统计方法讲座——(三)显著性差异

毛主席教导我们:“任何运动形式,其内部都包含着本身特殊的矛盾。这种特殊的矛盾,就构成一事物区别于他事物的特殊的本质。这就是世界上诸种事物所以有千差万别的内在的原因,或者叫做根据。” 对于气象资料的分析,也是这样,要着力于寻找     

应用单站风、压变化制作台风中短期预报

本文以群众谚语为线索,根据单站风、压两要素的变化,探索台风影响本站风和气压的演变规律。统计得出三类未来15天内有台风影响本站的讯号,在此基础上分别选择各类讯号的预报因子建立各类讯号下有、无影响台风及影响台风活动路径等预报工具。     

10～11月江南850Hpa温度场特征与南海近海台风路径

一、前 言 冷空气与台风路径之间的关系为广大气象工作者所注意。笔者曾在“过渡季节冷空气与南海台风路径”一文中提出10～11月份的冷空气对南海台风的路径不起决定作用,起决定作用的是副热带高压的状态。本文就是在此基础上来分析10～11月份江南温度的分布与南海台风的路径之间的联系。 由于地面温度受地形、海拔高度等因素影响,其分布相当复杂,但采用850HPa温度来分析较为简便,同时能比较好地反映冷空气的活动特点。     

台风树

从1965年开始,我们向老农学习观云测台风的经验。通过近10年的观测运用,有一些收获和效果,也有一些弄不清的问题,现介绍出来,同大家共同研究。 我地群众中有“台风树”的经验,所谓“台风树”,是指在东方地平线附近,升起单个的“蘑菇状”云体(我们观测是Cu cong或Cb cap),由于垂直发展旺盛,好像一株小树。如下午到傍晚出现这种云,未来3天左右便有一次台风登陆,因此,群众把这种能反映台风活动的云称为“台风树”。     

"海棠""麦莎""泰利""卡努"的路径与金华风雨特征分析

2005年台风“海棠”与“泰利”的移动路径和登陆地点不同于“麦莎”与“卡努”,前2次台风自东南偏东往西北偏西移动并登陆于福建中部沿海,后2次自东南往西北移动并登陆浙江中部沿海,都给浙江造成了巨大影响,但影响金华地区的风雨程度不同。经分析台风移动过程,认为西风带低槽或高压影响到副高,副高影响着台风西行或北上,在西风带低槽或副高影响较弱时,台风内力和地形影响作用加强;台风在副高带状时西行为主,块状时北上为主。分析台风路径的预报过程,认为中央气象台预报为“登陆台风”有3~4天的时效;预报较准确的登陆位置,若路径较有规则为30~54个小时,若不规则路径可能仅为3个小时。分析影响金华的台风风雨程度,认为东路台风雨量分布特征是东部大、西部小;南路台风是东南部大、西北部小;最大风力落区基本相同。地形对不同台风路径下的风雨影响分布略有不同。     

北上台风云系结构变化的遥感定量特征指标研究及应用

定量诊断分析北上台风的云系结构特征对于预报有重要意义,研究选取2011—2020年16个北上台风,定义南北对称度因子S1和一三象限对称度因子S2,作为反映北上台风云系结构的指标。当S1<0时,通常台风南侧和西南侧的云量较多,并常与季风云系相连,台风一般表现为“9”字型结构;当S1>0时,通常台风北侧和东北侧的云量较多,台风南侧的云系减弱,台风一般表现为“6”字型结构。台风北上过程中由S1<0向S1>0转变,在云系结构特征上表现为由“9”字型结构转化为“6”字型结构。而这种结构特征的转变初始表现为台风核心区域内第一象限云量增多并向东北方向伸展,同时第三象限对流云衰减以及云量减少,此时,一三象限对称度因子S2>0并快速增大,台风有快速减弱的趋势。南北对称度因子和一三象限对称度因子作为北上台风云系结构诊断分析的两个重要指标,为台风强度、降雨的监测和预报形成了定量参考。     

热力和动力环境因子对与台风“海燕”路径相似的两类台风强度的相对贡献

本文分析了热力、动力环境因子对与百年一遇超强台风“海燕”有相似路径的热带气旋的强度的影响。为了定量分析环境因子的相对重要性,将相似路径下的台风分为超强台风和一般台风两类。结果表明,相较于动力因子,热力因子对生成超强台风更为重要。根据BDI(Box Difference Index)指数的排序,选择925 hPa湿静力能MSE(Moist Static Energy)、950 hPa比湿、900 hPa温度作为重要预测因子来判断是否生成超强台风。此外,海洋热容量和台风移动速度在两类台风中有着明显差异,也可以作为辅助预测因子。最后,用WRF模式(Weather Research and Forecasting)设计理想数值试验,揭示环境温度和水汽垂直剖面对台风强度影响的相对重要性。敏感性试验结果表明,环境水汽和温度的相对贡献比约为1∶4,它们的共同作用使得相似路径下的一般台风可以发展成为超强台风。     

