对2005年12月4日日本海极地低压的个例分析

利用GOES(Geostationary Operational Environmental Satellite)-9红外卫星云图和NCEP(National Centers for Environmental Prediction) 发行的 FNL(Final Analyses) 客观分析资料以及潜热通量资料,对2005年12月4日发生在日本海上空的1个极地低压的时空特征进行了研究.首先根据卫星云图特征,对该极地低压的演变过程进行了分析,可以划分为初始、发展、成熟和衰亡4个阶段.极地低压发展前,大气的斜压性较强,高空伴随有很强的冷平流.在卫星云图上,成熟时的极地低压伴随有螺旋云系,并有明显的眼区,眼区为无风区,且眼区中心附近有很强的上升气流.该极地低压具有暖心结构,眼区周围的气压梯度很大,大风区位于低压中心的西侧.在极地低压发展和成熟阶段,其中心附近的潜热通量可达到220 Wm2.     

阿拉伯海热带风暴“PHET”的研究Ⅰ——观测分析

利用客观再分析CSFR资料、最佳路径(Best track)资料、KALPANA-1红外卫星云图和探空站资料等,对2010年5月30日～6月7日发生在阿拉伯海上的热带风暴"PHET"进行了研究;分析了热带风暴的移动路径,强度变化和大尺度环流形势,根据卫星云图的特征,将其演变过程划分为发展阶段、成熟阶段和消亡阶段。对成熟阶段风暴的水平和垂直结构进行了分析,发现垂直方向对流旺盛,各物理量在风暴中心周围分布不对称,"暖心"结构明显。     

2003年12月19日日本海极地低压个例的观测研究

为进一步认识冬季灾害性天气,利用尽可能多的观测资料对2003-12-19-20日在日本海北部发生的1个中α尺度的极地低压进行了研究。并对其时空结构进行了详细分析。该极地低压于19日11UTC在1个天气尺度的低压后部形成。20日08UTC消亡在日本以东洋面上,持续时间约为20h以上,卫星云图显示其成熟阶段出现了罕见的“双眼壁”结构。利用高分辨率的NCEP(National Centers for Environmental Prediction)的FNL(Final Analyses)资料的分析发现,来自欧亚大陆的冷空气侵入到日本海上空相对暖的空气中并相互扭缠在一起,为极地低压的发展提供了有利的条件,在成熟阶段极地低压中心出现了“暖心”结构。     

2016年10月11-19日东南太平洋一次温带气旋过程分析

利用美国国家环境预报中心发布的FNL资料、红外卫星云图资料和船测资料,对2016年10月17-19日某船舶在东南太平洋遭遇的一次温带气旋过程进行研究,以此为大洋航线上温带气旋预报保障能力提高积累经验。结果表明:(1)温带气旋A由绕极槽北伸切断发展而来,自西向东移动过程中在南太平洋大洋中部与另一气旋B合并加强对船舶航行造成影响;(2)气旋A初生阶段,大气低层旋转程度较强;成熟发展阶段在近地面、大气上层旋转程度较强;当气旋B初生发展时,气旋A中心附近自500 hPa以下为绝对涡度小值区,其上为绝对涡度大值区,绝对涡度垂直轴线向近B一侧倾斜;(3)槽后及气旋中心附近正涡度平流与槽前随高度增强的暖平流共同促使气旋发展。     

一次黄海爆发性气旋的观测分析和数值模拟研究

本文利用再分析资料和WRFV3.9模式（Weather Research and Forecasting Model）对2020年7月22－24日发生在黄海海域的一次爆发性气旋进行了研究,并对其演变过程和发展机制进行了详细分析。该气旋22日12UTC在山东南部生成,入海后开始爆发性发展,最大加深率达到1.2 Bergeron,23日在黄海中部气压降至最低990 hPa左右,24日在韩国登陆。高空强辐散、低层的暖舌结构、水汽输送和下垫面热通量的变化增强了大气斜压性,使其迅速发展。使用WRF模式对气旋进行模拟,涡度的诊断分析表明,大气低层强斜压性主要通过涡度方程的散度项对气旋的发展起作用,对流项在涡度发展旺盛的时刻也有一定影响。海温的敏感性试验表明,海温变化对气旋移动路径和中心气压影响明显。     

