台风"麦莎"移动路径和影响山东的降雨分析

利用常规气象资料,对台风“麦莎”的移动路径以及影响山东的降雨进行了分析。结果表明:制约台风移动的大尺度环流系统主要是西太平洋副热带高压;台风造成的暴雨区域主要在台风中心北部和东北部,水汽通量辐合区、涡度场、散度场以及θse场都与暴雨区有较好的对应关系。     

台风“麦莎”路径东折分析及NWP产品检验

本文利用气象常规资料、NCEP／NCAR再分析资料和数值预报产品（NWP）资料对0509台风“麦莎”路径两次明显东折（7日11时和8日23时）的原因进行了分析，并对NWP产品对麦莎路径的预报结果进行了检验。结果表明：麦莎路径主要受西太平洋副热带高压（副高，下同）与西风带环流的影响，两次明显东折与西风带环流的经、纬向调整及副高由块状变为带状有关；“副高南落”指标和广义李雅普诺夫稳定度判据中J22的符号分别对应了麦莎的两次明显东折；麦莎中心气压和风力变化与台风的两次明显东折有很好的对应关系。另外，T213资料的涡度和位温预报场对台风的两次明显东折有一定的指示意义。NWP产品24h内对台风路径的预报效果较好，但对台风的第二次东折预报较差。     

台风"麦莎"路径东折分析及NWP产品检验

本文利用气象常规资料、NCEP/NCAR 再分析资料和数值预报产品(NWP)资料对0509台风"麦莎"路径两次明显东折(7日11时和8日23时)的原因进行了分析,并对 NWP 产品对麦莎路径的预报结果进行了检验.结果表明麦莎路径主要受西太平洋副热带高压(副高,下同)与西风带环流的影响,两次明显东折与西风带环流的经、纬向调整及副高由块状变为带状有关;"副高南落"指标和广义李雅普诺夫稳定度判据中 J22 的符号分别对应了麦莎的两次明显东折;麦莎中心气压和风力变化与台风的两次明显东折有很好的对应关系.另外,T213 资料的涡度和位温预报场对台风的两次明显东折有一定的指示意义.NWP 产品24 h内对台风路径的预报效果较好,但对台风的第二次东折预报较差.     

一种北上台风路径预报方法

根据气象台实际业务需要，对历年北上台风路径进行分析总结，从天气学角度分析了台风未来路径与对流层上层温度场（或厚度场）的关系，目的是解决北上台风路径预报问题，并对2005年9号台风“麦莎”做了检验，提出台风的趋暖运动是对流层上层增暖现象，对流层上层增温极值曲线是台风未来的移动路径。     

2007号台风“海高斯”的多尺度能量分布及转化特征分析

2020年第7号台风“海高斯”在广东省造成大风、暴雨灾害,细致研究其多尺度能量分布及转化特征有助于更好地认识和防御类似的台风灾害。运用WRF模式对台风“海高斯”进行了数值模拟,使用Barnes滤波方法将模拟结果分离为大尺度背景场(> 2 000 km)、α中尺度系统(200～2 000 km)、β中小尺度系统(<200 km)等三个尺度分量,分别计算三个尺度动能、有效位能的分布及变化。结果表明：(1)台风“海高斯”活跃期内,大尺度背景场动能先增加后稳定,α中尺度动能先增加后减少,β中小尺度动能变化不明显。动能的主要来源是有效位能的转化及气压梯度力做功,主要去向是水平输送及跨尺度转化。三种尺度动能主要分布于对流层低层。(2)大尺度背景场有效位能有两次先增加后减少的过程,α中尺度和β中小尺度有效位能先增加后减少。有效位能的主要来源是非绝热加热,主要去向是转化为动能和水平输送及跨尺度转化。三种尺度有效位能主要分布于对流层高层。(3)台风“海高斯”能量转化区域主要为距台风中心200 km以内台风眼壁及中心密集云盖区域对流层上层、距台风中心200—700 km台风外围区域对流层上层、...     

