初夏南海台风的动能收支

用准拉格朗日坐标系下的总动能和扰动动能收支方程详细分析初夏南海台风发展至消亡阶段,主要结果有:(1)由积云对流作用产生的动能是台风能量的主要来源。当台风能量的内源产生的动能大于外源的消耗时,台风发展:反之则台风趋于消亡;(2)正压能转换的作用非常小,斜压能转换过程产生的能量起重要作用;(3)南海台风与环境场的相互作用明显,表现在向周围系统提供大量能量,这种过程主要由对流层中上层的相互作用来完成;(4)从能量平衡过程出发,可以认为CISK机制是南海台风发生发展的主要过程。     

初夏南海台风的动能收支

用准拉格朗日坐标系下的总动能和扰动动能收支方程详细分析初夏南海台风发展至消亡阶段,主要结果有:(1)由积云对流作用产生的动能是台风能量的主要来源。当台风能量的内源产生的动能大于外源的消耗时,台风发展:反之则台风趋于消亡;(2)正压能转换的作用非常小,斜压能转换过程产生的能量起重要作用;(3)南海台风与环境场的相互作用明显,表现在向周围系统提供大量能量,这种过程主要由对流层中上层的相互作用来完成;(4)从能量平衡过程出发,可以认为CISK机制是南海台风发生发展的主要过程。     

台风移动的控制因子分析

本文从系统作整体移动的角度出发,针对具有闭合等高线的系统尤其是低值系统,利用坐标变换并结合大气动力学方程组,导出了控制系统移速的方程,并由此讨论了直接影响台风移速的动力原因。指出了影响系统移速的九大因素:(1)系统内的体积平均的风速的改变;(2)系统的体积膨胀与收缩;(3)系统形状的改变;(4)体积平均的动量通量散度;(5)地转参数的作用;(6)环境压力场;(7)系统强度的变化;(8)地形的阻挡作用;(9)摩擦作用。并指出,若不考虑β效应,系统的涡、散场变化与系统移速无关。     

台风“彩虹”(1522)的数值模拟及增强条件分析

利用WRF数值模式对台风"彩虹"进行数值模拟,较好地模拟出台风的移速路径、强度变化,登陆时间和地点与实况基本一致;利用高分辨率的模式输出,对台风增强条件进行分析,结果表明:(1)台风中心高空气流强烈外流区与高压反气旋环流中心靠近合并,中层呈"东北高西南低"的形势,副高中心的加强大大增强与台风之间的气压梯度力,均有利于台风强度增强;(2)小的各层VWS有利于台风加强;环流场的调整会使得各层VWS均有所增大,但台风仍在加强;深层和低层VWS先于台风减弱就开始增大,而高层VWS在台风减弱过程中仍维持较小;(3)台风强度的变化滞后于水汽净流入量的变化趋势约9小时,南边界为最主要的水汽输入,表明西南季风对台风水汽输送起着重要作用;(4)海表面输送的热量为台风发展提供能量来源的同时,其输送的不对称也是引起台风整体结构不对称的原因之一,其中潜热通量在台风加强过程中起到更重要的作用。     

基于统计的台风影响下珠海站风速预报方法

利用2006—2016年中国气象局(CMA)台风最佳路径数据集和珠海站的逐小时风速资料,通过线性回归方法,建立了一种基于台风中心位置、强度对珠海站风速预报的方法。结果表明:(1)珠海站周围400 km范围内年平均有4.6个台风活动,且主要集中在西南象限和东南象限;(2)台风位于西南象限时其中心风速与珠海站风速的线性关系最好,珠海站风速也最大;(3)利用2017年台风数据和珠海站实际风速数据对预报方程进行检验,其预报效果较好。     

中国热带大气季节内振荡研究进展

热带大气季节内振荡(包括MJO)是大气环流的重要系统,它的活动及异常既对其他系统有一定的作用,也对长期天气和短期气候有明显影响。因此,热带大气季节内振荡一直是大气科学的前沿研究课题之一。文中对近5—10年中国学者的有关研究工作及其进展做了简要回顾和综合,主要包括:(1)热带大气季节内振荡特别是MJO的动力学机制;(2)热带大气季节内振荡以及MJO的数值模拟问题,特别是大气非绝热加热廓线对模式模拟MJO的重要作用;(3)热带大气季节内振荡和MJO,特别是在赤道西太平洋地区,与ENSO的相互作用关系;(4)热带大气季节内振荡(包括MJO)及其流场形势对西太平洋台风活动的重要影响,即MJO对西北太平洋台风生成数的调制作用,以及热带大气季节内低频气旋性(LFC)和反气旋性(LFAC)流场对西太平洋台风路径的影响;(5)热带大气季节内振荡(包括MJO)的活动及异常对东亚和南亚夏季风建立、活动异常的影响,以及它们与中国降水异常的密切关系。     

