利用WRF数值模拟分析小型超强台风“桑美”

利用中尺度数值模式WRF,结合WRF Var三维变分系统,同化了雷达资料和常规、非常规观测资料,对2006年第8号小型超强台风“桑美”进行数值模拟试验.结合实况验证,WRF较好地模拟本次台风暴雨过程,基本反映实况台风演变过程.利用模式输出的具有高时空分辨率的模拟结果对“桑美”台风短时强暴雨进行诊断分析,表明“桑美”台风具有较好的对称性结构,涡旋结构紧密,云团内部气流强烈辐合上升,这是降水高度集中的动力因素;中尺度辐合带以及强回波带始终环绕中心眼区呈同心圆形状逆时针旋转,验证了台风螺旋云带的形成是产生台风暴雨的一个必要条件,“桑美”螺旋辐合带靠近台风中心,范围小、弧状明显;风切变所产生的低层辐合为强对流低层发生的动力之一;“桑美”引起的暴雨属于台风区内暴雨,具有相当充沛的水汽条件,并且水汽对降水的作用主要在中低层,以低层最强;各物理量场相互之间都有很好的对应,说明台风暴雨的发生和维持需要大尺度环境场、动力条件和水汽条件等的配合.     

0414号台风登陆过程的诊断与模拟分析

利用非静力平衡中尺度模式MM5对0414号台风从2004年8月11日00时～14日00时（UTC）进行模拟,结合浙江省稠密的AWS资料、雷达资料、卫星云图对这次台风登陆过程进行分析,结果表明中尺度模式对登陆台风的路径、强度、降水具有较强的模拟预报能力．台风登陆前副热带高压呈坝状发展,副高南缘超地转低空急流加强,以及登陆前台风周围的风速呈现东北象限最大,西南象限最小的分布状况,是造成台风登陆前加速西折的原因．高层辐合中心的维持有利于台风强度增强．台风螺旋雨带前沿存在中尺度热力性低压,在海陆间中尺度锋区的热力条件支持下,低压扰动获得发展,降水加强．水汽输送通道维持与内陆水体和饱和湿土的潜热输送是台风登陆后久留不散的原因．台风登陆后水汽源提供由孟加拉湾和南海转变为西太平洋．     

宁波沿海低空气象要素廓线特征分析

利用宁波大榭凉帽山岛的高塔梯度风气象观测资料,分别研究了宁波沿海地区四季的白天和夜间低空（300 m以下）温、湿、风等气象要素的廓线特征.同时以登陆宁波的典型台风“海葵”为例,进一步分析了台风影响过程中温、湿、风等气象要素随高度的变化特征,以及湍流强度和阵风因子等近地层的湍流特性.     

台风“菲特”引发湖州大暴雨的成因分析

利用MICAPS资料和中小尺度地面自动站资料,对2013年10月6~8日台风“菲特”影响湖州地区时的大暴雨过程进行分析发现,大暴雨降水分3个阶段：台风“菲特”外围云带中的强降雨、台风本体范围及边缘的暴雨和台风“菲特”减弱后的倒槽和北上近海转向的台风“丹娜丝”外围东北气流的叠加暴雨.分析可知,东北急流带来的充沛水汽、高能高湿的能量输送、强烈的上升运动和高层辐散低层辐合等为大暴雨的发生发展提供了十分有利的环境场.天荒坪山区朝东北开口并由东北向西南多级收缩抬升的地形为暴雨的增幅创造了有利条件,同时分析了几种可能产生暴雨增幅的成因机制.     

2014年8月发生于温州市的一次大暴雨过程分析

对2014年8月19日08:00至20日08:00温州市大暴雨过程做技术总结. 通过对500 hPa环流分析,利用欧洲中心850 hPa和1 000 hPa细网格风场产品以及雷达拼图、实况雨量分析发现,该次过程为高空槽和低层偏南风急流控制下的系统性强降水,降水的时空分布极不均匀.该次降水过程分为19日白天和夜间2个时段,19日白天的暴雨过程由低层850 hPa中尺度辐合线所造成,辐合线上,有较强的风速辐合.19日夜间的暴雨过程由1 000 hPa风向和风速的辐合造成.该次降水过程降水时段集中、雨强强、累计降水量大.通过分析各家模式降水产品,总体来说,各家对于此次降水强度和落区的把握均较差,即使中尺度系统的位置预报正确,但对极端短时强降水(如3 h降水≥100 mm)的预报尚有较大误差.     

