南海土台风强度变化特征分析

南海土台风,是在南海局地形成的热带气旋的统称。本文选用1949—2014年CMA-STI 整编的“热带气旋最佳路径数据集”,对研究区域范围(5°～22.5°N、105°～120.5°E)的南海土台风强度及强度变化特征进行了探讨。结果表明:(1)南海土台风强度随时间的变化曲线呈近似对称的“漏斗状”,即强度从弱—强—弱的变化,在最大强度前后6 h时域内强度变化最显著,夏季台风强度变化比冬季快。(2)土台风强度存在1个增强中心,位于海南岛以东的南海北部近海区域,在中国华南沿岸陆区则减弱明显;台风增强/减弱区域随着季节变化而南北移动,夏季主要在北部近海/近岸区域18°~23°N附近,冬季随台风活动南移至10~18°N附近靠近西部近海/近岸区域,且冬季的平均减弱速率较夏季大。(3)东向移动的土台风最大强度一般比西向移动的强,其中夏季东移台风平均强度最大,冬季西移台风强度最小;夏季东移台风最大强度前后强度变化最快,冬季西移台风变化最慢;夏季西移台风强度分布呈北强南弱、东移台风强度呈东北向带状分布,冬季东、西移台风强度分布皆呈西强东弱,这种空间分布差异,主要是台风移动路径随季节变化而形成的。(4)海上活动时间的长短与台风最大强度的大小、变化幅度成正比。海上活动时间较短的台风,以西行路径为主,强度的分布较均匀,平均强度较弱,增强/减弱中心较多而小,增强/减弱速率较慢;反之,海上活动时间较长的台风,以东行路径居多,强度的分布呈多中心状,平均强度较强,增强/减弱中心较集中且广阔,增强/减弱速率较快。     

环境因子对南海土台风“蝴蝶”与“银河”强度的影响*

选取了两例迅速增强的南海土台风“蝴蝶”(1321)与“银河”(1603), 分析了其增强时南海及周边海域的高低空环流形势、垂直风切变情况和海洋热状况, 并利用WRF (Weather Research and Forecasting Model, WRF)模式探究两者强度不同的环境原因。“银河”虽具有较有利的海洋下垫面条件, 但并未发展为台风, 是因为不利的高低空环流形势和垂直风切变条件。“蝴蝶”迅速增强为强台风是因为其发生时北方冷空气南下, 西南暖湿气流爆发等有利条件。WRF模式对海表面温度(SST)影响土台风强度的敏感性实验表明, 土台风强度对于SST的响应表现为非线性正相关, SST升高, 土台风增强的速率将减缓。7—9月的南海SST均高于28℃, 已满足土台风增强条件。因此, 在对于土台风的预报中, 需特别注意SST以外的其他环境因子。     

1321号台风“蝴蝶”强度变化特征和影响因素分析

利用NCEP/NCAR全球再分析格点资料（空间分辨率1°×1°）、台风实况资料及海南省气象台站观测资料,选取1321号台风＂蝴蝶＂为研究个例,从天气学原理高低空形势及动力、热力学物理量等多角度分析了＂蝴蝶＂强度演变特征及影响因素.研究结果表明,副热带高压与高空西风槽是影响此次台风的主要大尺度天气系统,弱冷空气南侵、南海海温偏高及越赤道气流强盛是＂蝴蝶＂迅速加强的重要原因.西风槽引导弱冷空气南侵使得台风外围环流气压梯度增加,斜压不稳定状态加剧;南海海温达到29℃,海温偏高使台风区域大气层结降低,深热对流发展;105°E越赤道气流强盛为台风提供了充沛水汽和能量.三者共同作用促使台风强度突然增强.另外,低层涡度、高层散度、湿位涡及水汽通量等物理量能够较好地表征＂蝴蝶＂强度变化特征.低层辐合流入、高层辐散流出为台风的加强提供了动力条件;湿位涡下负上正表明大气热力层结不稳定;水汽通量增加表明水汽条件充足.良好的动力条件、热力条件与水汽条件共同作用,使得＂蝴蝶＂在短时间内迅速加强为强台风.     