2006年6月北大西洋上热带风暴Alberto变性后爆发性发展机理分析

本文利用欧洲中期天气预报中心(European Centre for Medium-Range Weather Forecasts,ECMWF)的ERA5客观再分析资料、气象卫星合作研究所(Cooperative Institute for Meteorological Satellite Studies,CIMSS)提供的红外卫星云图资料,对2006年6月14~20日发生在北大西洋上的一个爆发性气旋进行分析。该气旋由热带风暴阿尔贝托(Tropical Storm Alberto)变性后发展而来,是2000—2016年的17个夏季(6、7和8月)发生在北大西洋上的中心气压加深率最大的爆发性气旋个例。该气旋的演变过程可划分为初始、发展、成熟和衰亡四个阶段。本文旨在分析气旋演变过程中的云系特点、气旋爆发前后的高低空环流形势和高低空相互作用。分析显示,低层强烈的温度平流导致的大气斜压性是利于气旋发展的重要环境条件;500 hPa槽前的正涡度平流可为气旋发展提供动力强迫;高层异常PV的下传对气旋发展有促进作用;潜热释放(Q2/CP)主要位于对流层的中低层,这有利于气旋发展。利用Zwack-Okossi方程进行诊断分析发现,在该气旋发展过程中绝对涡度平流项和非绝热项的贡献为正,且非绝热加热对气旋快速发展的贡献最大,而温度平流项和绝热项对气旋发展起阻碍作用。     

台风“圆规”路径预报偏差分析

利用环境场、卫星云图和海岛自动气象站资料,分析了1007号热带气旋"圆规"在三气旋和强副高的天气形势下路径稳定的原因,指出弱小的热带气旋对较强大的台风影响不大;偏心台风的内力与本身结构有关;台风右前方的增暖对台风路径具有一定的引导作用。     

对一个西北太平洋上冷锋结构和锋生过程的分析

为做好海上危险天气系统的预报,利用GMS(Geostationary Meteorology Satellite)-5红外卫星云图和美国国家环境预报中心NCEP(National Centers for Environmental Prediction)的航空FNL(Final Analysis)资料对2003年1月3日至4日发生在西北太平洋上的1个典型冷锋结构和相伴随的锋生过程进行了研究。卫星云图显示,该冷锋于2003年1月3日00UTC形成于西北太平洋上空,与锋面相伴随的云带呈东北-西南走向,东起日本岛西南部,西至台湾岛以西。该冷锋于1月4日04UTC在西北太平洋上空消亡。FNL资料分析表明,在锋区内存在1个较大的水平温度梯度带,水平风切变明显。该冷锋在垂直方向上具有明显的“鼻状”结构,“鼻尖”约在900hPa高度上。分析发现锋生函数呈水平带状分布,其后缘基本上与海洋冷锋相重合。900hPa以下的低空锋区内剪切项起主要的锋生作用,850hPa以上的高空锋区内拉伸项起主要的锋生作用,而扭转项与锋生函数的特征一致——锋生作用在锋前最为显著。     

西北太平洋上三个爆发性气旋的对比分析和数值模拟研究

利用FNL(Final Analysis)再分析资料对西北太平洋上三个爆发性气旋,即2007年11月18—21日的OJ(Okhotsk-Japan Sea Type)型,2012年1月10—13日的PO-O(Pacific Ocean-ocean Type)型,以及2014年3月28—31日的PO-L(Pacific Ocean-land Type)型,进行了分析,结果表明:不同类型气旋由于其发生、发展位置不同使得气旋的水平结构和垂直结构存在差异。利用WRF(Weather Research and Forecasting)模式的非绝热加热试验表明,潜热释放和表面热通量对不同类型爆发性气旋个例的贡献不同,对PO-O型和PO-L型气旋个例潜热释放的贡献更大,而对OJ型气旋个例表面热通量的贡献更大。海温敏感性试验表明,海温升高或降低对气旋移动路径影响较小,海温升高使气旋进一步加深,而海温降低使气旋相对减弱。     

冬季北太平洋的温带气旋活动及其与前期秋季北极海冰的关系

基于欧洲中期天气预报中心(ECMWF)的ERA_interim全球再分析数据集,利用客观算法识别和追踪温带气旋,分析了1979—2014年冬季(12月—次年2月)北太平洋(120°E~120°W,20°N~80°N)的温带气旋活动特征及其变化,探讨了冬季风暴路径与秋季北极海冰异常的关系。北太平洋温带气旋活动的气候态显示为自日本以东洋面至阿拉斯加湾北部的风暴路径。对30°N以北气旋活动频率异常的EOF分析显示其第一模态为太平洋气旋活动的南北向偶极子结构,表示风暴路径南北摆动的变化特征,且有向北偏移的趋势。第二模态的空间分布表现为40°N~60°N之间的大陆沿岸和太平洋洋面上呈相反的分布形势。时间系数的回归分析显示,冬季太平洋风暴路径的南北摆动与秋季(9—11月)东西伯利亚海-波弗特海海冰的异常显著相关。该海区秋季海冰减少导致冬季阿留申低压区呈高压异常,西风急流北移,45°N~75°N之间的大气斜压性增强而45°N以南大气斜压性减弱,从而使风暴路径向45°N以北偏移。     

