热力强迫对台风次级环流的作用

本文利用无量纲的台风次级环流方程,用西太平洋地区11年的综合台风资料,计算了热力因子强迫的次级环流。通过计算,得到主要结论如下: 1.非绝热加热和积云热量垂直混合是主要的热力强迫因子,二者的作用具有同样量级。 2.热量的湍流涡旋通量及积云的热量水平输送作用都比较小。 3.Ekman抽吸与积云热量垂直混合是相互促进,共同发展的。有利于次级环流的增强。     

不同尺度涡旋相互作用对台风的结构和移动的影响

根据大气运动原始方程组导出一个支配台风中心移动的基本方程，方程中包括了非绝热加热，温度场分布，地形与摩擦等各中能影响台风移动的强迫因子。对非绝热加热与水平温度分布的使用所作分析表明，非轴对称的非绝热引导作用可使台风加速、减速或转向运动；温度场上的准区对台风有吸收作用。     

东北太平洋一次强爆发性气旋发展的机制分析

使用FNL Analysis全球格点资料,对东北太平洋一次强爆发性气旋的特殊性进行了分析,发现气旋对其西北部低压系统的吸收合并是其爆发性发展过程中的典型特征,斜压强迫对其快速发展的作用较弱,与西北太平洋爆发性气旋的发展过程存在显著差异。同时,使用Zwack-Okossi诊断方程,从影响爆发性发展的动力和热力因子方面,对其发展机制作了深入的探讨。研究表明,正涡度平流、暖平流和非绝热加热的共同作用使气旋开始爆发性发展,由潜热释放导致的非绝热加热的贡献最大,非绝热加热是其快速发展的主导因子,其中正涡度平流贡献主要来自于中高层,暖平流的贡献主要来自于中低层和高层,而非绝热加热主要发生在中低层,这为东北太平洋爆发性气旋的发展机制提供了一个新的认识。     

一次冬季暴雪过程生次级环流的诊断分析

利用Ｓａｗｙｅｒ－Ｅｌｉａｓｓｅｎ次级环流方程讨论了一次冬季暴雪过程中由地转强迫，非地转强迫以及非绝热加热和总的强迫所引起的次级环流，并指出南北方和上下层次级环流的有利配置暴雪的形成起了促进作用。     

一次冬季暴雪过程锋生次级环流的诊断分析

利用Ｓａｗｙｅｒ－Ｅｌｉａｓｓｅｎ次级环流方程讨论了一次冬季暴雪过程中由地转强迫、非地转强迫以及非绝热加热和总的强迫所引起的次级环流，并指出南北方和上下层次级环流的有利配置对暴雪的形成起了促进作用。     

台风移动规律的研究 Ⅰ.非绝热加热与水平温度分布的影响

根据大气运动原始方程组导出一个支配台风中心移动的基本方程。方程中包括了非绝热加热、温度场分布、地形与摩擦等各种可能影响台风移动的强迫因子。对非绝热加热与水平温度分布的作用所作分析表明,非轴对称的非绝热引导作用可使台风加速、减速或转向运动;温度场上的冷区对台风有吸引作用。      

位涡倾向在Muifa台风路径转折中的应用

利用ECMWF资料诊断分析了位涡倾向方程中的水平平流项和非绝热加热项分别在Muifa台风两次路径转折中的作用。结果表明:第一次路径转折过程中,非绝热加热项的量级比水平平流项小一个量级,水平平流项所表征的外部大尺度环流因素是第一次路径转折的主要原因;第二次路径转向过程由水平平流项和非绝热加热项共同控制,其中水平平流项控制台风的移向,非绝热加热项表征的内部非对称结构对台风转向有抑制作用。     