台风异常北上时期的天气和次天气尺度环境场特征

本文利用一个空间滤波器、将台风环境场分解为天气和次天气尺度。在此基础上，对两个异常北上的台风路径（8211号台风（Cecil）和8305号台风（Abby））进行诊断分析。结果表明:台风异常北上时期出现在天气尺度环境场发生环流调查过程中，在500 hPa高度场上，台风异常北上时，表现出向着次天气尺度扰动中心传播方向移动的趋势，在天气尺度环境场作用明显减弱时期，这可能是导致台风路径异常的重要因素；同时，在动能场上，台风则表现出向着正值的次天气尺度动能制造区伸展方向移动。     

台风“梅花”路径转折期间的结构特征分析与模拟

利用多种资料对2011年第9号热带气旋“梅花”的两次路径转折过程进行诊断分析和数值模拟,结果表明:副热带高压、中纬度槽和越赤道气流等外部大环境场的变化对路径转向有影响,第一次路径转折期间,眼墙和螺旋云带分布变化不大;第二次路径转折前后,台风眼墙从双眼墙结构演变成明显的非对称结构,台风眼区发生了眼墙置换与合并,以及螺旋云带与眼墙合并过程。机制的定量分析表明:第一次转向期间,环境风场的纬向和经向分量对引导气流的贡献在83%以上,表明外部环境风场对其路径转向的影响较大,内部的风暴尺度风场对其路径转折的影响程度较小;第二次转向期间,风暴尺度场的纬向分量对引导引流贡献的百分比从23%上升到36%,经向分量对引导引流贡献的百分比介于35%~47%之间,表明内部非对称结构与外部大尺度环境流场对第二次路径转折都有影响。     

赤道辐合区中多台风期大尺度和台风尺度的动能收支及其相互作用

本文选了两例西太平洋赤道辐合区中同时有3个台风发生发展的多台风过程,采用滤波法分离出大尺度场和台风尺度场,并建立了完整的包括大尺度平均动能、扰动动能,台风尺度的平均动能、扰动动能收支方程,最后做了各种动能收支计算.结果发现:对于这种条件下台风尺度扰动的发展,大尺度动能转换的贡献不足20％,其发展动能主要是从比台风尺度小的短波尺度中获得.也就是说,在热带短波是台风尺度和大尺度的动能源.     

多普勒雷达资料循环同化在台风“鲇鱼”预报中的应用

高分辨率的中尺度预报模式ARPS及其3DVAR/云分析系统,针对2010年登陆福建的超强台风“鲇鱼”,研究对流可分辨尺度下,每1h循环同化沿海新一代多普勒雷达网资料分析、研究对台风初始场和预报场的改进作用.结果表明:单独同化雷达资料可显著改善初始场中的台风内核区动力和热力结构,以及台风强度和位置,进而提高18h台风强度、路径和降水预报,但预报路径和降水分布与实况仍存在差异.在雷达资料同化基础上加入常规观测资料,对初始场中台风内核区结构改进不大.但在显著调整大尺度背景场,从而进一步减少台风路径预报误差,能准确预报出福建沿海两个强降水区域的位置和强度.总体而言,雷达资料同化主要提高台风结构分析,而常规观测资料同化主要改善环境场分析,两者有效结合使得预报结果和实况最为接近.     

冷空气入侵对0509号台风“麦莎”变性的作用

利用地面和高空的实况观测资料、NCEP／NCAR再分析资料以及FY-2C卫星云图资料,并通过中尺度Barnes滤波和物理量诊断分析,对台风“麦莎”变性过程进行研究。采用非静力平衡的中尺度模式MM5（V3．7）对“麦莎”北上变性,影响京津地区降水的全过程进行了60h模拟。结果表明：“麦莎”登陆北上过程中,西北侧冷空气先随着“麦莎”环流由北向南旋转,尔后冷空气又从台风低压中心的偏南侧向北侵入,逐步侵入“麦莎”暖心结构;在垂直方向上,对流层中高层不断有系统性的冷空气倾斜向下补充,冷空气从对流层低层侵入台风环流,最终使“麦莎”变性。在接近华北地区时,“麦莎”云系发生分裂,偏西侧云系的出现和发展与低层850hPa流场上中尺度辐合线的产生密切相关,其中冷空气的作用显著。     