南海土台风和非局地台风的对比研究

利用1951—2012年日本气象厅(JMA)热带气旋(TC)最佳路径资料,分析了影响南海的土台风和非局地台风62 a间的时空分布特征,比较了二者在时空分布上的差异性,得到以下主要结果:土台风源地位置与热带季风性气候有关,夏季风时主要在15°N以北,冬季风时向15°N以南移动;土台风与非局地台风相比,活动范围更广,但强度比后者弱;土台风在南海的强度发展过程呈对称曲线形式,非局地台风则是一条递减曲线;土台风和非局地台风的登陆位置都具有季风期规律,夏季风时登陆的TC比冬季风时登陆的多得多,同纬度的非局地台风比土台风移动速度大。     

台风“巴蓬”对南海上层海洋水文特征与生态环境的影响

研究台风过境影响下海洋生态环境的变化是系统认识强天气过程下海洋响应问题的重要内容,对于防灾减灾、远洋运输等具有积极的意义。基于混合坐标海洋环流模式（Hybrid Coordinate Ocean Model, HYCOM）数据,结合Aqua卫星搭载的中分辨率成像光谱仪（MODIS）传感器数据,研究了慢速移动的台风“巴蓬”（1929号）过境对南海海表温度、叶绿素浓度以及水体垂向温盐结构和流场特征的影响。结果显示,台风“巴蓬”过境期间,波高由3 m增加至9 m,海表流速由0.3 m/s增加至0.7 m/s,台风周围最大流速甚至超过1.8 m/s;台风过境后,海表温度由原25.8 ℃下降至24.9 ℃。在台风影响下,水体垂向混合增加,混合层深度增加近15 m,从23 m到38 m。混合层内上部温度降低、盐度略微增加,下部温度升高、盐度降低;上层水体流速增加,方向偏转近90°,流速变化幅度由表及底逐渐减小。台风过境后3天内,由于温度降低、光照减弱,并且垂向混合增强补充的营养盐仍未被浮游植物充分利用,因此,叶绿素浓度并未快速升高,而是呈现短期内浓度微增的现象。     

海洋飞沫方案改进对台风“威马逊”强度预报的影响

本文采用分粒径段组合方式改进海气耦合模式海洋飞沫方案,并利用耦合模式对1409号台风"威马逊"进行数值模拟,分析了海洋飞沫方案改进对台风结构、强度以及海气动量通量、热量通量模拟结果的影响。结果显示,耦合模式中海洋飞沫方案可通过改变海表面粗糙度影响海气动量与热量通量;海洋飞沫还可以通过沫滴向大气输送感热和水汽而直接影响海气热通量,进一步影响台风的强度。模拟结果显示改进后海洋飞沫方案的台风强度更接近观测。改进海洋飞沫方案后粗糙度的计算结果小于原始方案,相应地海气热通量以及下垫面耗散作用也弱于后者,海表面风场是海气热交换与下垫面耗散共同作用的结果。     

南海东北部上层海洋对台风“莲花”的响应

台风过境会引起所经海域海洋环境要素场剧烈响应。本文通过分析南海东北部上层海域各要素对2015年第10号台风"莲花"的响应过程,发现以下规律:台风过境期间,海表温度(SST)影响台风的移动路径和强度,两次显著的台风移动方向偏转均发生在台风下垫面温度发生显著改变的条件下。台风吸收海表热量引起SST降低0～1.5℃,而这种热量(以短波辐射和潜热通量为主的海表净热通量)吸收引起的海表失热每秒可达60 W/m2,对台风移动过程产生影响。同时,台风过境时(7月6—9日)的SST降低与失热变化都存在一定的"左偏性"。台风引起的Ekman抽吸速率最高可达1.6×10-3m/s,引起台风过后(7月9日之后) SST的降低。通过对海面10 m风场、海表温度、降雨量进行EOF分析发现:风场在南海东北部海域呈东西反位相分布,风场增强持续时间约5天,具有显著"右偏性"且近岸的局部风场特征明显;降雨量在台风期间呈全域一致性的增加,持续时长约4天,具有显著"左偏性"且在吕宋岛北部局部降雨特征明显;SST在南海东北部绝大部分海域呈降温态势,时长超过8天,降温时间滞后风场约2～3天。整个降温过程(7月5—15日)受Ekman抽吸作用较海表失热作用更大,表现为在台风右侧降温更为显著。同时,台风移动速度越慢,降温效果越明显。台风过境时,粤东离岸流显著增强,上升流区的垂直温度降幅可达2.5℃且滞后流场响应约1～2天;垂直盐度降幅可达1.3 psu且滞后流场响应约2～3天。总体上看,温度在台风响应过程中起着重要的联结作用。     

