地形和边界层摩擦对登陆热带气旋路径和强度影响的研究

采用准地转的正压模式, 研究了无非绝热加热时地形和边界层摩擦对登陆热带气旋路径和强度的影响.结果表明: 地形作用对登陆热带气旋西北移动路径的影响比较明显, 而对登陆热带气旋强度的影响不明显; 边界层摩擦可以通过改变热带气旋X方向上和Y方向上的移动速度以及改变热带气旋水平环流结构对登陆热带气旋西北移动路径产生一定的影响, 边界层摩擦对登陆热带气旋强度的影响非常明显, 其中摩擦是造成登陆热带气旋强度迅速减弱的一个重要因素.     

登陆台湾热带气旋的研究现状

由于险要地理位置、特殊岛屿地形及防灾减灾的需求,登陆台湾热带气旋的活动和影响十分令人关注,相关研究也成为意义重大的关键科学问题。在对登陆台湾热带气旋统计现状进行整理的基础上,将相关研究进展总结归纳为台湾岛对热带气旋路径、结构强度及降水的影响等方面,以期为相关研究的深人开展提供参考。     

台湾岛地形诱生次级环流系统对热带气旋异常运动的影响机制

对经过中国台湾岛和海南岛、吕宋岛、日本诸岛以及朝鲜半岛的热带气旋在过岛前后的运动、结构和强度的时空变化进行了统计诊断分析。研究结果表明,台湾岛附近热带气旋运动左偏（定义为偏于以前路径的左侧）机率最大,且台湾岛周围是产生诱生低压的高频区。采用理想东、西风环境场作为数值模拟背景场,数值研究了岛屿地形强迫与台湾附近的环境流场的相互作用及其对热带气旋运动偏转的影响,提出了岛屿地形强迫、背景场和热带气旋涡旋三者相互作用对热带气旋路径突然转折影响的观点,即台湾地形有利于环境场中诱生出一对偏差偶极涡,这对诱生偏差偶极涡将导致逼近岛屿的热带气旋产生运动方向的突然偏折,且在不同基本气流条件下,岛屿地形对热带气旋运动可能产生显著不同的影响。     

浙西南热带气旋强降水主要影响因子

对1950-2010年影响浙西南的热带气旋降水的移动路径、影响时间、强度、西风槽、西南季风以及地形等主要因子进行分析.结果表明:在玉环南-厦门一带登陆的热带气旋是影响浙西南的热带气旋中正面影响浙西南的类型,影响时间和最大平均过程降雨量、最大过程雨量存在着正相关关系,热带气旋的强度与其降水强度相关性较高.西风槽的存在不仅影响着热带气旋路径的变化,其槽前的西南气流也为热带气旋降水提供充足的水汽,同时槽后冷空气与热带气旋相结合,使丽水的西北部出现另一个强降水中心.西南季风为登陆后的热带气旋提供了水汽条件,使降水得到增幅.浙西南独特的地形,使在厦门以北到玉环以南登陆后西进、西北行或西北行后在120°E以西转向北上的热带气旋迎着山脉进入,降水强度明显加强.     

陆地摩擦对登陆热带气旋路径和强度影响的模拟研究

采用准地转正压涡度方程模式，对地形强迫和陆地摩擦作用下登陆热带气旋的路径和强度进行了模拟研究。模拟结果表明：在考虑地形摩擦耗散作用时，热带气旋可能出现路径的突然偏折；在热带气旋强度比较弱而陆地摩擦作用比较强的情况下，热带气旋路径容易发生突然偏折，且其强度的突然变化不明显；陆地摩擦作用可能是造成登陆前后热带气旋路径突然偏折的一个重要因素。     