1621秋季台风“莎莉嘉”路径突变和暴雨成因分析

用常规观测资料、卫星云图资料、流场资料和各种物理量诊断综合分析"莎莉嘉"后期路径突变和形成暴雨的各种有利因素。结果表明:(1)台风"莎莉嘉"后期路径在北部湾突然转折,这主要是由副高的变化引起,台风云系与锋面云系相联系,转受西风带系统引导;(2)这次台风暴雨在广西分布不均匀,分别包含了台风本体暴雨、台风与冷空气相互作用的暴雨、台风和地形作用产生的暴雨;(3)这次暴雨过程中有充足的水汽输送和强烈的水汽辐合,强烈的上升运动是形成暴雨的直接动力条件,局地特大暴雨与地形的增幅作用有重要关系。     

谢义炳对大气环流系统研究的贡献

对谢义炳在大气环流系统方面所做出的科学贡献作了简要的全面回顾。其中包括:(1)北美切断低压的生命史;(2)东亚高空锋和急流的多层结构;(3)中国降水系统的结构和演变规律(包括梅雨锋、西南低涡等),热带和中纬度扰动相互作用在暴雨过程中的重要性;(4)西北太平洋的台风形成在ITCZ(赤道辐合带)/季风槽中;印度西南季风的低频变化;(5)降水系统的湿斜压动力学理论及其在天气预报中的应用;(6)大气环流的中期变化理论。谢义炳的这些贡献为我们更好地理解大气环流系统并改善了中国的暴雨预报。     

海洋飞沫对台风“Morakot”结构影响的数值模拟研究

将海洋飞沫参数化引入到高分辨率、非静力中尺度模式中,并对0908号台风"Morakot"进行了数值模拟,研究了海洋飞沫对台风"Morakot"结构和强度的影响。结果表明:(1)不论是否考虑海洋飞沫作用,模式均能较好地模拟出台风"Morakot"的移动路径,说明海洋飞沫对其移动路径影响不大;(2)引入海洋飞沫参数化后,台风眼墙区域的切向风速、径向风速、垂直速度、涡度、云水混合比、雨水混合比等物理量均增强,表明飞沫对台风结构变化的影响明显;(3)海洋飞沫对台风"Morakot"演变的直接影响是在对流层低层,低层风速明显增大,大风速区的影响尤为显著;(4)飞沫的蒸发使台风范围内的潜热和感热通量明显增强,尤其是潜热通量,其大值区对应着台风中心附近的最大风速区。由于水汽和热量输送的增强,使台风眼壁附近的云水量与雨水量增多,因此降水强度明显增加。     

采用预报涡旋的初始化方案对2015年台风“莲花”、“灿鸿”的试验研究

提出了一种采用预报涡旋的初始化方案,用预报涡旋代替bogus模型参与构建模式初始场,采用权重形式合成预报涡旋和分析涡旋获取台风初始涡旋。针对2015年“莲花”和“灿鸿”台风,基于该初始化方案设计了一系列对比试验进行数值模拟,并对结果进行分析。结果表明:(1)该方案得到的台风初始涡旋结构比bogus模型合理;(2)预报涡旋权重不宜取太大;(3)从长时效预报效果看,采用24 h内预报涡旋比采用长时效预报涡旋台风的路径和强度误差减小;(4)采用同一权重方案对“莲花”、“灿鸿”预报的改进效果不同,其原因与预报涡旋和分析涡旋的协调程度有关。多台风情形下可在初步评估的基础上采用不同时效的预报涡旋和不同权重方案。      

The Effects of Assimilating Satellite Brightness Temperature and Bogus Data on the Simulation of Typhoon Kalmaegi (2008)