“梅花”台风路径与强度的集合预报

以新一代全球/区域多尺度通用同化与数值预报系统-热带气旋路径数值预报系统(global/regional assimilation and prediction system-tropical cyclone model,GRAPES-TCM)为试验模式,采用组合不同的物理参数化方案(MP)方法和随机全倾向扰动(STTP)方法,生成反映模式不确定性的集合成员,在此基础上设计包含6个成员的3种集合方案,方案1和方案3的成员分别用MP方法和STTP方法生成,方案2的成员同时采用MP和STTP方法生成,用3种集合方案对1109台风"梅花"进行了36次72h的集合预报试验。结果显示:对于路径预报,3种集合方案中预报效果最好的是方案3,其次为方案2,最差的是方案1;对于强度预报,方案1和方案2的预报效果差异不大,都远好于方案3。方案2和方案3的路径预报与强度预报都好于控制试验的预报,方案1的路径预报好于大部分成员的预报,强度预报好于所有成员的预报。3种方案的路径离散度都偏小,方案3偏小最多,其次为方案2;方案3的强度离散度也过于偏小,是3种方案中最小的,方案1和方案2的强度离散度在积分前期明显偏小,积分后期则有偏大的趋势,其中方案2的强度离散度大于方案1。与国内外8个业务数值模式的预报结果比较,对于路径预报,方案1优于5个业务模式的预报,方案2和方案3则优于除欧洲数值以外的7个业务模式的预报;对于强度预报,方案1和方案2优于所有8个业务模式的预报,方案3优于6个业务模式的预报。总体而言,3种集合方案的路径和强度预报都表现出优于确定性预报的预报能力,相对于各业务数值模式都表现出一定的预报优势,具有业务应用的价值,其中同时应用STTP和MP方法的方案2对台风的综合预报效果是最优的。     

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。     

秋季西北太平洋转向台风对南海冷空气的影响

本文分析了10年中西北太平洋转向台风对南海冷空气的影响情况,揭示了几点事实,并对造成这种事实的原因进行了分析,提出了转向台风影响冷空气过程的可能机制。     

南海上层盐度对台风“莎莉嘉”的响应研究

"莎莉嘉(1621号)"是2016年的超强台风,本文利用高分辨率下的海气耦合模式COAWST再现了这个台风过程,并结合台风过境时间段内5d一次的ARGO数据综合分析了台风过境所引起的南海上层盐度的变化规律。研究结果表明,台风对海洋的影响作用具有一定的延迟性和持续性,约在台风中心过境1d后盐度变化达到最大值。台风过境总体上会使海区内上层盐度升高,最高可达0.4左右,台风路径右侧盐度升高幅度大于左侧,具有明显的右偏性,盐度变化中心相对台风路径偏移距离约50km。影响海洋上层盐度变化的因素有:台风强度、盐度分布结构和降水。台风强度越大,蒸发、抽吸和混合作用越强,盐度变化越大。台风会引起海洋盐度分布结构水平和垂向的显著改变,使高盐区或低盐区发生显著转变。而降水则会使上层盐度降低,所以台风过境海区内的盐度变化是多种因素共同作用的结果。     

环境条件对0709号超强台风“圣帕”影响的分析

利用多种卫星观测资料和NCAR／NCEP提供的分析场,分析海温和环境垂直风切变这两个环境因素对0709号超强台风“圣帕”的强度、对流和降水结构的影响．结果表明：强度的变化和环境垂直风切变之间没有直接相关性,海温是影响强度变化的主要环境因素;最大对流区域位于顺切变方向左侧;较强切变条件下,在内眼壁上的最大降水位于顺切变方向左侧,降水呈一波非对称分布;在外围螺旋雨带上的最大降水区域则分布在顺切变方向上或顺切变方向右侧．     