聚类分析和数量化方法在台风路径预报中的应用

一、引言聚类分析(Cluster analysis)是数理统计中研究物以类聚的一种方法,它的主要目的是研究事物的分类,在气象上由于各种环流形势非常复杂,仅仅凭经验来判断分类往往是不够的,如果用聚类分析把历史台风样本按照一定的标准客观地分成几类,则既可以“分类归纳出各种客观予报方法,又可以把各个型作为一个“质”的因子,然后通过数量化处理转化成“量”的因子,参加到预报方程中去,本文采用后一种方案,重点在改进预报因子,首先选择反映西风带和付高特征的有关因子,作为聚类分析的标准,然后,使分类因子数量化,同时结合其他数量因子,进行逐步迴归,建立预报方程,初步的试验结果表明,在台风路径的客观预报中,引用聚类分析是有效的,它能够把予报员的实践经验定量的反映到客观予报的模式中去。     

“巨爵”、“韦森特”偏西路径台风暴雨对比分析

利用1°* 1°的NCEP全球再分析资料、多普勒雷达资料、地面区域自动站资料等,对2009年第15号台风“巨爵”、2012年第8号台风“韦森特”两个偏西路径台风进行对比分析后发现:这两个台风登陆后均在副高加强西伸中偏西行,均于生命最旺盛时期在广东阳江登录,均具有强度变化快、路径稳定、风雨影响大的特点;但台风“巨爵”暴雨主要由“巨爵”残涡和“方头”副高共同作用产生,其中地面弱冷空气的渗透为暴雨的产生提供了有利的条件,边界层在粤西强的水汽辐合是暴雨产生的最主要原因,雷达回波上反映出列车效应是影响“巨爵”强降水过程的最直接原因,强降水局地性强,明显发生在其移动路径后方,是受多种因素影响形成的有点特殊的台风暴雨;台风“韦森特”降水范围较广,时间较长,强降水主要受台风云系本身的影响,中心随台风中心的西移而西移,是比较典型的台风暴雨.     

台风“摩羯”（1814）的路径特点与预报分析

2018年8月13—16日台风“摩羯”（1814）及其残余低压环流影响山东,造成区域性暴雨或大暴雨。利用常规气象观测资料和区域自动气象站、天气雷达、气象卫星等资料及数值天气预报产品对此过程进行分析,总结了“摩羯”的路径特点。此次台风“摩羯”路径特殊,并出现突变。通过对“摩羯”的路径预报仔细分析,得出台风路径预报着眼点和部分有指示意义的预报指标。环流形势分析是预报台风路径的一个重要前提,大陆高压显著增强是环流形势调整的一个信号,是预报“摩羯”路径的一个关键因素;台风前进方向的对流层温度脊线和500 hPa正涡度轴线对台风未来路径有良好的指示作用。分析结果能够为提高山东台风路径预报的准确率提供参考。     

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。     

环境场大尺度锋面系统与变性台风结构特征及其暴雨的形成

本文将登陆台风环境大尺度锋面系统动力、热力结构作为台风变性发展的关键影响因子。本文的分析研究揭示了变性台风半冷半暖的热力非对称结构,及其演变过程气压谷型、动能峰型、降水增幅特征形成的环境场影响因子。本文的数值试验表明,台风环境场斜压结构（锋面特征）可以显著地影响台风变性过程,并可导致台风中心气压呈“谷型”、动能“锋型”以及热力非对称结构特征。引起台风变性涡旋加强及其暴雨增幅现象或台风衰减、消亡。本文的数值试验证实了登陆台风变性发展的某些成因,某种程度揭示了中低纬度系统的相互作用的机理问题。     

“湿辐合法”与分型相结合做暴雨预报

通过对历次暴雨前一天高低空形势分析,500mb环流形势多为东高西低型、两脊一槽型和副高偏北(台风在东南沿海登陆)型。与之对应,700mb图上影响系统清楚,各种物理量特征反映较明显,基本能反映上述三种形势,故把700mb影响系统分为切变、西南涡和台风三种类型,对三种类型分别划定上游关键区,在区内选定几个指标站,进而定出湿辐合预报指标。     

台风期间厦门电离层变化的一次特例分析

文中利用中国气象局厦门电离层监测站的电离层频高图数据,研究了2007年登陆地点在厦门附近地区的3次台风登陆事件期间厦门电离层的变化,分析比较了台风登陆前后F2 层临界频率(foF2)的相对变化、电离层Es和扩展F出现率等,结果显示这3次台风登陆均导致电离层foF2扰动,偶发E层(Es)和扩展F的出现率在3次台风临近登陆和登陆后都有明显的增加.台风圣帕(Sepat)登陆前一天,电离层foF2出现了相对月中值达40%(约4 MHz)的增强,登陆后电离层foF2迅速降低到月中值水平;台风韦帕(Wipha)登陆后电离层foF2从登陆前的略高于月中值的水平迅速下降到月中值以下(降幅达30%)并持续4天.台风罗莎登陆前的2天内电离层foF2低于月中值,台风罗莎登陆当天电离层foF2恢复到月中值水平,随后foF2出现了1天的下降和连续3天的增强.初步分析认为由于台风登陆前后,强烈的海气、陆气相互作用可能影响到电离层高度,从而导致对电离层foF2、Es和扩展F等参量发生变化.利用Wang(2005)提出的CoP机制,可以较好地解释台风登陆导致foF2下降,但文中发现在台风临近登陆出现的foF2上升的现象,则需要进一步深入分析研究.     

