2012年10号台风“达维”强度维持和变化机制分析

通过分析1210号台风"达维"的路径和强度等发现,"达维"以台风强度登陆长江以北首先与副热带高压以及台风"苏拉"有重要关系;其次与动力因子有关,低空急流的风速增大和连通带的变长、环境风垂直风切变减弱、对流层高层的强的辐散中心和对流层低层的强的辐合中心以及对流层低层的正涡度中心变强,这些动力因子的变化导致了"达维"在海上强度的增强或维持;还与热力因子有关,较高的海表温度、对流层低层的水汽通量和水汽通量散度增强,也有利于"达维"强度的增强或维持。     

1010号台风“莫兰蒂”近海强度突增诊断分析

利用常规天气图、卫星云图和雷达回波图及NCEP再分析资料,对1010号台风"莫兰蒂"近海强度突然加强的原因进行诊断分析。结果表明:充足的水汽补充和温暖的下垫面、高空槽东移和副高减弱、台风中心附近增强的正涡度平流、强的低层辐合和高层辐散及适宜的环境风垂直切变是"莫兰蒂"台风近海强度突然加强的主要原因。     

1713号台风“天鸽”近海突变特征及原因分析

使用NCAR/NCEP再分析资料和国家气象中心提供的逐时热带气旋资料,分析了台风"天鸽"的路径和强度特征,并在此基础上分析其近海突变原因,结果表明:(1)22日15时—23日13时为"天鸽"突变的关键时间段,突变第一段为22日15时—23日00时,第二段则为23日09—13时;(2)高海温对"天鸽"的加热作用导致了"天鸽"的近海突变;(3)"天鸽"的两次突变增强后,都伴随有更充沛的水汽输送,这有利于"天鸽"的潜热释放作用增强,进而引起"天鸽"强度突然增大。"天鸽"两次强度突变前,伴随着风垂直切变迅速减小,而突变后,高层出流的突然增大带来风垂直切变的增大;(4)涡度场演变特征与"天鸽"强度突变有着较好的对应关系,其中辐散项引起的低层辐合增强,有利于高层辐散气流的发展,而高层辐散的增强同时又有利于中低层辐合的进一步发展。这种正反馈机制促进了低层正涡度和高层负涡度的积累,引起了台风"天鸽"的强度突变。     

0814“黑格比”和9615“莎莉”移动和强度特点分析

通过对0814强台风"黑格比"和9615台风"莎莉"的移动路径及强度特点分析,结果得出台风受到500 hPa不断加强的大陆副热带高压南侧偏东气流的引导,移速不断加快,而且与台风同向移动增强的副热带高压使台风的移速更快。强劲、持续的越赤道气流输送、对流层高层持续的强辐散以及弱水平风垂直切变都有利于台风显著加强和维持。台风螺旋云带的变化对台风移动趋势有预示作用。     

1522号强台风“彩虹”近海急剧增强特征及机理分析

利用NECP的FNL再分析资料,对1522号强台风"彩虹"在近海急剧增强的特征及机理进行分析。结果表明:"彩虹"强度变化与南亚高压、副热带高压的环流配置存在密切的联系,南亚高压由西部型调整为东部型,并且在我国东部沿海台风中心上方形成一个很强的高压中心,有利于高空辐散的增强,同时500 h Pa副热带高压西伸北抬海上水汽输送加强,为"彩虹"的发展提供有利的环境条件;介于-4~4 m/s弱的200 h Pa和850 h Pa高低层环境风垂直切变是"彩虹"急剧增强的必要条件,并且"彩虹"强度的急剧变化与低层弱的垂直风切变存在显著的滞后相关;台风的暖心结构在台风急剧增强的过程中迅速加强,暖心结构维持较好也是其强度维持的重要因素之一。     

201211号台风“海葵”近海路径和强度突然变化的成因分析

运用天气学和动力诊断方法,结合卫星云图,分析了1211号台风"海葵"在浙江近海移向突然变化、强度爆发性增强的原因。结果发现:大陆暖高东移过程中脊线的转变,西太平洋副高西伸加强北抬,并与大陆暖高合并是促使"海葵"移向转变、移速加快的关键因素。"海葵"进入浙江近海时,弱的环境风垂直切变、强烈的低层辐合和高层辐散、东风急流和西南气流水汽输送的加强、低层正涡度的输入是其得以爆发性增强的主要原因。台风爆发性增强时,卫星云图上表现为:台风环流螺旋度迅速加大,结构密实,有完整清晰的台风眼形成,眼区范围缩小,南北两条水汽输送通道建立,水汽输入云带发展强烈,以及台风水平尺度发展到最大等特征。     