Observational and bogus satellite data are directly assimilated into the Weather Research and Forecasting (WRF) model in simulations of Typhoon Kalmaegi (2008). The data assimilation is performed using the Radiative Transfer for TIROS-N Operational Vertical Sounder (RTTOV) model and the three-dimensional variational data assimilation (3DVAR) technique, with satellite observations taken from the National Oceanic and Atmospheric Administration-16 (NOAA-16) Advanced TIROS Vertical Sounder (ATOVS) system composed of the High-resolution Infrared Radiation Sounder (HIRS), the Advanced Microwave Sounding Unit-A (AMSU-A), and the Advanced Microwave Sounding Unit-B (AMSU-B). Data assimilation experiments are initialized at three different times. Improvements in the numerical simulation of the typhoon are discussed in the context of wind, temperature, pressure, and geopotential fields. The results indicate that assimilation of satellite data can improve both the representation of the initial conditions and the subsequent simulation of the typhoon. Different satellite data have different impacts on the typhoon track. In these simulations, data from AMSU-A play a greater role in improving the simulation of the typhoon than data from AMSU-B or HIRS. Assimilation of satellite data significantly affects the simulation of the subtropical high and the steering of the typhoon by the environmental flow. The subtropical high is enhanced and extends westward in the data assimilation experiments. The background flow therefore steers the typhoon more westward, improving the simulated typhoon track. Although direct assimilation of satellite brightness temperature improves the simulated environmental conditions, it does not significantly improve the simulated intensity of the typhoon. By contrast, initializing the typhoon simulation using bogus data in tandem with satellite data improves not only the environmental conditions but also the simulated inner-core structure of the typhoon. Assimilation of both types of data therefore improves the simulation of both the typhoon track and the typhoon intensity. The results of these experiments offer new insight into improving numerical simulations of typhoons.     

台湾岛地形对台风暴雨影响的数值研究

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台风自身动力学过程(CISK)对其移动的影响

台风的移动是一个既重要又复杂的气象问题,虽然已经有过许多分析研究,但仍有不少问题没有搞清楚。在台风路径预报中,目前用得较多的方法之一是所谓“引导气流法”,它把台风作为一个“质点”,其移动只受外部流场的引导。不考虑台风自身动力学过程的影响,可能是引导气流法出现台风路径预报误差的重要原因之一。因为实际台风是一种极为活跃的天气系统,不能视其为完全被动的“质点”。除了外界环境(引导气流)对台风的移动有影响外,台风本身的动力学过程和结构也必然对其移动有不可忽视的作用。 根据第二类条件不稳定理论,台风的形成和发展是积云对流和天气尺度低压扰动间正反馈的结果。     

边界层参数化方案对南海秋季台风“莎莉嘉”(2016)模拟的影响

利用美国中尺度数值模式WRF,选取两个局地(QNSE、MYJ)闭合和两个非局地(YSU、ACM2)闭合的边界层参数化方案对台风“莎莉嘉”(2016)进行了4组模拟试验,结果表明,不同边界层方案对台风路径影响较小,但对台风强度和结构有明显的影响,就本个例研究而言,非局地闭合边界层方案明显优于局地闭合边界层方案。台风强度的差异是热力和动力共同作用的影响。局地闭合方案模拟的地表焓通量、水汽通量和动量通量更大,台风偏强;局地闭合方案模拟的边界层高度更高、边界层顶的夹卷过程更强、垂直混合更强、台风暖心结构更强,从而台风也更强。台风强度的差异和台风结构的变化密切相关。      

8616号台风风场非对称研究

本文对8616号台风动力学特征和能量学特征量进行了计算和分析。研究结果表明,这个台风风速分布不对称,气旋性最大切向风位于台风右前象限。风速的垂直切变随台风加强而减弱。强流入位于台风南半圆300hPa以下,流入最大值在700hPa层附近。高层最强反气旋流出在150—100hPa层附近,流出主要位于台风北半圆。在台风内区,正涡度分布近似准对称,散度分布很不对称。这个台风垂直运动分布与台风的发展及位置有密切关系。台风整个生命期均具有暖心结构,250—200hPa附近增暖最明显。扰动期500hPa以上存在干燥层,     

双台风相互作用及其影响

采用三维变分混合同化方法对双台风菲特（1323）和丹娜丝（1324）、天鹅（0907）和莫拉克（0908）进行数值模拟,并在此基础上,采用移除双台风中任一台风和增强或减弱任一台风的方法,对双台风的相互作用进行了敏感性试验。结果表明:台风丹娜丝的作用导致台风菲特路径偏南,移速偏慢;台风菲特的作用导致台风丹娜丝路径偏北,移速变化不大。双台风相互作用使台风菲特和丹娜丝强度发生变化。在台风菲特强盛阶段强度更强,减弱消亡阶段强度更弱。2013年10月6-9日我国华东地区出现的强降水主要受台风菲特影响,台风丹娜丝使降水强度增强、强降水中心位置偏南。双台风相互作用使台风天鹅移向偏南,移速偏快,但台风天鹅对台风莫拉克的移向、移速影响不大;台风天鹅路径盘旋曲折,每次移向的变化都与台风莫拉克有关;台风天鹅打转程度与台风莫拉克的强度呈正相关,双台风间存在涡度、水汽通量等的相互影响及输送机制。     

