量的重复使用,预报效果较好。     

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.     

一次台风暴雨的多普勒速度图像分析

利用国产第一部７１４ＳＤ多普勒天气雷达加密观测资料对发生在厦门及附近县，市的一次台风暴雨过程的多普勒速度图像进行分析，结果表明：这次暴雨过程由两场暴雨组成，低层切变线侵入高能区触发第一场暴雨，此时对流层存在三支气流，而第二场暴雨则主要由切变线上生成的边界层气旋和低空西南急流的脉动造成。虽然造成两场暴雨的中尺度系统以及流场特征有很大差异，但两场暴雨的发生有其内在联系。     

"龙王"(LONGWANG)台风过程湿位涡的诊断分析

本文应用MM5V3中尺度数值模式对0519号台风“龙王”过程进行了数值模拟,利用模拟结果计算了台风过程湿位涡(Moist Potential Vorticity,MPV)的演变,从湿位涡的角度研究了台风过程大暴雨的产生机制。结果表明:倾斜涡度发展是“龙王”台风在福建沿海产生大暴雨的重要机制之一,湿位涡能够对暴雨落区的预报有较强的指示性作用,暴雨产生在θse线陡立的对流层中低层MPV1等值线密集带中零线附近,对流层中高层的MPV2负值区可以作为暖湿气流或涡旋活动的示踪;另外,对流层中高层中高纬度冷空气扩散南下与台风的东南暖湿空气在福建沿海交汇,加剧了气旋性涡度发展,对暴雨的发生发展也有巨大的作用。     

2013年4月29—30日景德镇地区锋面暴雨过程分析

利用常规气象观测资料、NCEP 1°×1°格点数据以及FY-2E相当黑体亮温（TBB）资料,对2013年4月29—30日景德镇地区锋面暴雨产生的原因进行了初步分析。结果表明,500 hPa槽前负变高大值区诱使低层低值系统发展,850 hPa低涡沿切变线快速东移,配合西南急流的发展北伸,为暴雨区水汽辐合抬升提供了有利条件。伴随着冷锋南下,近地面层冷平流的侵入使得暖湿空气抬升,对流不稳定性增加,上升运动加强,是造成此次强降水的触发机制。景德镇上空不断有对流单体经过、东移,是造成景德镇地区出现暴雨的直接原因,强降水大多出现在TBB低值附近或其梯度区。此次暴雨过程水汽主要来自超低空急流输送,925 hPa水汽通量散度与暴雨落区、强度对应关系较好。     

台风降水云区中单站强降水诊断分析和预报

实际工作表明,在台风降水云区中,有的站点有大暴雨、有的站点无大暴雨发生。这给单站预报带来较大难度。为了提高降水云区中单站大暴雨预报准确率,本文利用T213客观分析场和预报产品,采用多种物理量综合诊断分析方法,对登陆台风“云娜”在西进途中多站点进行水汽来源、不稳定层结的维持以及次生中尺度辐合等方面的研究,探讨单站大暴雨发生、发展机制和不发生大暴雨的成因。结果表明:单站有大暴雨发生的主要成因是有次级环流出现,如:站点上空∑θse(5 7 8)≥230℃。站点200 hPa为明显的负温度平流,850 hPa为明显的正温度平流。站点高低层均为正涡度中心,且低层的正值大于高层的正值。高低层散度都为负值中心;或高层为正值中心、低层为负值中心。站点垂直运动中心速度值要达-140×10-3hPa/s以下。站点需要有源源不断的充足水汽的供给和辐合。台风中心西北部水汽通量大值区靠近台风中心西部干舌梯度最大处以及风向和风速辐合最大处。在台风降水云区中,当站点满足上述各要素时大暴雨易发生。     

台风角动量平衡的诊断分析

本文根据文献[6],应用FGGEb资料,计算了7908号台风四个同心区域的质量收支和绝对角动量收支,得到以下结果:台风的演变过程可以由其旋转轴确定的绝对角动量来表征。在台风发展最盛时,对流层中层角动量达到最大;台风绝对角动量主要来源于水平侧边界输送。对于侧边界角动量输送,计算结果表明:在台风形成以前,涡动方式(非对称气流)输送是主要的;在台风形成初期,平均和涡动两种方式的输送具有同等重要性;在台风发展强盛及其减弱期,以平均输送为主。比较各强迫函数的作用,凝结潜热释放则是影响角动量垂直输送的重要因子。根据角动量平衡,发现次网格尺度效应显著,说明系统内部角动量再分配机制,除了角动量向上输送以外,积云对流活动可能是另一重要的方式。      

近海突然加强台风能量场的诊断分析

用欧洲中心格点资料计算分析了近海三类突然加强台风加强过程中的能量学过程。结果表明：（１）台风突然加强过程中，旋转风动能的增加主要在低层，位能增加主要在高层。台风突然加强主要是低层的旋转风动能增加所引起的，它远大于辐散风动能的增加。（２）环境场通过边界平流输入台风内部的能量只是其增量的３０％左右，内部的转换量比增量大一个量级。（３）三类台风内部能量的转换机理不同。（４）环境场对近海台风突然加强的作用     

ON DIAGNOSTIC ANALYSIS OF ENERGY FIELDS OF EXPLOSIVE ENHANCEMENT OF TYPHOON OFFSHORE

The energetics process of offehore typhoon in three kinds of explosive enhancement (T_EE) are ana lyzed using ECMWF data. The results are as follows: (a) During the explosive development process,the enhancement of the rotational kinetic enersy (K_W) is mainly in the lower troposphere while that ofthe potential energy (PE) is in the upper troposphere. The magnitude of rotational kinetic energy islargely bigger than that of divergent enersy (K_Χ). (b) The environmental energy advected into the typhoon was about 30% of the internal increment of typhoon energy. The magnitude of energy was an order larger than increment of typhoon energy. (c) Among those three kinds of explosively developed typhoon, the enersy transformation mechanisms are different. (d) The influence of environment fields onabrupt intensification of typhoons couldn't be overestimated.     

“0012”台风引发“8．30”特大暴雨过程的分析

本文应用特大暴雨出现时段相应的高空环流特征，逐时卫星云图的演变，以及最大逐时暴雨中心单站气象要素的分析，探讨了“0012”台风引发“8．30”特大暴雨的成因。可以认为不论是第一段强降水时段，还是后二段强降水时段，造成这次罕见的特大暴雨的主要成因是台风环流与中纬度西风带急流、冷槽（锋区）相互作用的结果；而第三段暴雨则是台风本身的影响。     

黄土高原上两次低空东北急流大暴雨的诊断分析

通过对黄土高原上两次没有低空西南急流参与的区域性大暴雨的分析，发现低空东北急流在两次暴雨中份演了主要角色，因此，称这类暴雨为东北急流暴雨，与西南急流对比分析后认为，两种急流有很大同，东北急流具有自己的特点。文章最后给出了东北急流暴雨的三股气流模式。