"尤特"台风路径摆动与预报对策

"尤特"台风是2001年对广东地区造成重要影响的热带气旋,它在移近菲律宾前后,路径出现了明显的摆动.本文分析了"尤特"台风期间的天气形势和移动路径的摆动特征;同时通过分析经过菲律宾东北部的西行台风及南海北上台风摆动路径的重要特征,总结影响我省的西太平洋地区台风移动的摆动特点;最后讨论了具有摆动路径台风的预报服务的对策,表明了重视台风移动路径摆动性对改善预报服务具有重要意义.     

双台风相互作用的数值研究

无基本气流的情况下，应用无辐散正压模式对初始呈西北-东南等方位的双台风相互作用进行数值研究，探讨了非对称理论在双台风相互作用中的应用。试验结果表明：双台风的运动特征能够运用非对称理论进行解释；非对称流函数场中，通风气流分别控制着双台风的移动，同时双台风的移动对其对应的非对称结构具有反作用。试验还表明，台风非对称结构内小尺度涡旋的强度及其绕台风中心逆时针旋转的快慢与台风路径的摆动关系密切：模式可以模拟出台风逆时针打转、“蛇形”摆动等异常移动路径。     

试用陀螺规则进动原理讨论洋面上台风路径的摆动

本文以台风的卫星云图图形为着眼点,视台风为一个作宏观旋转的圆盘状云陀螺,从而将陀螺仪规则进动的原理直接运用在台风运动上,定性地讨论台风路径摆动的现象。一、台风“云陀螺”的移动角速度——轴的倾斜我们讨论的理想对象是:洋面上,发展成熟的台风,其卫星云图呈现为一个完整的圆形云盘,圆形云盘具有一定的体积、一定的形状,作宏观旋转,故定义为“云陀螺”。云陀螺是悬空的,其“载体”是环境气流。各层台风中心的连线定为云陀螺的旋转轴即形体轴。     

台湾岛和台湾海峡地区台风和伴生低压相对运动规律初探

本文根据1949—1987年有关的台风资料,研究台湾岛和台湾海峡地区台风和伴生低压相对运动规律。台风和伴生低压相互旋转,气旋式和反气旋式各占一半。利用它们所处的方位,可以定性判别旋转方向。气旋式的旋转角度与两者初始距离、强度、方位关联较好,台风和伴生低压的相互作用对它们的路径有影响,有2/3的路径产生突变,这些变化是:台风有折加速,互旋左折减速,伴生低压发展取代台风。      

有限区域流函数和速度势的计算及其在台风中应用

在Endlich提出求解旋转风和辐散风基础上,本文给出了直接利用风场迭代计算流函数和速度势的方法,该方法不但能求解流函数和速度势,还可将原始风场直接分解为旋转风和辐散风。此方法在有限区域中,能大大降低边界条件对计算结果的影响,不仅能计算准确的涡度和散度,还能很好的重建原始风场。采用此方法,对"0808"号台风"凤凰"进行了诊断分析,得到了台风不同时期的流函数和速度势、旋转风和辐散风。结果发现在台风的不同时期,流函数与高度场相似,可用其低值中心来分析台风移动路径和强度的变化,速度势存在高值区,其中心与高度场低值中心不吻合;旋转风的涡旋中心也可用来反映台风中心,台风南侧辐散风较大,故可用来反映南方水汽供应对台风发展、成熟、衰退的影响。     

台风蛇行摆动路径的成因分析

本文从台风运动方程一般解的形式,导出了台风产生自由蛇行摆动的判据,提出了台风自由蛇行摆动的成因是台风内力、台风的初始速度和环境气压场作用于台风整体的平均气压梯度力三者共同作用的结果.并指出在某些特定条件下,其摆动仅由台风内力所致.最后通过二个实例的拟合计算予以证明.     

双台风涡旋运动及其相互作用的数值研究

本文采用正压原始方程模式对不同强度、间距和基本气流条件下的双台风涡旋作了一系列数值试验,试验结果表明:在无环境风场条件下,双台风在某一临界距离内作明显的相互旋转运动,这个临界距离是随台风强度以及风场分布的特征而改变的。双台风有明显的相互吸引作用的临界距离远小于相互旋转的临界距离。双台风相互旋转速率与台风强度成正比、与台风切向风速向外减小率和台风中心的间距成反比。均匀的环境气流对双台风相互作用影响甚微,但有了基本气流以后,两个台风对基本气流的扰动具有不同敏感性。在西风基本气流中,西台风移动稳定而东台风移动稳定性差。在有切变的环境气流中,台风运动既受环境气流的平流作用也受β效应作用和台风相互作用,当台风中心间距大于相互旋转的临界距离时,主要受环境气流和β效应作用。此外,本文还把试验结果与西北太平洋的台风统计资料作了比较,並讨论了试验结果对预报的启示。     