1211号台风“海葵”登陆后长久维持机理探讨

利用2.5 °×2.5 °的NCEP再分析资料、实况监测资料、卫星云图等资料,从大尺度环流背景、下垫面、冷空气作用和物理量场诊断等方面对典型个例1211号台风进行了分析,寻找登陆台风（TC）强度变化的预报着眼点.结果表明,中低空急流既是“海葵”主要的湿能源,也是动能来源之一,中纬度强锋区向“海葵”靠近使TC的动能机制得到持续加强,加强了对流,从而加强了降水的潜热释放,为变性后TC的维持和发展提供了能量,“海葵”登陆后最大的垂直风切变一直分布在TC南北两侧,这样的对称结构对TC垂直环流的维持更加有利,宽广的湿垫也为TC登陆后的维持提供了有利的环境场.     

长江中下游中-β尺度云雨团活动规律和环境条件分析

利用实测资料和MM5的数值模拟结果,对长江中下游中-β尺度云雨团进行分析.认为云团和雨团关系密切,云团和雨团的源头都集中在江汉平原、鄱阳湖地区和九岭山-幕阜山一带,雨带位于TBB北侧等值线较密集区.云团移动路径向顺时针方向偏转,发展阶段的云团路径和低层的气流方向一致;消亡阶段的云团移动路径逐渐偏向高层气流的方向.无论有无降水,云团内都接近中性层结.中低层西南气流促使了云团的发展,在有充沛水汽的条件下可形成大降水.     

应用云迹风资料同化的江南飑线模拟试验

运用WRF模式对2006年6月10日发生在浙江地区的一次飑线过程进行了数值模拟及云迹风资料同化实验研究.将常规测站、自动站资料同化试验和加入了云迹风资料的试验进行比较,结果表明,用WRF模式进行同化模拟,较好地再现了此次江南地区飑线的发生、发展、维持和消亡过程.主要分布在对流层高层的云迹风资料能有效地改善高空风场质量,在模式中增加了云迹风资料之后,使模拟的雷达反射率图像增加了清晰度,原来有些地段较为零星逗点状的反射率图像可被连成带状,尤其明显的是模拟的主降水强度和落区与实际降水分布更加接近;模拟也改变了后半程的大风区的分布并增强了风速,比控制试验稍接近于实况,且略缩小了降水和大风的虚假区域.同时,通过不同质量控制阈值的云迹风模拟试验比较发现,进入模式的云迹风数量与模拟效果并不是简单的线性正相关,因此,在云迹风资料的运用上,质量控制对模拟有一定的影响,恰当地应用云迹风资料同化能在一定程度上改善强对流系统的数值模拟,对提高降水、大风等预报质量是较有效的途径.     

发生于2013年6月6～7日杭州地区暴雨的过程分析

利用NCEP再分析、华东区域地面中尺度自动站和多普勒雷达等资料,对2013年6月6~7日发生于浙江杭州地区的大暴雨进行多尺度分析,结果表明:这是一个由高空槽、高低空急流和低涡切变系统共同影响的过程,可分为3个阶段,即强对流、暖式切变影响和低涡影响阶段.强对流发生在低空偏南急流增强的过程中,中层干冷、低层暖湿的不稳定层结是强对流发生发展的环境条件;近地面偏东风与中高层一致增强的偏南风辐合对强对流具有触发作用.强对流下沉气流的地面出流与地面偏东风形成中尺度辐合线,中尺度辐合线上又孕育出新对流的发生发展,当强对流从平原移向山区时,对流加强,再次回到平原时,则迅速减弱消亡.暖切影响阶段和低涡影响阶段属于大尺度系统性过程,环境场上表现为深厚的湿层和较弱的层结不稳定.从雨量强度来看,强对流阶段的雨强可达30mm·h-1,暖切影响的平均降水基本在5~15mm·h-1,而低涡影响的降水可达10~20mm·h-1.     