非绝热加热对锋面次级环流的影响

通过考虑非绝热加热项和摩擦项的原始方程组，取沿锋面方向地转近似，导出一个描写定常锋面次级环流的方程，研究对流加热（ＣＩＳＫ）对锋面次级环流的作用。结果表明；非绝热加热能加强锋生过程，加强锋面环流，使环流宽度变窄，陡度加大。从而从理论上对锋面过程的降水不均匀性给出解释。     

西北太平洋温带气旋爆发性发展的热力-动力学分析

利用天气、位涡分析和导出的Lagrangian型广义Z－O发展方程的诊断分析,考查了两个西北太平洋温带气旋爆发件发展的主要强迫机制和热力一动力空;司结构。结果表明,热力强迫对爆发性气旋发展起主要控制作用,当反映大气斜乐性的Laplacian温度平流、积云对流和湍流加热为主的热力强迫共同作用使地转相对涡度急剧增长时,气旋便出现了爆发性发展,其中积二尺度的对流加热贡献更大。Laplacian绝热冷却、大气向海洋的感热输送和摩擦效应起阻滞发展的作用,也是控制气旋衰亡的主要过程。爆发性发展启动同子因例而异,涡度平流、Laplacian温度平流和Laplacian大尺度加热均可成为主要启动因子。垂直积分平均分布和垂直结构考查进一步佐证了诊断分析的结果,并揭示了气旋爆发性发展过程中一些重要的热力-动力学分布特征。     

热力适应、过流、频散和副高II.水平非均匀加热与能量频散

利用位涡方程和热力适应原理，讨论了因非绝热加热的空间不均匀性导致的大气 动力特征的变化，进一步阐明了副热带地区的深对流凝结潜热加热的垂直非均匀性使副热带高压在中低空出现在热源区以东，在高空出现在热源区以西。在此基础上，深入研究了水平非均匀加热对大气环流的影响。结果表明加热区以北，虽然非绝热加热消失，但存在加热的水平梯度在西风环流的背景下在高低层造成深厚的负涡度强迫。因而高层热源北部边界附近的西风向南偏转进入加热区，造成加热区北部边界及其以北发生次级辐散；低层热源区的南风发生反气旋偏转，汇入加热区外的西风气流中，造成低层加热区北部边界及其以北发生次级辐合。结果该区域产生了垂直上升运动及负的涡度强迫源，对应着异常强烈的反气旋环流。该负涡度强迫源还通过能量频散，在西风带中以Rossby波的形式向中高纬传播，影响中高纬地区的异常环流型。     

EFFECT OF THE THERMAL FORCING ON THE SECONDARY CIRCULATION OF TYPHOONS

A non-dimensional secondary circulation equation for typhoons has been derived and then 11-yr com-positing typhoon data were used to estimate the thermally forced secondary circulation.The main resultshave been obtained as follows:(1)The diabatic heating and Cu vertical heat mixing are major thermal forcing factors.They have thesame magnitude of order.(2)The effects of eddy flux and Cu horizontal mixing of heat are of minor im-portance.(3)Ekman pumping and Cu vertical heat mixing cooperatively work.This feedback process isfavorable for the enhancement of the secondary circulation of typhoons.     

台风低压发展的数值模拟研究——凝结加热廓线的影响

本文用一个同时考虑Ekman抽吸和积云动量输送作用的二维轴对称原始方程模式,就对流凝结加热廓线对台风低压发展的影响进行了数值模拟研究。试验结果表明,对流层中下部有较强加热时,模式台风低压的低压环流发展较快;对流层上部有较强加热时,系统结构更类似于实际台风。在台风低压发展过程中,对流凝结加热廓线也会改变,最强加热可能由对流层中下部向中上层发展和传播,从而,台风低压发展既快、系统结构又类似于实际台风。这样一种过程可能正是热带低压发展为台风的一般过程。      