2003年3月北大西洋上两个爆发性气旋的“吞并”过程及发展机制分析

本文利用欧洲中期天气预报中心(European Centre for Medium-Range Weather Forecasts,ECMWF)提供的0.125(°)×0.125(°)的ERA-Interim再分析资料、美国国家航空航天局(National Aeronautics and Space Administration,NASA)提供的MODIS(Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer)可见光云图、气象卫星合作研究所(Cooperative Institute for Meteorological Satellite Studies,CIMSS)提供的GOES-EAST红外卫星云图等资料以及WRF(Weather Research and Forecasting)数值模式的模拟结果,对2003年3月北大西洋上一个爆发性气旋B“吞并”另一个气旋A后快速发展机制进行了分析。气旋A和B均生成于美国东部,气旋A于2003年3月5日06 UTC生成,气旋B于6日00 UTC生成,且比气旋A向东北方向移动得更快,7日18 UTC达到最大加深率3.27 hPa·h^-1。在北大西洋中部地区,从8日00 UTC开始,气旋B吞并气旋A后形成气旋C,8日12 UTC气旋C中心气压达到最低值938.3 hPa。高空急流、低空水汽输送和潜热释放为气旋A和气旋B的快速发展提供了有利的环流背景场。气旋B吞并气旋A的过程经历三个阶段:前期阶段、吞并阶段、完成阶段。利用WRF模式模拟结果的分析表明,气旋A和B之间建立水汽输运通道,水汽从气旋A向气旋B输送。气旋B吞并气旋A后形成气旋C快速发展的主要原因是暖平流的作用。     

2005年12月上旬山东半岛暴雪的观测与数值模拟研究

利用NCEP(National Centers for Environmental Prediction)的FNL(Final Analyses)资料、红外卫星图像、中分辨率成像光谱仪MODIS(Moderate-Resolution Imaging Spectrometer)图像以及位于烟台的Doppler雷达图像,对2005年12月3日～8日发生在山东半岛的暴雪进行了观测和数值模赔分析.天气形势分析表明:高空冷涡从西北方向持续不断地向山东半岛输送冷空气.此次暴雪过程中,渤海海水温度异常偏高,平均海温在11 ℃左右,远高于气候平均值8.2 ℃,表明渤海对过境冷空气的增温增湿作用是此次暴雪形成的重要原因,山东半岛的复杂地形对降雪带分布也有重要影响.降雪地点、持续时间、降雪量以及雪带方向等主要特征都被美国宾夕法尼亚州立大学和美国大气研究中心联合研制的中尺度模式(MM5)较好地模拟再现.模拟结果分析表明:此次暴雪过程属于浅对流过程,主要集中在对流层低部.     

热带气旋过境期间黑潮流轴变化的初步分析

利用卫星高度计资料分析了热带气旋"艾碧"(Abe,9315)、"贝姬"(Becky,9316)、"莫拉克"(Morakot,0309)和"茉莉"(Melor,0319)对吕宋海峡及其附近海域黑潮流轴的影响。研究表明:1)吕宋海峡附近海域黑潮流轴容易受到热带气旋的影响而发生一定的变化。2)在热带气旋的作用下,黑潮流轴因中尺度涡的变异而变化;当吕宋海峡东侧的暖涡西移时,将使黑潮的流轴向西弯曲,有利于黑潮在该处的入侵。     