麦莎台风登陆后能量过程与水汽供应的诊断研究

对0509号台风"麦莎(Matsa)"登陆后长时间维持并轻度加强的过程进行了诊断研究,此过程涉及到多种因素.位涡分析表明,当中纬度西风槽东移,该槽底部分裂出的一个较小的正位涡中心与"麦莎"合并使"麦莎"的涡旋动能增强,而在9日之后"麦莎"与槽主体合并的阶段,槽区主要的正位涡中心与"麦莎"融合.动能收支分析发现,"麦莎"登陆北移过程中,高层的无辐散风穿越等高线将位能转换为动能这一过程较"麦莎"的整体加强为早,而辐散风是低层动能的主要来源.中低层天气尺度系统为积云对流的发展提供动能,而积云对流释放潜热又为高层动能的维持提供了帮助.将"麦莎"与北美"Agnes"飓风比较后发现,"麦莎"加强程度比"Agnes"较弱的原因之一,是高层的无辐散风把台风环流内的动能向环境输出,而"Agnes"飓风则是环境区有大量动能向台风环流区输送.分析水汽来源可知,在"麦莎"登陆期间及其后副热带和热带的两条水汽通道同时或分别为"麦莎"的积云对流提供了足够的水汽供应.     

对台风麦莎(2005)的熵流特征初步分析

根据热力学第二定律推导出熵平衡方程,并在数值模拟输出结果的基础上利用熵平衡方程中的熵流项来分析2005年台风"麦莎"发生、发展和消亡各阶段的熵流特征.(1) 从对流层的低层到对流层的高层,台风中心附近的熵流分布会逐渐由负熵流占优势互补趋向于以正熵流为主;(2) 对流层中层500 hPa的负熵流分布显示出,随着台风的强度加强(减弱),台风中心附近的负熵流强度也会随之加强(减弱);(3) 台风中心附近的负熵流分布和强度特征对于台风强度和未来移动路径有一定的指示意义.     

对“麦莎”路径及造成黄渤海域大风浪的数值模拟

2005年9号热带风暴“麦莎”8月8R凌晨开始影响大连,到10R过程完全结束,历时近两天,不仅造成了暴雨（局部大暴雨）天气,而且大连海区出现最大风力8-9级、阵风11级的大风。此时适逢天文大潮高峰期,渤海和黄海北部海域出现4m以上的浪高,形成了风暴潮。利用MM5模式和第三代浅水波浪数值预报SWAN模式,对“麦莎”的移动路径以及“麦莎”造成黄渤海域的强风场、强浪场进行模拟,结果与实况基本一致,并且通过模拟,对缺少资料的海面风场、浪高场有更全面的了解。     

台风麦莎与赤道穿透对流云团的初步比较分析

利用TRMM卫星的测雨雷达、微波成像仪、可见光和红外扫描仪资料详细分析比较了麦莎台风和位于南海南部的赤道穿透对流云团(EPCC)的云高以及降水结构特征.首先,对热带地区对流层到平流层的过渡带(TTL)以及进入TTL的穿透对流云团进行了阐述和定义.然后,分析对比了赤道穿透对流云团和台风麦莎不同生命史阶段的云高、降水结构特征,分析对比结果表明:(1)在强降水区:麦莎台风和EPCC的云顶上部均出现了冰粒子散射现象,但EPCC的散射强度强,微波亮温值均低于180 K,并且其雷达云高和红外云顶亮温云高相差较大、云顶亮温曲线平缓.(2)EPCC的深对流数量四分比、穿透对流数量百分比、尤其是穿透对流数量占深对流数量比,都比麦莎台风各阶段的高;在麦莎台风和EPCC(10-20 km)云体中大部分云高集中在10-12 km,但EPCC(10-20 km)的云高谱相对具有连续性、相对较宽.(3)麦莎台风以层云降水为主,对总降水量的贡献中也是从云降水贡献大,但是EPCC中却是对流性降水的贡献大,且EPCC对流降水与层云降水的像素数量比值和降水量比值也比麦莎台风的3个时次都高.(4)EPCC的降水廓线深度无论是从云降水还是对流降水都比麦莎台风深,层云廓线深度达11 km,对流廓线深度达18 km.另外,从EPCC的穿透对流数量百分比比麦莎台风多,层云、对流降水廓线比麦莎台风深这几方面,一定程度上说明了EPCC的局部垂直对流强度比麦莎台风强.     