ALLOCATION DIFFERENCE ANALYSES OF WATER SUBSTANCES DURING TYPHOON LANDING PROCESSES

Based on a successful simulation of Typhoon Haikui (2012) using WRF (Weather Research & Forecasting) model with the WSM6 microphysics scheme, a high-resolution model output is presented and analyzed in this study. To understand the cause of the average gridded rainfall stability and increases after Haikui’s landfall, this research examines the fields of the physical terms as well as the vapor and condensate distributions and budgets, including their respective changes during the landing process. The environmental vapor supply following the typhoon landfall has no significant difference from that before the landfall. Although Haikui’s secondary circulation weakens, this circulation is not conducive to typhoon rainfall stability or increases, although the amounts of the six kinds of water substances (vapor, cloud water, cloud ice, snow, rain, and graupel) increase in the outer region of the typhoon. This reallocation of water substances is essential to the maintenance of rainfall. The six kinds of water substances are classified as vapor, clouds (cloud water and ice) and precipitation (snow, rain, and graupel) to diagnose their budgets. This sorting reveals that the changes in the budgets of different kinds of water substances, caused by the reduced mixing ratios of snow and ice, the water consumption of clouds, and the transformation of graupel, induce increased concentrations of precipitation fallout, which occur closer to the ground after typhoon landfall. In addition, this pattern is an efficient way for Haikui’s rainfall to remain stable after its landfall. Thus, the allocation and budget analyses of water substances are meaningful when forecasting the typhoon rainfall stability and increases after landfall.     

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。     

一次台风倒槽内诱生低压及其暴雨预报的数值试验

利用细网格五层原始方程模式,考虑了大尺度凝结、积云对流、辐射和感热输送等物理过程,对一次台风倒槽内诱生低压及其暴雨进行了数值预报试验,其结果与实际情况比较一致。      

台风网格风场主客观融合技术的应用及评估

针对实际预报工作中,台风主观预报和模式风场客观预报不一致的问题,基于南海台风模式(CMATRAMS)资料、实时台风主观预报资料,采用一种考虑下垫面作用的动力解释应用方法TCwind,得到了能较合理描述台风风场的数学方程组,结合网格预报技术,进行台风主观预报和模式风场的主客观融合,实现了台风风场预报的订正,能为网格预报提供有效辅助。以实时台风主观预报为评判标准,检验评估了2018—2019年西北太平洋所有台风的融合订正效果,发现订正后的台风风场中心能较准确地向主观路径预报调整;台风中心附近最大风速相较模式显著增强,趋近主观强度预报;台风环流风速比模式原始风速增大,风场结构分布相比模式原始风场也更合理。      

风场和热源的垂直分布廓线对台风发展影响的数值试验

本文用柱坐标中原始方程的五层对称模式,讨论了风场垂直切变和热源的垂直分布对台风发生发展的作用。用定常热源做的试验表明台风上层的反气旋环流是台风发展的结果。初始风场的垂直切变不利于台风的发展。台风的发展与热源的垂直分布有很大关系。热源的垂直分布廓线若为下大上小的形式,则有利于台风发展。     

台风内核与外围加热对其强度突变的影响

采用准动量无辐散模式，考虑非绝热加热过程，探讨了加热、惯性稳定度、层结稳定度以及非热成风等物理因子对台风中的重力惯性波强度变化的影响。进而把台风内核与外围的加热过程加以区别，指出要引起内核强度突变不仅要有非线性动力过程，而且要有非线性加热过程；而要引起外围强度突变则要有非线性动力过程以及定常的加热过程。     

用非线性模型研究环境温度场和涡度场对台风发生、发展的影响

本文采用二维板对称高截断谱模式研究了环境温度场和偶度场对台风发生、发展的影响，指出整层平均的环境温度场的水平梯度和涡度场是影响台风重要因子。较强的环境温度汤梯度的作用类似于水平方向不均匀加热场的作用，能造成暖区上升、冷区下沉的热力直接环流，并且温度场的梯度越大，环流越强。对于整层平均的绝对涡度场而言，只有弱的正的平均绝对涡度才有利于台风的维持。