浙江“6.10”飑线过程中尺度分析

利用雷达和地面加密观测资料对严重影响浙江省的一次飑线过程进行了中尺度分析,结果表明：在飑线的雷达回波出现前几小时,浙江西部的天目山和安徽黄山地区形成地面中尺度的地形汇合线和地面中小尺度的涡旋环流,地面的分析呈一种不连续的状况且易变化,飑线的发生发展一方面与低层的中尺度气流汇合线有密切关系,另一方面,也明显反映出老雷暴的外）中气流与前方的系统气流组成中尺度汇合线和辐合有关;这种地面中尺度汇合线上辐合强度十分明显,其垂直分布中,辐合主要发生在850hPa以下,由于高空槽线的前倾,位于飑线上空的对流层中低层是一辐散区．利用卫星云顶温度资料,可以发现主云区（TBB小值中心区域）与地面强风的辐散区对应,在辐散的前方出现7级以上的地面大风,可以达到强度为30m／S以上的偏北极值风,分析表明,云项温度值随着飑线发展和地面大风的增强而有所减弱、TBB低温度区范围逐渐减小,但主云区范围扩大,这与飑线的发展和雷达回波图上扇形拉开相对应．从短时监测的资料分析,飑线发展过程中,雷达主回波前方的新生的回波单体对飑线发展和持续十分有利,而它的新生与边界层的辐合线相联系,因此,充分利用中尺度地面观测资料有助于飑线的发展研究．     

2015年7月浙江2次强对流天气过程对比分析

利用高时空分辨率观测资料、多普勒、风廓线雷达资料和数值预报产品对2015年浙江2次强对流天气进行对比诊断分析. 这2次过程差异显著,分别是较大范围短时暴雨和冰雹大风过程.短时暴雨发生在西风槽与位于日本的台风对峙形势下,中低层有低涡切变线,水汽条件好,中尺度云团不断原地生成并滞留;冰雹大风过程发生在副高边缘,东风波西移形势下,0 ℃层高度适宜,风垂直切变弱,风廓线雷达低层水平风速增大. 但两者也有共同点,从风廓线雷达的探测数据看,高度及垂直风速均可以较好地体现降水的开始和结束. 因此,强对流天气预报中,天气形势、雷达资料和物理量场对区分不同类别强对流天气具有较好的指示意义.     

中尺度模式数值预报中初值的比较

本文利用Anthes-Warwer中尺度十层湿模式讨论了初始资料垂直分辨率的不同对次天气尺度和中尺度预报的影响对比试验结果表明,两组初值都能定性地把次天气尺度和中尺度过程的主要特点预报出来,都能揭示低层950毫巴正涡度中心与暴雨中心中对应关系以及两区上空、边界层顶附近湿暖盖的存在,但增加特性层温、湿和测风资料后,在降水量和暴雨中心位置的预报上更接近于实况 上述资料的增加使得与降水量和暴雨中心有直接关系的初始低层风场和水汽辐合场有了较大改进.     

用调整边界层湍流系数的QNSE方案模拟夏秋季沿海大风的应用研究

利用WRF模式,采用YSU、QNSE边界层参数化方案以及调整参数后的QNSE边界层参数化方案（MQNSE）,对2009年7月梅雨个例、2015年苏迪罗台风以及2013年10月的近海大风进行了模拟试验,并对模拟结果进行对比检验,着重检验参数调整后的QNSE方案模拟沿海大风效果.研究结果如下：参数调整后的QNSE边界层参数化方法改进了对沿海风场的模拟效果,尤其是当风速小幅脉动时,参数调整后的QNSE方案较接近于实况风速的波动.通过登陆台风个例模拟试验和对沿海10个岛屿观测站的490个样本统计检验表明,参数调整后的QNSE方案较YSU和原QNSE方案的绝对误差（AE）和相对误差（RE）小,表明调整后的方案对海上风速模拟能力有了一定提高.在对连续1个月的沿海风场模拟试验对比中发现,参数调整后,海上过大的风速模拟值明显降低,模拟效果更趋近于实况.     