南海西北部上层海洋对台风“杜苏芮”的响应分析

基于锚碇观测资料,本文分析了南海西北部陆坡区上层海洋对台风“杜苏芮”的动力学和热力学响应特征。在动力学响应方面,台风“杜苏芮”期间上层流速显著增强,混合层纬向流速可达1.20 m/s;“杜苏芮”经过后上层海水运动以近惯性振荡为主(流向顺时针旋转周期在36～40 h之间)。近惯性能量在垂向分布上存在两个高值中心,分别位于混合层和温跃层深度上。近惯性能量耗散过程的e折时间尺度约为3.7 d,我们认为能量的向下传播在局地近惯性能量衰减过程中起主要作用。对能量谱的分析表明,“杜苏芮”作用期间近惯性频率能量相对于其作用前增大了约29.4倍,而全日和半日频率(K₁和M₂)能量有所减弱。此外,能量谱显示近惯性频率存在明显的“蓝移”现象,即对于纬向和经向流速分量在400 m以浅平均的近惯性振荡频率分别为1.167 f₀和1.170 f₀(f₀为局地惯性频率)。蓝移与近惯性内波的向下传播及正的相对涡度的输入有关。在热力学响应方面,上层海洋在台风的搅拌作用下,40～250 m深度均出现较小增温,最大增温幅度接近1°C;此外70 m以浅盐度的降低可能与台风过境时的降水相关,而Ekman抽吸引起的上升流则可能对70～100 m深度盐度的升高具有重要作用。     

环境垂直风切变对0509号台风“麦莎”的影响分析

利用多种卫星观测资料和NCEP/NCAR提供的风场资料等,分析了环境垂直风切变对0509号台风“麦莎”的强度、对流和降水结构的影响。结果表明:在台风“麦莎”整个生命史中,垂直风切变与其强度之间关系非常密切,但垂直风切变不是影响其强度变化的唯一因素;“麦莎”登陆前及登陆后在垂直风切变作用下,强对流和强降水均位于顺切变方向及其左侧,对流和降水呈1阶非对称分布。     

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。     

台风“达维”对“苏拉”的影响分析

1209号台风"苏拉"生成后,长时间移动缓慢,路径北偏西,但移动过程复杂。位于其东北方向的1210号台风"达维"的活动给"苏拉"的业务预报带来了较大不确定性。当"达维"快速移动后,与其间距小于1000 km达1.5 d,期间双台风互旋不明显。但"达维"的近距离存在,不仅改变了"苏拉"的环境基本引导气流,还改变了"苏拉"的水汽输送、强度变化和结构特征,使"苏拉"的后期路径转向西北,移速加快一倍;登陆福建前后出现非对称结构和降水异常分布;其降雨特点与无双台风影响的相似路径台风"海棠"和"碧利斯"有巨大差异。本文应用卫星云图、新一代天气雷达资料、NCEP1°×1°再分析资料和常规气象资料,着重分析"达维"对"苏拉"的路径和降水影响。     

环境风垂直切变对0908号台风“莫拉克”影响的分析

利用多种卫星观测资料和NCEP/NCAR提供的风场资料等,分析环境风垂直切变对0908号台风“莫拉克”的强度、对流和降水结构的影响.结果表明:环境风垂直切变不是影响“莫拉克”强度变化的直接因素.“莫拉克”登陆前,在较强环境风垂直切变作用下,最大对流和降水区域均位于顺切变方向左侧,降水呈一阶非对称分布.“奠拉克”登陆后,...     

南海北部对8007号台风的响应

采用三维自由表面正压环流数值模式，数值求解南海北部对８００７号台风的响应。结果表明：广泛阳江闸坡港以西的卧Ｖ形岸楔部出现最大增水，因受窄管效应的影响，琼州海峡的流速很大。     

南海上层对台风响应的模拟研究

利用中尺度海气耦合模式对2006年第1号台风Chanchu海气相互作用的模拟结果.分析了南海上层海洋对台风的热力和动力响应特征.研究发现:模拟的chanchu影响下南海SST分布与观测较为符合;与SST降低相对应的是混合层深度普遍增加,较大的海面冷却对应了较大的混合层加深;在台风作用下,海面上产生了一个气旋式环流,随着台风中心的移动而移动.流场呈现明显的不对称结构;模拟结果表明南海对台风的响应具有很明显的近惯性振荡特征.     

南海海表温度气候变异及对局地台风的影响

通过分析1951—2010年海表面温度(SST)数据发现,南海SST在1980年前后发生了显著的气候变异:与1980年以前相比,南海SST在1980年后平均升高0.44℃,升温幅度明显强于西北太平洋。利用同一时期风应力数据分析探讨了南海SST气候变异与南海风应力变化的关系,发现1980年后南海风应力平均较1980年前减弱了1.04×10-2 N/m2,风应力的显著减弱是导致SST跃升的主要原因。进一步通过数据分析,研究了SST气候变异对南海大尺度环流和南海局地台风活动的影响。结果表明,受SST显著增暖的影响,1980年后南海台风多发季节大气环流发生北风和西风异常,台风高频区东退,强度显著增强,登陆中国华南地区前的气压平均较1980年前下降约8.4hPa,对华南地区的影响加剧。