台风的内力

本文给出了台风内力的新定义及其表达式。指出台风的内力是由台风区域内空气相对于台风移动的相对速度和上升运动产生的,其大小和方向决定于这种相对速度和相对加速度的非对称结构、台风的发展情况、上升运动速度和柯氏力随纬度的变化。文中还求得台风在内力作用下移动路径的表达式。从而可以看出台风在内力作用下极为复杂的曲线运动,这种运动是在惯性振荡的基础上叠加上由内力作用引起的波动。当内力为常数的情况下,台风在内力作用下的移动为振幅不同而周期相同的正弦波和余弦波叠加而成的摆动。     

台风"玛姬"(9903)数值模拟试验

通过对台风“玛姬”(9903)个例进行数值模拟,探讨了海温和地形作用对台风“玛姬”(9903)路径的影响,分析了环境气流、台风非对称结构与台风移动路径之间的关系。结果表明：海温对台风“玛姬”(9903)路径有一定的影响,地形作用对台风“玛姬”(9903)路径的影响不可忽视,台风非对称结构对9903号台风异常路径的作用非常重要。     

82年CHCIL台风(8211)加强和路径的分析

8211(CECIL)是一个近海发生,突然加强,长距离缓慢北上的台风。本文仅就这台风的突然加强和这一特殊路径进行分析。 位于台风中心附近一条东、西向的风的垂直切变零线和一组强烈的对流云体是台风突然加强的必要条件,在实际预报中可作为定性判断台风是否突然加强的判据之一。应用TOPEX手册中的T指数可对台风的24小时强度变化作出定量预报。 台风处于周围引导气流很弱的气压场中时,台风的内力作用就不能忽略。台风北侧的副高脊线不断北抬,台风就易缓慢北上。本文通过对8211台风在9日12Z—12日08z出现的蛇形北上路径的计算,对北上蛇形路径的成因予以一种解释。     

我国台风路径业务预报误差及成因分析

利用2005 2009年中国气象局(CMA)提供的西北太平洋(包括南海)台风路径业务预报资料,比较了各类型台风路径、台风登陆位置及登陆时间的预报误差,登陆台风不同阶段以及华东登陆和华南登陆台风的路径预报误差。结果表明:CMA在2005 2009年的路径预报水平与1999 2003年的相比有了显著提高。平均南海台风预报误差大于西北太平洋。异常路径台风主要出现于南海,三个预报时效(24、48和72 h)异常路径的预报误差平均都小于正常路径。将登陆台风分为远海、登陆期间和登陆后三个阶段,显示登陆期间台风预报误差最大,同一阶段华南登陆台风的预报误差大于华东登陆台风。台风登陆位置在24、48和72 h预报时效的平均预报误差分别为71.1、122.6和210.6 km,48和72 h台风实际登陆时间有70%早于预报时间,平均分别提早8和12 h。比较大尺度引导气流与台风移动的偏差及24 h路径预报误差,得到南海三种典型登陆台风路径的大尺度引导气流与台风移动的偏差及其与路径预报误差的关系不一样,即误差成因不同。南海倒抛物线型的大尺度引导气流与台风移动的偏差最大,其预报误差最小;西一西北型的大尺度引导气流与台风移动的偏差最小,其预报误差最大,可能与大尺度环流预报准确性差有关。登陆华东的预报误差小于登陆华南台风的预报误差,这与台风登陆华南时其大尺度引导气流和台风移动的偏差大于登陆华东的台风有关。     