甬江流域台汛期降雨时空演变分析

为识别甬江流域台汛期降雨量变化规律, 指导流域防洪治涝, 以流域内及其周边47个国家雨量站逐日降雨资料为基础, 采用Mann-Kendall法、Pettitt法和Morlet小波分析法, 分析了甬江流域台汛期降雨量的趋势、突变和周期. 结果表明: 台汛期降雨量呈不明显增加趋势; 在1980年发生突变但未通过显著性检验; 降雨量变化存在22a主周期, 未来甬江流域台汛期降雨可能处于偏丰期.     

强台风“菲特”的移动路径及强度分析

对强台风“菲特”进行高低层形势场分析,对其移动路径的预报和台风强度问题进行了初步探讨．分析发现,“菲特”主要受中低层引导气流的影响.利用日本静止卫星MTSAT的反演产品分析了“菲特”的强度变化情况,得到“菲特”在登陆后垂直风切变在10~15 m·s^-1,不利于其强度的维持或发展．     

影响台州的台风及其降水分布特征分析

普查1951～2012年台风资料,对期间影响浙江台州的台风年月际变化、生成源地及常见影响路径、降水量地理分布特点及不同台风路径的降水量空间分布等进行了综合分析.结果表明：影响台州的台风有较明显的年、月际变化特征;台风生成源地主要集中在3个区域,主要影响路径类型有5种;复杂的地形地貌,导致台风降水量分布差异较大;降水量分布与台风登陆前后的移动路径密切相关.     

浙江西北部山地暴雨特征

利用2005-2017年14个自动气象站和2015-2017年66个自动气象站的降水资料,对浙西北暴雨的时空分布特征进行了分析,发现浙西北雨量分布呈西南、东北多,中部、东部少的特征,有2个暴雨中心,一个是位于清凉峰到大明山一带的梅汛期暴雨中心,另一个为天目山北部市岭一带的台风暴雨中心;暴雨存在明显的月、日变化特征,7-8月暴雨最多,春雨期暴雨主要出现在日落后,梅雨期主要出现在早晨前后,其次是午后,盛夏时主要出现在午后;6月前暴雨集中在西部、南部,7月出现明显转折,西南暴雨迅速减少,东北部天目山市岭一带暴雨明显增多。市岭地形为东北-西南河谷型,受狭管效应和地形抬升的影响,当台风位于天目山东南部时,天目山一带吹东北风对降水增幅最明显。     

基于FOA-FSVM的RF模式台风期阵风精细化预报

For the sake of improving the accuracy of forecasting wind speed during typhoon strike in WRF model forecast, a new method for precision forecasting of typhoon wind speed is proposed by combining the data collected from the WRF model forecast and an automatic observation station. The method incorporates many factors influencing the typhoon wind speed. The wind speed which is obtained using the traditional human prediction produces large error when compared with actual wind speed. To address this issue, a fuzzy support vector regression model for wind forecasting is built. Considering the fact that the fuzzy support vector regression model is not adequately efficient in determining the punishment factor and kernel parameter, the fly optimization algorithm is introduced into optimizing the parameters of the fuzzy support vector machine. According to the characteristics of the wind speed regression, the fruit fly optimization algorithm is developed in three dimensional space, combining with the enhancement factor γ for improving the global optimization ability of traditional fruit fly optimization algorithm. The results show that the forecasting wind speed and the actual one is in good agreement with each other, and the correlation is as high as 99％. The presented method of wind speed prediction provides higher accuracy than that of traditional FOA-FSVM model and FOA-SVM model.     

台风强度研究综述

台风强度变化,尤其是强度的突变（突然加强和衰亡）是台风预报的难点.然而,由于缺乏对强度变化机理的认识,没有足够高的分辨率对现有数值模式表达强度变化精细的物理过程,近年来台风强度业务预报进展缓慢.研究表明,台风强度主要受3类因子影响,即大尺度环境场（如风垂直切变（Vertical Wind Shear,VWS))、海洋强迫（包括海表温度和海洋热容量（Oceanic Heat Content,OHC))以及台风自身的结构（含内核强对流变化（Density of core convection,DCC）以及内核变化）.三者间存在作用和反作用现象.