GMS云图上几种预示台风移向的云系

近几年来,我们使用日本GMS云图结合天气形势分析,在台风路径短期趋势预报中,发现GMS云图上有几种特征云系可以比较直观地反映台风、副高及西风带系统的相互配置,预示台风未来的移向。 我们分析了1978—1980年在海上150°E以西转向的21个台风(不包括南海台风)。发现在其转向前都有一些特征云系出现。这些特征云系最早出现在台风转向前4—5天,最迟也在转向前12—24小时,因此对预报台风转向有一定指示意义。     

2006号台风“米克拉”近海急剧增强诊断分析

利用ERA-5再分析资料、日本葵花8号卫星黑体亮温资料以及中国气象局上海台风研究所台风最佳路径集资料,对2020年第6号台风“米克拉”（2006）近海强度急剧增强进行诊断分析。（1） 比常年偏暖的29～30 ℃的南海东部海温是“米克拉”急剧增强的有利下垫面条件;200 hPa加强东移的南亚高压、500 hPa加强西伸的副高、低层加强的偏南-西南急流是主要影响系统;相对比深层和高层大气,持续低于4 m/s的低层大气垂直风切是重要因子。（2） “米克拉”的增强主要体现在对流层低层动能的不断增强,在台风急剧增强过程中,中低层的气旋性涡度、低层辐合强度、中高层辐散强度以及上升运动均明显加强;对流层中高层动能在台风急剧增强前的减小可能与增强的高空出流相关。（3） 在“米克拉”急剧增强前,深对流云系强度不断增强,但覆盖面积变化不大;在急剧增强阶段,深对流云系组织的更加紧实集中,覆盖面积明显增大。     

强台风“云娜”灾害特征及其评估

根据0414号台风“云娜”灾情调查,使用模糊聚类方法对1949~2004年影响浙江省的重大台风灾害进行分析比较,认为台风“云娜”是浙江省1956年以来所遭遇的最严重台风灾害。综合评估结论:①建国以来台风灾害损失与工农业总产值的比值呈上升趋势,台风“云娜”造成的经济损失与当年生产总值之比为3.54:100;②风暴潮为沿海台风灾害的主要因子,建成标准海塘后,大风上升为首要致灾因子;③沿海农村新建(构)筑物和城市广告牌在台风“云娜”中安全问题突出,民营企业抗灾能力也凸显薄弱环节。     

台风异常运动及其外区热力不稳定非对称结构的影响效应

本文数值模拟研究揭示了台风外区热力不稳定非对称结构对其异常路径的影响问题，提出了台风运动非对称结构的影响，不仅表现在台风涡旋动力结构特征上，而且反映在台风外区三维非对称热力结构特点方面，即包括温、湿不稳定层结分布特征及其强弱程度因素。台风外区不同热力非对称分布特征将导致台风移动轨迹的显著差异，且构成各类“旋转”、“打转”、“转向”等复杂异常路径。     

2016年登陆和影响福建台风成因分析及预测

2016年共有3个台风登陆、4个台风影响福建,呈前少后多分布,登陆台风偏多,灾害影响重。分析表明：（1）2016年以来赤道中东太平洋海温距平的演变及大气环流异常响应是造成影响福建台风呈前少后多分布及登陆台风偏多的主要原因。（2）7月下旬至8月中旬和9月上旬至中旬西太平洋台风群发,“莫兰蒂”和“马勒卡”一周内相继登陆和影响福建,是季风槽增强或持续偏强的结果,且季风槽呈现显著的低频变化特征。（3）2016年西北太平洋生成和影响福建的台风与热带大气季节内振荡关系密切,近7成生成于MJO第5~7位相。（4）基于大气低频变化理论的延伸期预报填补了月—季预测和中短期天气预报之间的空白。     

台湾岛地形对台风“海棠”(0505)移动路径影响的数值试验研究

利用非静力模式MM5模拟台风“海棠”（0505）穿过台湾岛再次登陆的移动路径，分析了“海棠”登陆台湾岛前后结构特征变化。结果表明：台风自身的非对称结构与台风异常移动路径密切相关。另外，就台湾岛地形对台风“海棠”登陆台湾前打转和在台湾海峡出现“V”型移动异常路径影响进行数值试验表明：台湾岛地形不但可以直接影响台风移动路径，而且通过影响台风非对称结构来改变台风移动路径，因此，登陆台湾前逆时针打转异常路径是在弱引导气流中台风自身非对称结构和台湾岛地形共同作用的结果；台湾岛地形有使台风东北-西南向非对称增大趋势，而在台风进入台湾海峡前后对东南。西北向非对称有明显不同影响。