"海棠"(Haitang)台风降水非对称分布成因初步研究

2005年第5号台风"海棠"登陆福建省前后所引发的降水呈明显的南北非对称分布特征。逐时MT1R静止气象卫星IR1云图分析揭示,陆地上台风环流云系呈南北非对称分布。浓白色的降水云区主要位于台风北侧,而在此期间,台风南侧云系则相对较暗。在WRF模式成功模拟的基础上,分析模拟的700 hPa高度上相对湿度和垂直上升运动场表明,垂直上升运动场呈现出与降水场相似的南北非对称分布特征,而台风南北两侧空气相对湿度呈均匀分布。进一步改进的湿Q矢量(Q*)以及地形抬升和地表摩擦作用(简称地形因子)分析表明,Q*矢量散度辐合区、地形因子强迫产生的垂直上升速度区都呈南北非对称分布特征。综合考虑指出,"海棠"台风降水分布的南北非对称性,主要由动力因子(Q*矢量(相当于上升运动)、地形抬升与地表摩擦以及垂直上升运动场)引起的,而热力条件(包括相对湿度)是不重要的。     

一次双高空急流背景下南疆强降水事件的动力过程和水汽源分析

本文利用欧洲中心ERA-Interim和NOAA的再分析资料并应用拉格朗日后向轨迹追踪的方法对2015年5月24日发生在南疆的一次强降水过程进行了动力诊断和水汽特征分析。结果表明此次强降水过程的直接影响系统是中亚低涡前西南气流中发展的小槽,南北两支高空急流辐散场叠加引发的对流层高层加剧的抽吸作用和高低空急流的耦合作用共同导致了深厚强烈的上升运动,是这次强降水主要的动力抬升机制。TBB（black body temperature）的演变与降水的发生、发展有很好的对应关系,TBB中心降至-50°C以下时降水开始且随其中心强度的扩大降水也持续加强。进一步诊断发现,低层850 hPa对流涡度矢量（CVV）垂直分量的正值中心在降水前6～12小时已可以大致体现未来强降水的落区。此次南疆盆地强降水的水汽主要源于黑海和里海,低空急流引导了一部分水汽进入南疆,HYSPLIT模式后向追踪的结果表明,此次强降水过程主要有两条水汽通道,均源于新疆以西的欧亚大陆但输送路径有所差异,偏西路径和转向路径分别主要输送800 hPa以上和以下的水汽,降水发生前两条路径在垂直方向上均有明显抬升,水汽辐合有利于暴雨的形成。     

山西一次低涡暴雨过程的成因分析

采用地面、高空常规观测资料和NCEP全球再分析资料（空间分辨率1°×1°）,对2005年7月1日20时至2日20时（北京时）发生在山西的一次低涡暴雨过程从环流形势、物理量场方面进行了初步的分析,发现这次暴雨过程是受5OOhPa高空槽、副热带高压以及中尺度低涡等天气系统共同作用产生的。利用数值模拟输出的高时空分辨率资料探讨了此次暴雨过程的发生发展特征和机理,指出中低层中尺度涡旋是造成这次过程的主要天气系统,低涡的时空演变与暴雨中心的移动和雨强的变化有着较好的对应关系。湿位涡诊断表明：强降水发生时,暴雨区上空低层是不稳定区,湿位涡负中心出现在暴雨中心附近,且对流不稳定性远大于湿斜压性。地形的敏感试验进一步揭示了地形对暴雨的增幅作用。     

SIMULATED FINE STRUCTURES OF SPIRAL RAINBANDS IN TYPHOON CHANCHU (2006)

In this study, fine structures of spiral rainbands in super Typhoon Chanchu (2006) are examined using an Advanced Research Weather Research and Forecast (WRF-ARW) model simulation with the finest grid size of 2 km. Results show that the simulation reproduces well Typhoon Chanchu’s track, intensity and basic structures. According to their locations and features, spiral rainbands are classified into principal, secondary, inner and distant rainbands, and their dynamic and thermodynamic features are investigated. The principal rainbands remain quasi-stationary with respect to Chanchu’s center and exhibit a wavenumber-1 feature with their outer edges separated by dry air. The secondary rainbands that occur on the radially inward side of the principal rainbands move around Chanchu''s center. The inner rainbands are closest to the center. They propagate both radially outward and azimuthally with time. The distant rainbands are located outside the inner-core region, and have stronger and continuous updrafts compared to the other rainbands. Distant rainbands are inward-sloping with height along the radial direction and have a cold pool in the low layers, whereas the principal and secondary rainbands lean radially outward with height. The inner rainbands do not show tilting with height along the radial direction. However, there are few vertical tilting cells along the azimuthal orientation among the four types of rainbands. The simulated radar reflectivity cores in all rainbands are collocated with the maxima of updrafts and equivalent potential temperatures in the low layer, indicating the important roles of energy supply in the boundary layer in determining the development of the rainband convection.     