地形对登陆热带气旋"黄蜂"(2002)强度影响的模拟研究

以"目标登陆台风外场试验研究"(CLATEX)项目的目标热带气旋"黄蜂"为对象,在用高分辨数值模式模拟其近海加强和登陆减弱过程的基础上,通过5组对比数值试验,从定量和时间演化角度细致地分析了热带气旋周边海陆和地形分布对热带气旋强度的影响及其机理.分析表明,华南西部地理因子(地形、粗糙度、海陆分布等)对热带气旋强度变化具有重要影响.华南西部地形的存在,有利于低层弱冷空气向南侵袭,从而激发对流发展,使气旋迅速加强,是"黄蜂"近海加强的关键原因;登陆后冷空气切入造成的稳定层结抑制了对流发展,阻断了对流潜热能源,是"黄蜂"登陆后迅速减弱的重要原因;华南西部真实地形下的地表摩擦效应是"黄蜂"登陆后迅速减弱的重要原因之一;南海热带气旋区的地表热交换以潜热输送(蒸发)为主,其量值一般是感热输送的5～10倍;洋面热交换与气旋强度间存在正反馈关系,符合热带气旋发展的"WISHE"(风引起的表面热交换)机制观点,即"WISHE"可能是南海热带气旋发展的一种重要机制.     

登陆广东热带气旋的降水分布和移速变化

利用1980～2001年登陆广东的72个热带气旋的路径和降水资料,计算了热带气旋登陆前后的移动速度和加速度,比较分析了热带气旋主要降水落区与热带气旋移速变化的关系.计算结果统计表明登陆广东的热带气旋中,有66.1%的个例在登陆时移速加快.当主要降水落区位于热带气旋前进方向右侧时,热带气旋的12小时平均加速度为正的占了大部分(81.8%);当主要降水落区位于热带气旋前进方向左侧时,近八成(78.6%)的热带气旋平均加速度为负.这些统计结果进一步从诊断事实上说明了地形以及非绝热加热等因子对台风移动的可能影响.     

广东省登陆热带气旋活动异常成因分析

利用1970～2001年热带气旋年鉴资料，对32年来西太平洋热带气旋登陆我国的频率、位置、维持、衰减、变性、加强及消亡等进行统计分析，揭示热带气旋登陆活动的一些事实和特征。研究表明：在我国沿海不同地区(不包括岛屿)登陆的热带气旋，其陆上维持时间明显不同，从广西至浙江，维持时间向北增加；热带气旋登陆后的明显衰减主要发生在登陆后12小时内，登陆时越强的热带气旋，衰减得越厉害；热带气旋在我国陆上消失的位置最北是黑龙江、最西可至云南，广西是登陆我国热带气旋消失数最多的地区。     

两类不同路径热带气旋登陆前后的总能量对比分析

以热带气旋“麦莎”和“碧利斯”为例,利用NCEP／NCAR再分析资料和实况资料,对两类不同路径热带气旋登陆前后的总能量场进行了对比分析,重点讨论了总能量场的变化与登陆热带气旋路径的对应关系,结果表明：（1）热带气旋区域的总能量分布并不均匀,高值中心主要集中在热带气旋移动方向的前方;（2）热带气旋中心始终在总能量输送场的“0”线附近小幅摆动;（3）登陆后西行热带气旋和北上热带气旋的能量输送变化存在一定差异,可能与同期的环境流场和地形作用有关,热带气旋的移动方向趋向与能量输送较强的一方一致。     

地形对登陆台风麦莎(2005)影响的数值模拟研究

利用非静力平衡的中尺度模式MM5(V3)对2005年9号台风Matsa("麦莎")登陆后期的过程进行了48h模拟,应用低通滤波器分离模拟结果中的天气尺度和次天气尺度运动,并采用热带气旋动态坐标跟踪考察登陆过程中热带气旋的次天气尺度环流特征.通过研究地形对两种尺度间动能和涡度转换的影响,进一步证明了地形对热带气旋有着不可忽视的影响.结果表明,地形的存在有利于维持热带涡旋性强度,这种影响随气旋中心与地形间距离的缩小而逐渐增强,且强度的增强在对流层中高层表现得更为明显.去掉地形后对流层低层次天气尺度系统向热带气旋输送的动能减少,次天气尺度系统对热带气旋动能的消耗增大;当低层涡度转换项的垂直运动贡献为负时,去掉地形会加剧这种负贡献,即次天气尺度系统从热带气旋得到更多的正涡度;从整体上看,去掉地形后,热带气旋不仅没有从次天气尺度系统获得正涡度,反而将自身的正涡度向外输送.     