A Study on Typhoon-Induced Rainfalls over Beijing: Statistics and Case Analysis

Based on the Shanghai Typhoon Institute (STI) Typhoon Year Book and typhoon precipitation data, Japan Meteorological Agency satellite TBB data, and National Centers for Environmental Prediction (NCEP) reanalysis data, the climatic characteristics of rainfalls in Beijing associated with typhoons were analyzed for the period 1949–2006, and two typhoon cases with remarkable differences in rainfall intensity over Beijing were compared and diagnosed. The 58-yr statistical results show that rainfall events associated with typhoons occurred in Beijing about once every three years during June–September. These typhoons were mainly active in the region 20?–50?N, 109?–128?E and most of them moved northwestward while the others turned to the northeast. The typhoon rainfall over Beijing in general sustained for 2–5 days. Typhoon centers were usually located in the areas from Jiangxi to Anhui, the Yellow Sea, or near Beijing, when rainstorms occurred over Beijing. Case study indicates that the 2-day torrential rainfall event that happened in Beijing in 1984 was due to the interaction between Typhoon Freda (8407) and a westerly trough, while only a medium-strength rainfall event occurred in Beijing in 2005 in spite of the dominating cyclonic circulation of Typhoon Matsa (0509) directly over Beijing. It is found that both Freda and Matsa underwent extratropical transition and possessed an asymmetric structure. The rainfall difference was caused by the fact that Beijing was located in different convective development areas of the two typhoons. On the other hand, the lifting conditions were different although plentiful atmospheric moisture and convective unstable energy existed over Beijing during both events. The ascending motion of warm southerly in Beijing was stronger and deeper and a larger vertical wind shear was associated with Typhoon Freda. However, the lifting of water vapor was restrained by the descending motion of northerly cold airflow in Beijing under the impact of Typhoon Matsa. Besides, it is also found that topography played an important role in the typhoon rainfall over Beijing.     

IMPACTS OF TWO TROPICAL CYCLONES EXPERIENCING EXTRATROPICAL TRANSITION DURING NORTHWARD PROGRESSION ON THE RAINFALL OF LIAODONG PENINSULA

Both of Typhoon Winnie (9711) and Matsa (0509) underwent an extratropical transition (ET) process when they moved northward after landfall and affected Liaodong Peninsula. However, Matsa produced half as much rainfall as Winnie, although it struck Liaodong Peninsula directly while Winnie passed through the Bohai Sea. The relations between the ET processes and the precipitation over Liaodong Peninsula are examined. The result shows that the precipitation difference between Winnie and Matsa was closely related to the interactions between the westerly systems and typhoons during their ET processes. Winnie was captured by the upper westerly trough and then coupled with it when moving to the mid-latitudes, and the positive anomaly of moist potential vorticity (MPV) was transported downward from the upper troposphere over the remnant circulation of the tropical cyclone (TC). It was favorable to the interaction between tropical warm and wet air and westerly cold air, causing convective cloud clusters to form and develop. The rain belt composed of several meso-β cloud clusters over the Liaodong Peninsula, resulting in heavy rainfall. On the other hand, Matsa did not couple with any upper trough during its ET process and the positive anomaly of MPV in the upper troposphere and its downward transfer were weak. Only one meso-β cloud cluster occurred in Matsa’s rain belt during its ET process that tended to lessen rainfall over Liaodong Peninsula.     