Air-sea Interaction of Typhoon Sinlaku （2002） Simulated by the Canadian MC2 Model

Three experiments for the simulation of typhoon Sinlaku (2002) over the western North Pacific are performed in this study by using the Canadian Mesoscale Compressible Community (MC2) atmospheric model. The objective of these simulations is to investigate the air-sea interaction during extreme weather conditions, and to determine the sensitivity of the typhoon evolution to the sea surface temperature (SST)cooling induced by the typhoon. It is shown from the three experiments that the surface heat fluxes have a substantial influence on the slow-moving cyclone over its lifetime. When the SST in the East China coastal ocean becomes 1℃ cooler in the simulation, less latent heat and sensible heat fluxes from the underlying ocean to the cyclone tend to reduce the typhoon intensity. The cyclone is weakened by 7 hPa at the time of its peak intensity. The SST cooling also has impacts on the vertical structure of the typhoon by weakening the warm core and drying the eye wall. With a finer horizontal resolution of (1/6)°×(1/6)°, the model produces higher surface wind, and therefore more surface heat fluxes are emitted from the ocean surface to the cyclone, in the finer-resolution MC2 grid compared with the relatively lower resolution of 0.25°×0.25°MC2 grid.     

Momentum flux of stratospheric gravity waves generated by Typhoon Ewiniar(2006)

The momentum flux of stratospheric gravity waves generated by Typhoon Ewiniar (2006) is examined using a Weather Research and Forecasting (WRF) model. In the stratosphere, zonal momentum flux with a positive sign by eastward-propagating waves is significant during the northward moving of the typhoon, while both zonal and meridional momentum fluxes with positive signs are significant during the typhoon decaying stage in which the typhoon moves northeastward. The magnitude of the momentum flux is greater during the mature stage of the typhoon than the decaying stage, and the phase speeds of the dominant momentum flux are less than 30 m s^?1 with a peak at 10–16 m s^?1. Positive momentum flux decreases with height overall in the stratosphere for both zonal and meridional components. The resultant gravity-wave drag forcing plays a role to decelerate the easterly background wind in the stratosphere. This drag forcing is relatively large above z = 40 km and below z = 20 km, and lower stratospheric wave drag is expected to affect the typhoon dynamics by modifying the background wind shear and inducing the secondary circulation in the troposphere.     

南海台风Vongfong(2002)登陆前后内核结构和近海加强原因的数值模拟研究

利用6 km细网格区域的显式模拟结果分析了Vongfong(2002)的内核结构;对Vongfong近海加强的动力学机制进行了研究.结果表明:(1) 轴对称性结构中,Vongfong最大风速半径(RMW)在强盛期随高度递减.Vongfong在近海时,低层最强的流入在其移行的前方,而流出区在其后方.这些特征与大西洋飓风和西太平洋台风相反.(2) 动力场和热力场都有明显的不对称结构.在强盛期,对流西北强、东南弱;强对流云带与最大风速区的位置一致.在加强期,低层西冷东暖、中高层西暖东冷;到强盛期,低层和中高层都有明显的暖心结构.(3) 中纬度中上层冷低压系统和台风的相互作用是Vongfong近海加强的重要原因.①由于冷低压系统外围的冷空气从西北侧进入台风的中层,低层有暖湿空气配合,使得位势不稳定能量增加,对流发展.②因为冷低压中心的下沉气流正是二级环流的下沉支,冷低压南移填塞,台风近海加强.两个方面最终通过CISK(第二类条件不稳定)机制来实现.     

0801号台风风浪场和涌浪场的数值模拟

利用美国国家海洋大气总局/美国国家环境预报中心（NOAA/NCEP）发布的最新版WAV-EWATCHⅢ（version3.14）海浪模式对0801号台风＂浣熊＂进行数值模拟,并在此基础上对台风浪的发展过程和台风影响下的海面有效波高、风浪场及涌浪场的分布特征进行分析。结果表明：海面有效波高的分布和演变受台风系统强度和移动的影响;台风过程中所产生的大浪主要为风浪;涌浪场的分布与风浪场的分布几乎相反,涌浪场基本分布在远离台风中心的外围海域;涌浪场波高比风浪场波高要小。