0205号台风"威马逊"北上过程中强度减弱缓慢的原因分析

0205号台风“威马逊”于7月初沿海北上影响浙江舟山。影响浙江舟山时台风中心气压仍有940hPa,在历史同期是少见的。本文初步分析认为,台风在北上过程中强度保持不变的原因是由于台风本身结构规则、尺度大,强而大的台风环流提供了广泛的辐合流入。台风外围深厚的暖湿水汽输送带为台风强度的维持提供了水汽和能量,台风强度维持与低层辐合高层辐散有关,高层辐散同时加剧了低层辐合。涡度场的对称分布,使水汽和能量向台风中心旋转,旋转风动能得以维持。弱的垂直切变和暖洋面的存在也是台风强度维持的原因之一。     

超强台风“威马逊”强度变化条件的诊断分析

通过对台风年鉴基本资料和NCEP 1°×1°格点资料进行分析,总结了"威马逊"在整个生命史内的强度变化,运用天气学和动力学诊断方法,分析了"威马逊"活动的环境场特征,结果表明:"威马逊"在整个生命史内,有3个急剧增强的时刻和1个急剧减弱时刻;中低层的垂直切变与中高层垂直切变与3个急剧增强过程相关性较好,两者的急剧减小对TC的急剧增强有较强的指示意义;"威马逊"的强度变化与总水汽净流入有近似一致的关系,西边界和南边界对台风的加强具有正贡献,东边界和北边界是台风水汽流出的方向;低层的质量净流入较大,高层的质量净流出较强时,表明高低空的配合较好,有利于TC的发展。     

台风“威马逊”（1409）在南海北部急剧增强的环境因子分析

利用ECMWF-interim逐6 h再分析资料、中国气象局台风最佳路径资料和NOAA逐日OISST海表温度等资料,并采用ARW-WRF中尺度数值模式,对1409号台风"威马逊"在南海北部海域急剧增强的原因进行分析和数值敏感性试验。结果表明:低层西南季风气流突然增强和高空东风急流异常偏强的高低空环流的最佳配置,是此次台风在南海北部海域急剧增强的主要动力机制;整层环境风垂直切变较大,而低层环境风垂直切变小,高层出流强、低层水汽充沛,是台风在南海北部海域快速增强过程中所独具的环境特征;南海北部海温异常偏高是造成此次台风猛烈发展并出现登陆极端强度的决定性因子。     

印度洋海温异常对西北太平洋台风的影响及机制研究

基于近40 a NCEP/NCAR再分析月平均高度场、风场、涡度场、垂直速度场以及NOAA重构的海面温度(sea surface temperature,SST)资料和美国联合台风预警中心(Joint Typhoon Warning Center,JTWC)热带气旋最佳路径资料,利用合成分析方法,研究了前期春季及同期夏季印度洋海面温度同夏季西北太平洋台风活动的关系。结果表明:1)前期春季印度洋海温异常(sea surface temperature anomaly,SSTA)尤其是关键区位于赤道偏北印度洋和西南印度洋地区对西北太平洋台风活动具有显著的影响,春季印度洋海温异常偏暖年,后期夏季,110°～180°E的经向垂直环流表现为异常下沉气流,对应风场的低层低频风辐散、高层辐合的形势,这种环流形势使得低层水汽无法向上输送,对流层中层水汽异常偏少,纬向风垂直切变偏大,从而夏季西北太平洋台风频数偏少、强度偏弱,而异常偏冷年份则正好相反。2)春季印度洋异常暖年,西北太平洋副热带高压加强、西伸;而春季印度洋异常冷年,后期夏季西北太平洋副热带高压减弱、东退,这可能是引起夏季西北太平洋台风变化的另一原因。     

盛夏南海台风的结构分析

本文通过对南海台风的结构分析,得到如下几点结果: 1.在低压、台风时期,对流层中上层均具有明显的暖心结构,温度距平值发展期达最大,暖心核高度,后者高于前者。湿度中心位于700hPa。 2.台风范围内对流层的高层和低层分别存在东北风和西南风大值区,东风和南风气流对台风的发生发展起重要作用。 3.南海台风各物理量的水平分布不对称,散度具有10~(-5)S~(-1)的相同量级。涡度随气旋的发展而增强,扰动阶段比强盛阶段中心附近的涡度值约小一个量级。 4.垂直运动随着台风的加深,量级逐渐增大,极值高度升高,在强盛期达到最大值,而且它位于300hPa,垂直运动极值及其所在高度的这种变化在很大程度上反映了积云对流活动的强弱。 5.通过与西太平洋台风的比较,认为对流层高、低层的涡度差和散度差与南海台风发生发展的关系密切。     