西北太平洋台风活动与大气季节内振荡

本文综合介绍了大气季节内振荡与西北太平洋台风活动关系的最新研究结果。主要内容是:大气MJO的活动对西北太平洋台风的生成有比较明显的调制作用,在MJO的活跃期与非活跃期西北太平洋生成台风数的比例为2:1;而在MJO活跃期,对流中心位于赤道东印度洋(即MJO第2～3位相)与对流中心在西太平洋地区(即MJO第5～6位相)时的比例也为2:1。在MJO的不同位相,西太平洋地区的动力因子和热源分布形势有很明显不同。在第2～3位相,各种因子均呈现出抑制西太平洋地区对流及台风发展的态势;而在第5～6位相则明显促进对流的发生发展。这说明MJO在不断东移的过程中,将影响和改变大气环流形势,最终影响台风的生成。对多台风年与少台风年850 hPa的30～60 d低频动能距平合成分析表明,在多台风年有两个低频动能的大值区,其中最显著的是低频动能正异常位于菲律宾以东15°N以南的西北太平洋地区,此区域正好为季风槽所在的位置。而少台风年的情况与多台风年相反,从阿拉伯海东部经印度半岛、孟加拉湾一直到我国南海地区,都是低频动能的大值区,最大的低频动能中心位于印度半岛和我国南海南部;而菲律宾以东的西北太平洋是低频动能的负距平区,季风槽偏弱,对台风生成发展不利。200 hPa速度势场清楚表明,多台风年(少台风年)在菲律宾以东的西北太平洋上表现为高层辐散(辐合),增强(减弱)该地区的上升气流,有利于(不利于)台风的生成。大气季节内振荡(ISO)对西北太平洋台风路径影响的研究表明,大气ISO)流场对台风路径预报有重要参考意义。其结果表明,台风生成时850 hPa低频气旋(LFC)的正涡度带(特别是最大正涡度线)走向往往预示着台风的未来走向;200 hPa的低频环流形势对台风的路径也有一定的指示作用,与200 hPa低频反气旋(LFAC)相联系的200 hPa强低频气流对台风起着引导气流的作用。     

EXPERIMENTAL STUDIES WITH AN OPERATIONAL NUMERICAL MODEL FOR PREDICTION OF TYPHOON TRACKS OVER THE SOUTH CHINA SEA REGION

Experiments for short range forecasting of typhoon tracks over the South China Sea Region were carried out using limited-area numerical model recently developed by the authors.Due to the shortage of sounding data over the sea, typhoon circulations are usually obtained incompletely from objective analysis, or with significant deviation of the centre from reality.Therefore a set of schemes for typhoon initialization are proposed here to construct a bogus typhoon with the circulation being consistent with the physical processes included in the limited-area model.Based on the schemes bogus data over the model grids are created and analysed together with conventional observational data.Then the normal model initialization scheme is issued to further modulate the model typhoon with the numeriCal modeel.Some experiments of sensitivity in various aspects are conducted for further improvement of typhoon track predictions.The experimental results for a number of typhoon landing in southern China in 1993 and 1994 shows that the limited-area model is capable of predicting typhoon tracks in the southern China region.     

越赤道气流ISO特征在台风季节预报中的可行性研究

越赤道气流作为南北半球物质、能量和水汽的输送通道,它的季节内变化引起台风水汽源变化,影响台风的生成频数和路径。该文研究了越赤道气流ISO特征在台风季节预报中的可行性。台风路径在传统的分类基础上细分为7种,对不同路径的台风所对应的低频流场进行超前和滞后合成,发现不同台风路径对应着不同的低频越赤道气流通道,低层20°N附近的低频气旋外围气流总是预示着台风路径未来的走向。低层低频流场的演变表明,越赤道气流的振荡周期为准40 d,它的ISO特征影响低纬地区的低频气旋的位置和强度,进而影响台风路径。高层低频流场刚好与低层反向,越赤道气流不再是以通道出现而是呈现区域特征。越赤道气流ISO特征可以作为台风季节预报的参考量之一。     

Further Study of Typhoon Tracks and the Low-Frequency(30-60 Days)Wind-Field Pattern at 850 hPa

The association of typhoon tracks over the western Pacific with the low-frequency wind-field pattern of atmospheric intraseasonal (30-60 days) oscillation at 850 hPa is further studied by using observational data analyses. Comparative analyses of the composite wind fields at 850 hPa, contrasting the atmospheric intraseasonal oscillation (ISO) with the original circulation, show that the typhoon tracks are closely related to the wind pattern of the ISO but are not obviously related to the original wind fields. Case studies of two typhoons in 2006 also show that the low-frequency wind-field pattern, particularly the maximum-value line (belt) of low-frequency cyclonic vorticity at 850 hPa, is closely related to the typhoon track. Therefore, the low-frequency circulation pattern and the maximum-value line (belt) of low-frequency cyclonic vorticity at 850hPa can be used to predict typhoon tracks over the northwestern Pacific.     