基于条件非线性最优扰动的目标观测中瞄准区 不同引导性变量的影响试验研究

基于GRAPES区域业务预报模式,采用一种快速算法计算出来的条件非线性最优扰动对实际台风个例麦莎(No.0509)开展了目标观测研究,应用数值模式,进行一系列的敏感性试验,讨论了与目标观测设计相关的一些问题,包括确定瞄准区时使用不同的引导性变量对目标观测效果的影响、及瞄准区范围变化对预报效果的影响。文中分别以提高麦莎在检验区(20.125°—35.3125°N,116.8125°—129.75°E)内的24 h海平面气压预报和24 h累积降水量预报为目的,基于条件非线性最优扰动使用了3种不同的引导性变量寻找敏感区(又称瞄准区),对这些敏感区的分布特点和有效性进行了比较和讨论。试验结果表明,在使用的3种引导性变量中,用不同的引导性变量识别的敏感区是有差别的,总体上说,文中使用的3种引导性变量识别的瞄准区对提高预报都是有效的,特别是第2和第3种的效果更好些,且两者识别的瞄准区常显示出类似的特点。文中进一步针对检验区内24 h累积降水量预报误差问题,将前面确定的瞄准区范围扩大相同的幅度,讨论瞄准区范围变化对改进预报的影响。试验结果表明,增加瞄准格点数,有可能使预报效果得到改善,但是试验结果同时也暗示了单纯靠扩大瞄准...     

ENTROPY FLOW CHARACTERISTICS ANALYSIS OF TYPHOON MATSA (0509)

The evolution of Typhoon Matsa (0509) is examined in terms of entropy flow through an entropy balance equation derived from the Gibbs relation, according to the second law of thermodynamics. The entropy flows in the various significant stages of (genesis, development and decaying) during its evolution are diagnosed based on the outputs of the PSU/NCAR mesoscale model (known as MM5). The results show that: (1) the vertical spatial distribution of entropy flow for Matsa is characterized by a predominantly negative entropy flow in a large portion of the troposphere and a positive flow in the upper levels; (2) the fields of entropy flows at the middle troposphere (500 hPa) show that the growth of the typhoon is greatly dependent on the negative entropy flows from its surroundings; and (3) the simulated centres of heavy rainfall associated with the typhoon match well with the zones of large negative entropy flows, suggesting that they may be a significant indicator for severe weather events.     

台风麦莎的正压特征波动结构及其稳定性

利用中尺度WRF模式对2005年8月西北太平洋台风麦莎（Matsa）进行了精细的数值模拟。使用模式输出资料,对正压浅水方程组进行了数值差分计算,分析它在最大强度时刻的正压特征波动结构和稳定性。结果表明,台风麦莎内部包含有沿逆时针方向传播的重力惯性外波和涡旋Ross-by波,两种波动的结构和稳定性存在显著性差异。前者主要存在于台风外围,增长率随波长的减小而增加,台风外围的波动相速度为48．9～68．5m／s;后者主要位于距离台风中心200km内,表现为3波最不稳定,半径100km处相速度约为5m／s。此外,重力惯性外波的扰动风场与高度场基本相垂直,扰动散涡比值大于3倍,甚至达到10＾3倍,运动以辐合、辐散为主;涡旋Rossby波的扰动风场基本平行于高度场,扰动散涡比值为10＾-1～10＾-2,涡旋运动是其主要运动,与内螺旋雨带沿着切向圆周方向的传播具有密切关系。     

台风“麦莎”的强度对台风前部飑线发展过程影响的研究

对2005年8月5日16时(UTC,下同)至6日00时发生的一次台风前部飑线过程进行了数值模拟,分析表明:台前飑线在母体台风和副高之间的湿区生成。台风为这次台前飑线过程提供了有利的条件,包括强的低空急流输送充沛的水汽,强的不稳定环境产生大的对流有效位能以及强的地表辐合,使得初始的离散的对流单体组织发展形成台前飑线。成熟时期的台前飑线虽然比中纬度和热带飑线的变压强度小,但是具有更强的低层暖湿空气入流,中层的入流范围也更加宽广。敏感性试验结果表明:台风强度越强,其台前飑线的回波强度越强,移动速度更快,生命史也更长。强台风使得低空垂直风切变更大,有利于台前飑线的生成和发展,在台前飑线发展成熟后,低空垂直风切变强度减小,不利于台前飑线的维持,加之低空水汽输送的减少,使其逐渐趋向衰亡。