相似路径台风“摩羯”（1814）和“温比亚”（1818）影响南通降水差异成因分析

为探讨相似路径台风“摩羯”（1814）和“温比亚”（1818）影响南通降水的差异原因,从天气形势、物理量场等方面进行分析,利用水汽通量、假相当位温、湿位涡、垂直螺旋度等物理量对降水进行诊断,得到以下主要结论：1）两台风移动路径主要受副热带高压和冷空气的影响,副热带高压边缘气流为主要引导气流。两台风均有追随200 hPa辐散中心移动的趋势。2）较强冷空气的侵入、鞍形场中的缓慢移动、强正涡度和强盛上升运动、强水汽输送且低空长时间水汽辐合、大气斜压性增强和风垂直切变增大均是台风“温比亚”造成南通更强降水的原因。3）水汽通量辐合增强,低层正涡度中心、强上升运动,低层假相当位温大值区叠加上空假相当位温梯度带,垂直螺旋度增大与正值发展高度均与台风强降水有明显对应。     

"鸣蝉"台风结构和强度变化特点

2003年第14号台风"鸣蝉"朝西北方向移到24°N以北时,中心气压下降到920hPa,近中心最大风速达60m/s,在沿125°E北上时,强度减弱很缓慢.本文对该台风的移动路径和强度变化进行分析,发现台风主要是在副热带高压和高空槽的引导下移动,路径比较规则.来自热带辐合带的深厚水汽输送通道为台风强度的维持提供了丰沛的水汽和能量.200hPa高空槽前西南急流为台风提供强流出流场.涡度场的对称分布,使水汽和能量向台风中心旋转,低层辐合加强,涡动动能得以维持,有利于台风强度的加强.弱的水平风速垂直切变和暖洋面的加热作用,也是台风维持的原因.     

1822号台风"山竹"的涡旋Rossby波特征分析

采用WRF中尺度模式对2018年22号台风"山竹"进行高分辨率的数值模拟,在此基础上,分析台风的精细动力结构和雨带特征。分析结果发现,台风"山竹"的眼墙处具有低层辐合流入、高层辐散流出的动力配置;台风眼墙附近存在切向风速的高值区和明显的垂直上升区,并且随着高度逐渐向外侧倾斜,同时该处的雷达回波也较强,对流系统较为深厚。然后利用尺度分离方法得到涡旋罗斯贝(Rossby)波的扰动场,进一步分析了台风"山竹"内部的涡旋Rossby波特征。研究发现:1) 1波和2波会同时沿着切向和径向方向传播,2波的振幅明显小于1波; 1波和2波的正涡度扰动大值区基本覆盖强的雷达回波区域,同时伴有较强的对流活动。2)垂直方向上,降水区的涡度扰动呈现出上层为正、下层为负的动力配置时,同时散度扰动的垂直方向也有类似配置时,则会加强对流系统的发展,有利于降水的增强。由此可见,1波和2波扰动的上层辐散下层辐合的动力配置会促使对流系统的加强,同时也会对台风降水的强度和分布有一定的作用。     

1814号台风“摩羯”引发鲁北平原一次罕见龙卷特征

利用常规观测、探空、区域气象观测站、ERA5、多普勒雷达等资料对 2018 年 8 月 14 日台风 “摩羯”在鲁北平原引发的1 个 EF2 级龙卷的环境背景和雷达回波进行分析。结果表明：(1)龙卷发生时台风“摩羯”已减弱为温带气旋并停止编号。(2)低层辐合、高层辐散,上下重叠度较好的急流轴,低空强的垂直风切变和风暴相对螺旋度等,构成龙卷风暴发生的有利环境条件。(3)龙卷母风暴属于小型超级单体风暴,低层反射率因子具有钩状回波形态;在速度剖面上具有龙卷涡旋轴线和小尺度风场辐合特征,对应谱宽剖面上有谱宽大值区。(4)降低雷达系统中气旋探测算法和龙卷涡旋探测算法部分适配参数阈值后,系统提前60 min 给出中气旋特征,提前7 min 给出龙卷涡旋特征(tornado vortex signature,TVS);中气旋顶高、最大切变高度快速上升和下降的过程对应小尺度涡旋的增强和触地,最大切变值骤降对应龙卷快速释放能量。     