台风路径预报套网格模式的试验

为了提高差分模式的分辨率,以改进台风路径预报。本文提出了原始方程模式的两种嵌套网格方案。试验表明,所提异模式嵌套网格交界域变量的衔接、协调处理是有效的;以轴对称正态分布模拟台风环流对于合风路径数值预报是适宜的。个例计算及1980年试用结果表明,套网格方案对路径预报有不同程度改进。     

SEA SURFACE TEMPERATURE RESPONSE TEMPERATURE TO TYPHOON MORAKOT (2009) AND ITS INFLUENCE

While previous studies indicate that typhoons can decrease sea surface temperature(SST) along their tracks, a few studies suggest that the cooling patterns in coastal areas are different from those in the open sea. However, little is known about how the induced cooling coupled with the complex ocean circulation in the coastal areas can affect tropical cyclone track and intensity. The sea surface responses to the land falling process of Typhoon Morakot(2009) are examined observationally and its influences on the activity of the typhoon are numerically simulated with the WRF model. The present study shows that the maximum SST cooling associated with Morakot occurred on the left-hand side of the typhoon track during its landfall. Numerical simulations show that, together with the SST gradients associated with the coastal upwelling and mesoscale oceanic vortices, the resulting SST cooling can cause significant difference in the typhoon track, comparable to the current 24-hour track forecasting error. It is strongly suggested that it is essential to include the non-uniform SST distribution in the coastal areas for further improvement in typhoon track forecast.     

SEA SURFACE TEMPERATURE RESPONSE TO TYPHOON MORAKOT(2009) AND ITS INFLUENCE

While previous studies indicate that typhoons can decrease sea surface temperature(SST) along their tracks, a few studies suggest that the cooling patterns in coastal areas are different from those in the open sea. However, little is known about how the induced cooling coupled with the complex ocean circulation in the coastal areas can affect tropical cyclone track and intensity. The sea surface responses to the land falling process of Typhoon Morakot(2009) are examined observationally and its influences on the activity of the typhoon are numerically simulated with the WRF model. The present study shows that the maximum SST cooling associated with Morakot occurred on the left-hand side of the typhoon track during its landfall. Numerical simulations show that, together with the SST gradients associated with the coastal upwelling and mesoscale oceanic vortices, the resulting SST cooling can cause significant difference in the typhoon track, comparable to the current 24-hour track forecasting error. It is strongly suggested that it is essential to include the non-uniform SST distribution in the coastal areas for further improvement in typhoon track forecast.     

一种台风路径相似检索的算法研究

台风路径可视为二维平面上的一段曲线，根据两条台风路径曲线的相似离度可以判断其数值相似和形态相似的程度。由于直接应用台风基本资料进行相似离度计算有一定的难度和局限性，需要研究利用相似离度原理判断两条台风路径曲线相似程度的计算方法。按照设计的算法处理台风基本资料，可以确定两条台风路径曲线上的对应控制点，得到两条曲线对应控制点之间的距离和距离偏差的方向，最终只需在一个方向计算相似离度就能直接分析两条曲线的相似性。对相似台风进行检索的实例表明，该算法是可行的，能够从台风基本资料库中检索出与当前台风路径最相似的台风个例。     

台风路径数值预报实时订正技术及其集成应用

以台风路径数值预报的短时效预报偏差和目标时效（指所需订正的时效）的纬度预报为预报因子,采用多元线性回归方法建立了台风路径预报的偏差预估方程,继而对台风路径预报进行实时订正。本文以12 h为短时效,通过对欧洲中期天气预报中心确定性预报模式（ECMWF-IFS）和集合预报模式（ECMWF-EPS）的台风路径预报的应用,得到以下结论:2018年试报结果表明,24 h、36 h、48 h、60 h、72 h、84 h订正后的ECMWF-IFS台风路径预报的平均距离误差分别比订正前减小了7.3 km、9.3 km、8.9 km、6.5 km、6.9 km、2.6 km,总体来说较强台风（指12 h的台风强度实况≥32.7 m s?1）路径预报的订正效果更好。尝试了先对ECMWF-EPS各成员的台风路径预报进行订正,再进行集成预报,并对比了以下5种方式得到的台风路径预报:“订正后的确定性预报”、“所有集合预报成员集合平均”、“优选集合预报成员集合平均”、“所有集合预报成员先订正再集合平均”和“优选集合预报成员先订正再集合平均”,2018年试报结果表明,对于平均距离误差,24 h和36 h“优选集合预报成员先订正再集合平均”最小,48 h和60 h“所有集合预报成员先订正再集合平均”最小,72 h和84 h“优选集合预报成员集合平均”最小,如果在业务中有针对性地进行应用,有望获得一个在各预报时效表现都较优异的台风路径客观综合预报结果。24 h、36 h、48 h、60 h“优选集合预报成员先订正再集合平均”的平均距离误差分别比“所有集合预报成员集合平均”减小了13.3 km、11.7 km、10.0 km、7.6 km,比中央气象台官方预报（对应的时效为12 h、24 h、36 h、48 h）减小了0.7 km、2.0 km、3.9 km、2.4 km。