台风“Chanchu”变性过程位涡及锋生特征分析

利用非静力中尺度WRF模式输出的0601号"Chanchu"台风模拟资料分析了台风变性过程中的结构演变特征,并从位涡的角度,利用湿位涡方程对"Chanchu"变性过程中强度减弱但却能引发强风暴雨的原因进行了探讨。分析表明:台风在变性过程中,尺度逐渐增大并与东移南下的高空槽不断接近,在与高空槽相互作用之前,台风眼壁及外围雨带雷达回波减弱,最大风速减小,最大风速半径圈向外拓展;高低层位涡相接之后,由于高层正位涡的下传携带冷空气侵入台风,在低层锋区上诱发出气旋性环流,进而重新引发强对流,并在角动量的输送作用下,台风外围环流风速再次增大。变性后高空槽和台风在位相上仍有一定距离,高空槽仅与台风的外围环流相互作用,冷空气没有入侵台风内部,这是"Chanchu"没有重新加强的原因之一。利用锋生函数对引起锋生的各分量进行分析,结果显示非绝热加热是造成锋生的主要原因,散度和变形项的贡献次之,倾斜项对锋生几乎没有贡献。     

西北太平洋不同路径下热带气旋快速加强统计特征及影响因子分析

利用2002—2011年JTWC最佳路径资料和NCEP的1°×1°全球最终分析资料以及热带气旋年鉴,分析了西北太平洋不同路径下热带气旋(TC)快速加强(RI)的时空分布特征,并对不同路径下快速加强(RITC)和缓慢加强(Non-RITC)两组TC进行合成分析和对比分析。结果表明:转向路径发生RI频率最大,且转向路径中西转向的TC最易发生RI过程;其次是东北和西北行路径。在时间分布上,各个路径下RI的月际和日变化具有不同的位相分布特征;在空间分布上,大多数RI过程发生在菲律宾和台湾岛以东洋面,西行路径在南海北部也出现较多RI过程,转向路径RI过程多发生在转向处。各个路径下RITC与Non-RITC环境场存在较明显差异,RITC对流层上层的南亚高压相对较弱,中低层副高相对较强,对流层低层存在较大的相对湿度,且湿度大值区域位于TC移动方向前侧。不同路径下的快速加强的环境影响因素也有所不同。     

近39 a宁夏旅游气候适宜期及变化分析

利用宁夏全域5个地市1980—2018年逐日白昼气温、相对湿度、风速、日照时数等气象资料,运用温湿指数、风寒指数、着衣指数和综合舒适指数模型,计算出旅游气候适宜期天数,并对其变化趋势及变化原因进行分析。综合舒适指数模型结果表明:石嘴山、银川、吴忠、中卫4市的旅游气候适宜期较为一致,为3月10日～11月7日,持续时长为243 d。固原的旅游气候适宜期为3月27日～10月29日,持续时长为217 d;石嘴山、吴忠、中卫全年旅游适宜天数变化不显著,是由始期、终期适宜天数增加幅度与"凹"面期适宜天数的减少幅度相当所致。银川、固原全年旅游适宜天数显著增加,主要是始期、终期适宜天数增加幅度大于"凹"面期适宜天数的减少幅度所致;各地始期、终期适宜天数显著增加是由气温升高、相对湿度降低和其他要素的差异变化共同作用所致。"凹"面期适宜天数显著减少是由气温升高(高温日数增多)、相对湿度降低和其他要素的差异变化共同作用所致;各地始期、终期、"凹"面期,气温的显著变化对适宜天数显著变化的影响权重最大,达到50%以上,相对湿度、风速、日照时数的影响权重各有差异。     

台风碧利斯的位涡场分析

利用WRF数值模式对2006年7月14-15日由0604号登陆台风碧利斯（Bilis）引发的特大暴雨过程进行了数值模拟，分析了这次暴雨产生的原因。结果表明：台风自身的非对称结构是暴雨维持的机制；位涡倾斜下传致使深对流出现；低层暖湿空气沿湿等熵面的爬升与下沉冷空气交汇，对流强烈发展，产生暴雨。     

一次多弓状中尺度雨带的成因机理及其与水平涡度的关系

用WRF中尺度数值模式、NCEP/NCAR再分析资料、多普勒雷达观测资料等,对2018年5月5日发生在我国华中地区的一次多弓状雨带降水过程的形成机理及其与水平涡度的关系进行分析发现:雨带发生在切变线南侧的西南气流中,多弓状雨带出现前,大尺度高低层气旋式曲率的水平涡度和对流有效位能为降水提供了有利于上升运动的背景场。弓状雨带最初形成在对流不稳定和低层气流辐合条件下,局地强降水引发的下沉运动使中低层大风出现,大风中心南侧反气旋式的环流与背景场中的西南气流汇合构成了短波槽,尾部雨带出现在短波槽中,弓状头部生成于北侧的气旋式风场切变中,大风中心相较南北两侧更快的移速使雨带中部向前侧凸起。流场上的短波槽发生在700 hPa以下,在西南气流的背景场下,该槽向前后两侧的双向传播是多弓状雨带形成的重要触发因子。中尺度弓状雨带附近低层的水平涡度在强盛期、减弱期和消散期有着明显不同的结构特征;而在高层,雨带发展时和强盛期都为气旋式水平涡度控制,减弱期多为反气旋式水平涡度控制。     

Chanchu台风(0601)精细结构中的熵流特征分析

在耗散结构理论的基础上,根据热力学第二定律推导出了熵平衡方程。利用高分辨率模式输出资料通过对比Chanchu台风(0601)螺旋雨带上游、中游和下游及眼壁附近不同区域对流单体和熵流分布情况,揭示出负熵流值与台风的强对流单体有密切联系。基于负熵流与台风精细结构的配置分析,研究中尺度范围内熵流随Chanchu台风发生、发展、消亡各阶段的演变特征。分析表明,对流单体在从雨带上游至下游的演变过程中,熵流分布特征也会发生相应的变化,强对流单体与负熵流大值区相对应;当对流单体减弱,负熵流也随之减弱;当单体最后合并并汇入眼墙时,负熵流彼此合并旋入眼墙,有助于眼墙中深厚对流的维持和发展;此外,负熵流对于Chanchu台风在各发展阶段的强度变化也有一定的指示意义,揭示了负熵流对大气系统的组织化作用。