THE INFLUENCE OF THE ZHOUSHAN ARCHIPELAGO TERRAIN ON THE TROPICAL CYCLONE TODD (NO.9806) BY NUMERICAL SIMULATION

Taking Tropical Cyclone (TC) No.9806 (Todd) as an example, the effects of Zhoushan archipelago terrain on landfall TC are investigated by use of numerical simulation. Results show that, under topographic influences of Zhoushan Islands, the westward-moving landfall TC deflects. And, small orographic highs and enhanced rainfall caused by climbing airflow on the windward slope of main mountains of these islands are a result of effects of Zhoushan Islands. These results display some particular laws of effects of small-sized islands on the landfall of TC.     

大尺度环境场对热带气旋影响的动力分析

文中基于正压大气运动的基本方程组 ,把大气运动场分解为大尺度环境场和热带气旋环流 ,采用动力分析的方法 ,分析了有 /无大尺度环境场作用的热带气旋运动特征。结果表明 :无环境场时 ,热带气旋的运动遵循位涡守恒原理、热带气旋的定常运动满足相当地转风平衡关系 (f 平面近似 ) ,其等位涡线和等压能线均与流线重合 ;有环境场时 ,热带气旋的运动不再遵循位涡守恒原理、其定常运动的等位涡线和等压能线也均与流线不再重合 ,但热带气旋的定常运动满足准相当地转风平衡关系 (f 平面近似 )、等相当压能线与流线重合。最后还能过建立有 /无大尺度环境场作用的热带气旋强度变化及移动速度的方程式 ,定性地分析了大尺度环境场对热带气旋强度变化及移动的影响。     

热带气旋的体积及与强度关系的研究

热带气旋(TC)的结构(含形态)与强度及其变化关系密切,著名的Dvorak定强技术即为TC形态(水平)变化与强度关系的生动描述,近年来水平尺度与强度变化的关系也渐受关注。然而,至今未涉及整体形态(即体积)与TC强度变化的关系。利用欧洲中期数值预报中心(ECMWF)0.25 °的ERA-Interim再分析资料,统计并初步分析了2006—2015年西北太平洋TC的外围水平尺度和“体积”的特征及其与强度的可能关系:水平尺度与TC强度的相关性总体较弱;而TC“体积”与强度的相关性更显著,且TC“体积”随强度增强而增大的关系适用于所有强度级别;此外,TC垂直尺度(正涡度区伸展高度)与强度也有一定的正相关,且在TC较弱时(台风强度以下)更显著。伴随较弱TC增强的主要是垂直尺度的增大,当TC达到台风强度后,与TC强度继续增强相伴随的主要是水平尺度的增大。TC“体积”能较好地综合表征水平尺度和垂直尺度与TC强度变化的关系,借助TC“体积”对TC强度预报有一定的参考价值。      

涡旋自组织过程影响0604号热带气旋Bilis降水的数值研究

利用PSU/NCAR中尺度天气预报模式MM5,成功模拟了0604号热带气旋Bilis登陆后的移动路径和降水分布。在此基础上,讨论了不同尺度涡旋自组织过程对热带气旋Bilis产生局地暴雨的影响。结果表明:(1)引发强降水的对流系统不是来源于热带气旋螺旋云带内的对流云团,而是受热带气旋外围环流与局地地形影响下形成的多个中小尺度系统之间自组织的结果;(2)与0604号热带气旋Bilis登陆前后24小时的强降水相关的自组织过程是分阶段进行的,即第一阶段的双涡自组织过程和第二阶段的多涡自组织过程;(3)局地多尺度涡旋之间的自组织过程,是0604号热带气旋Bilis陆上强降水发生的主要动力机制。     

ON THE PREDICTION OF TROPICAL CYCLONE LANDFALL AND INFLUENCE ON SOUTHERN CHINA USING MONTHLY OLR ANOMALIES FOR PRIME SUMMER

With the OLR data,the landfall and activity of tropical cyclones(TC) in southern China over a 20-year period(1975～1994) are studied.The result shows that the variation of the monthly anomalous OLR is somewhat teleconnected with the TC activity in southern China.The former is used to predict short-term climate for the latter over months with frequent or no TC influence.To some externt,the relationship between the TC activity in southern China and the monthly mean OLR anomalies is dependent on the climatological location of the subtropical high in northwestern Pacific region.     