0604号强热带风暴造成异常降水的内在因由

2006年0604号强热带风暴"碧利斯"(Bilis)在移动路径上与1961年6120号超强台风(Lorna)非常相似,但0604号强热带风暴所造成的降水却远远超过6120号超强台风。此次0604号强热带风暴之所以能经历长途的、长时间的强降水,其根本原因在于高空北风层的降低和急流轴左侧风速梯度最大处,促使中低压发展,使热带低压在西南移的过程中,不仅没有减弱填塞,相反得到补充发展。另一关键原因是对流层中低层为正涡度辐合上升区,而对流层高层为辐散区,致使产生了强烈的抽吸效应,对流云团得到发展,从而产生持续性暴雨。     

台风“海马”对吕宋海峡附近暖涡的影响及其动力机制

台风和海洋涡旋相互作用,对台风路径和强度的预报和预警具有重要的意义。本文根据2016年第22号超强台风"海马"登陆前后在吕宋海峡附近海域的水文要素现场观测,结合卫星遥感资料,分析了台风过境前后位于吕宋海峡北部的中尺度暖涡内海洋物理要素的分布及其对台风的响应特征。结果表明,处于台风边缘的暖涡并没有因为台风过境产生的强冷抽吸作用而被削弱;反而因台风边缘产生的较强的负风应力旋度异常,导致此区域上层暖海水辐聚下沉、混合层厚度增加,从而增强了该暖涡。台风过境前后,暖涡内热含量的变化也证实了该涡旋的增强。而离台风中心较近的暖涡,则受到强的正风应力旋度产生的冷抽吸作用而被削弱。此次观测研究丰富了台风和涡旋的相互作用物理机制探索,为台风预测预警提供了现场观测数据支持。     

台风中位涡收支的诊断研究

许多天气分析专家指出,台风发生发展需要有暖的洋面、弱的风速垂直切变和对流层低层的初始涡旋(低压)[1,2],在动力学研究中,柳井曾指出水汽凝结释放潜热对台风发生发展起有重要作用[3],Charney和Eliassen又进一步提出低层辐合和Ekman-CISK理论,这是目前对台风发生发展机制最好的物理解释.     

基于简单台风模型的台风“海马”强度变化机制研究

台风强度预报误差较大,相关物理机制有待深入研究。针对台风“海马”个例,利用台风最佳路径数据集和欧洲中心再分析资料设定台风特征参数,使用基于海-气相互作用理论的简单台风模型对台风“海马”进行数值模拟,并针对焓交换系数与拖曳系数比值开展敏感性试验。控制试验结果表明,在台风的成熟期,台风的切向动能主要存在于眼壁外侧的云下层和对流层中下层,而径向动能主要集中在对流层上部和眼壁外侧的云下层,这些结果描述了台风成熟期的基本特征。敏感性试验表明,当海洋表面焓交换系数与拖曳系数的比值增大时,台风的主级环流与次级环流明显增强,台风边界层的平均径向风速度分布更趋向中心,且风速明显增加,同时,垂直上升速度增加,台风切向动能明显增加,台风强度增强。研究结果有助于理解海气交换对台风强度的影响。     

超强台风桑美(0608)在残涡卷入后突然增强的数值模拟

利用中国气象局整编的CMA-STI热带气旋最佳路径数据集和NCEP/NCAR再分析资料,对2006年超强台风桑美(Saomai)在我国近海的突然增强过程进行诊断分析,结果表明:在Saomai突然增强过程中,总涡度收支在高层首先开始增加,接着中层涡度开始增加并逐渐向低层伸展,当高层涡度由增大转为减小,中低层涡度都转为增大时,Saomai趋于突然增强。在Saomai突然增强过程中,在对流层中低层,涡度平流项贡献最大,这与同期活动在西太平洋洋面上Saomai西侧的热带气旋宝霞(Bopha)有密切联系。进而利用中尺度模式WRF_ARW V 3.3进行数值模拟,结果表明:在Saomai西侧,Bopha的气旋性环流并入Saomai后,Bopha减弱而Saomai突然增强,Bopha残涡(remnant)正涡度带的卷入是Saomai在我国近海突然增强的重要原因。