北极地区1979—2015年西北航道7-10月份气旋的特征分析

本文采用气旋自动识别与追踪算法，基于欧洲中期天气预报中心ERA-Interim平均海平面气压场，建立1979-2015年共37年7-10月北极西北航道东西两个区域的气旋数据。数据包括气旋中心经纬度以及中心最低气压值。基于这套数据，分析了北极7-10月西北航道气旋数量特征、空间密度分布、强度特征、加深以及爆发性气旋的活动情况。西北航道东西两段的气旋个数存在显著的差异，东段气旋个数是西段区域的2~2.5倍，并且两段个数变化趋势不一致，西段的气旋个数趋势呈不显著的减少，东段的个数呈不显著上升趋势。西北航道气旋强度偏弱，中心最低气压达980 hPa的气旋仅占不到总数的5%。最低中心气压集中分布在990~1 000 hPa之间。1979-2015年以来，东段的气旋强度趋势增强，西段气旋在2002年以前也是显著的增强，2002年以后强度减弱。气旋的生命史集中在7 d以内，东段1 d以内的气旋个数明显偏多。西段气旋高密度区域主要分布在74°N以北的波弗特海北部，东段主要分布在巴芬湾的东北侧和巴芬岛的东南侧，近几年来其主要密度分布区域东西两段存在南移以及略微变化。西北航道内爆发性气旋的增长位置集中在70°N的沿岸附近，尤其是加拿大北部以及格陵兰西海岸附近。大西洋震荡指数与东段气旋的个数有较好的正相关。     

Argos漂流浮标的若干观测结果

表层漂流浮标是一种利用Argos卫星系统定位与传送数据的海洋观测设备,它可以利用Lagrangian法则连续观测表层海流及表层水温。文章利用近年在南海和西太平洋投放的部分卫星跟踪表层漂流浮标所取得的观测资料,分析观测海域的表层海流特征及其漂移路径上的温度变化,得出以下结果。(1)由浮标的漂移轨迹看出,黑潮表层流路年际变异相当大。(2)2003年1月,黑潮表层水有入侵南海的趋势,似无西北太平洋表层水深入南海的迹象;夏季南海表层水由南海流出经吕宋海峡汇入黑潮主干。(3)秋季台湾东北海区存在一个强反气旋涡,空间尺度约270km。(4)黑潮主干在秋末冬初经过东海时明显呈弯曲流动,并形成许多小尺度的气旋式涡。(5)在九州西南海域,黑潮表层流并无分支北上进入对马暖流区。(6)2003年春季,黑潮在日本以南的弯曲不明显,并伴随有冷、暖涡产生,暖涡的强度和空间尺度都要比冷涡大得多。(7)由漂流浮标观测得到的的表层海水的温度分布明显呈日变化和季节变化的特征。在浮标漂移路径呈反气旋或气旋式转动的区域,表层水温对应出现高或低温区;但出现在台湾以东的低温区则与此时期的台风过境有关。     

阿拉伯海热带气旋生成特征分析

利用印度气象局（India Meteorological Department,IMD）、国际气候管理最佳路径档案库（International Best Track Archive for Climate Stewardship,IBTrACS）提供的1982—2020年阿拉伯海热带气旋路径资料,美国国家环境预报中心（National Centers for Environmental Prediction,NCEP）再分析资料,对近39 a阿拉伯海热带气旋源地和路径特征、活跃区域、频数及气旋累积能量（accumulated cyclone energy,ACE）指数的季节特征和年际变化特征进行分析,并结合环境因素,说明其物理成因。结果表明：阿拉伯海热带气旋多发于10°~25°N,65°~75°E海域,5—6月、9—12月发生频数较高且强度较强,1—4月、7—8月发生频数较低且气旋近中心最大风速均小于35 kn;频数的季节变化主要受控于垂直风切变要素;阿拉伯海热带气旋发生频数和ACE近年有上升趋势,年际变化主要受控于海面温度（sea surface temperature,SST）和850 hPa相对湿度要素。     

2001—2017年北极秋季低云变化及其可能原因

本文通过对2001—2017年秋季北极低云的多源数据的分析,展示了本世纪以来北极秋季低云的变化,并为其变化提供了一个新的可能的解释。卫星和再分析数据表明,秋季北极有冰海面低云存在减少的趋势,且在北极边缘海区表现为950 hPa(约500 m)以下近地面云显著减少。本文研究表明,在有冰海面上,低云减少的趋势与背景大气增暖导致的大气相对湿度降低有关,这一关系在80°N以北的北极中央区更明显。而在北极边缘海区,气旋活动对云的影响更重要。在有冰海面,气旋与低云的长期变化趋势相反,两者的年际变化呈负相关关系。利用自组织映射(SOM,Self-Organizing Map)对所有气旋日垂直运动和云分布进行了初步分析,结果表明:在无冰海面和有冰海面由于气旋垂直运动及背景(无气旋日)云分布的差异,气旋对云的影响存在差异。气旋在有冰海面导致低云减少为主,而在无冰海面导致低云增加为主。