登陆我国热带气旋的统计特征

NCAR(National Center for Atmospheric Research)在1990年代发展起来的多普勒雷达四维变分分析系统(The four-dimensional Variational Doppler Radar Analysis System，简称VDRAS)，采用四维变分(4D—VAR)资料同化技术和云尺度数值模式及其伴随模式，利用单部或多部多普勒雷达观测资料，反演对流尺度风暴的动力结构和微物理结构，包括三维风场、温度场、气压场和微物理量场。本文介绍了VDRAS的基本原理、个例试验和实时运行等概况，旨在随着我国新一代天气雷达建设的逐步完成，为应用我国新一代天气雷达的观测资料，开展4D-VAR方法的研究和应用提供一些参考或借鉴。     

登陆台湾岛热带气旋强度和结构变化的统计分析

利用1949—2008年共60年的《台风年鉴》、《热带气旋年鉴》资料及CMA-STI热带气旋最佳路径数据集,2001—2008年美国联合台风警报中心(JTWC)热带气旋尺度相关资料及日本气象厅(JMA)的TBB资料,统计分析西北太平洋(包括南海)热带气旋(TC)在登陆台湾过程中强度和结构变化的基本特征,主要结论有:(1)TC登陆台湾时强度为台风及以上级别的样本数占总样本数约60%,主要出现在6—9月,东部登陆TC的强度一般比在西部登陆的强;(2)大部分TC在岛上维持6 h左右,登陆时最大风速≤5级和强度为超强台风的TC穿越台湾岛时移动比较缓慢;(3)126个登陆台湾的TC样本过岛后近中心海平面气压平均增加5.61 hPa,近中心最大风速平均减小3.58 m/s,在台湾东部地区登陆TC的衰减率比在西部登陆的大3倍左右;(4)TC在登陆台湾前6 h至离岛后6 h期间其8级和10级风圈半径均明显减小,TC形状略呈长轴为NE-SW向的椭圆状,而其最大风速的半径却逐渐增大;(5)TBB分析结果显示,TC登陆台湾前,其外围对流主要出现在南侧和西侧,结构不对称,登陆以后,TC北部及东部的对流显著发展,外围结构区域对称;但中心附近的强对流则从登陆前6 h开始逐渐减弱消失。表明TC穿越台湾过程中内核结构松散、强度减弱。     

IMPACT OF SEA SPRAY ON TROPICAL CYCLONE STRUCTURE AND INTENSITY CHANGE

In this paper,the effects of sea spray on tropical cyclone(TC)structure and intensity variation are evaluated through numerical simulations using an advanced sea-spray parameterization from the National Oceanic and Atmospheric Administration/Earth System Research Laboratory(NOAA/ESRL),which is incorporated in the idealized Advanced Research version of the Weather Research and Forecast (WRF-ARW)model.The effect of sea spray on TC boundary-layer structure is also analyzed.The results show that there is a significant increase in TC intensity when its boundary-layer wind includes the radial and tangential winds,their structure change,and the total surface wind speed change.Diagnosis of the vorticity budget shows that an increase of convergence in TC boundary layer enhances TC vorticity due to the dynamic effect of sea spay.The main kinematic effect of the friction velocity reduction by sea spray produces an increment of large-scale convergence in the TC boundary layer,while the radial and tangential winds significantly increase with an increment of the horizontal gradient maximum of the radial wind, resulting in a final increase in the simulated TC intensity.The surface enthalpy flux enlarges TC intensity and reduces storm structure change to some degree,which results in a secondary thermodynamic impact on TC intensification.Implications of the new interpretation of sea-spray effects on TC intensification are also discussed.     

热带气旋路径偏折内在原因的动力分析

视热带气旋（以下简称ＴＣ）为半径等于Ｒ的圆形涡旋,对其水平运动方程作整个ＴＣ区域的平均,进而得到ＴＣ的移动方程。同时,视ＴＣ的移动轨迹为一特征弧线,导出了ＴＣ移动路径的曲率方程,并对ＴＣ的结构及其变化所引起的ＴＣ路径偏折规律进行了讨论。结果表明,ＴＣ的尺度大小、最大风速及春半径等的变化均能导致路径的偏折,此外,ＴＣ的非对称结构也是路径偏折的重要原因。