台风“莫拉克”登陆前后的动力诊断分析

利用NCEP 0.5°×0.5°每日4次的全球预报场分析资料GFS(Global Forecast System)、日本MTSAT静止红外卫星云图,对2009年第8号台风"莫拉克"在台湾登陆前后的演变特征进行了动力学诊断分析。结果表明:(1)由于近台风中心附近对流层中低层存在切向风大值区中心,使得水平位涡通量散度项在其内侧分布密集。(2)近台风中心低层的负水平位涡通量散度项指向正水平位涡通量散度项,可以很好地示踪台风在海上的移动。(3)p坐标系下的负垂直位涡通量散度密集区可作为分析台风移动的一个重要参考指标。通过涡度方程讨论了决定台风对流层中低层气旋性涡度变化的主要因子,指出南海、华南沿海地区夏季西南气流与台风的耦合对台风结构、路径产生了重要的影响。     

非地转湿Q矢量在台风暴雨预报中的应用试验

利用NCEP/NCAR全球格点资料和TRMM卫星资料,采用改进后的非地转湿Q矢量,对0908号台风＂莫拉克＂引起的台湾南部特大暴雨过程进行预报应用试验。试验结果表明：（1）850 hPa高度层的非地转湿Q矢量散度及水汽通量散度分布可以预报未来24 h暴雨的落区及其雨带的分布,暴雨发生在Q矢量散度梯度大值区靠近辐合区域,同时该区域要有水汽辐合中心,雨带分布与该梯度大值区分布基本一致。（2）Q矢量辐合区的倾斜式发展很好地描述了暴雨中心强对流系统垂直结构,强对流系统发展旺盛期出现在暴雨发生前的18 h,具有一定预报意义。（3）台风暴雨发生在次级环流的上升支附近,最强次级环流上升支出现在暴雨发生时期;次级环流中的上升气流从低层到高层的倾斜方向较好地描述了雨带的移动,次级环流的调整比雨带移动提前了24 h,具有较好的预报应用价值。     

2015年热带气旋“彩虹”的高分辨率数值模拟与风场诊断分析

利用WRF模式,对热带气旋“彩虹”（1522）登陆过程开展了高分辨率数值模拟,模拟验证表明:模式较成功地模拟出了“彩虹”的移动路径、强度变化和降水分布。利用高分辨率模拟资料,分析了“彩虹”登陆期间的大风分布以及热、动力结构特征,结合切向风动量方程开展了模拟诊断,结果表明:切向风动量方程各项在近地面层和边界层顶代表高度上的平面结构诊断分析显示,近地面（0.4 km）层上,VVOR（角动量径向平流项）和VPGF（切向气压梯度项）是切向风变化的最大贡献项;边界层顶（1.3 km）附近,VPGF和VVA（切向动量垂直平流项）对切向风起到正加速作用,而VVOR则根据入流（出流）特征,起到正（负）加速作用。切向风动量方程各项的轴对称平均结构诊断分析显示,“彩虹”登陆前,VVA和VVOR是决定切向风变化的主要贡献项。     

0908号台风“莫拉克”登陆过程中海表温度变化特点及其对“莫拉克”的影响

以2009年台风“莫拉克”为例,利用AVHRR/AMSR卫星数据和WRF模式,分析台风登陆过程中台湾岛周围海域SST变化特点及其对台风的影响。结果表明,由于海岸线的阻挡以及台风之前存在的冷涡的影响,“莫拉克”引起近海海域的最大降温位置出现在路径附近偏左或者离台风中心较远的海域。宽阔洋面上,台风活动导致的SST变化虽然减弱了台风强度,但对路径的影响小。沿海的SST梯度加强了台风的非对称结构,使得台风向非绝热加热大值区(台风北部)偏移。考虑近海SST梯度的海峡试验与定常SST试验相比,沿海路径向北偏差最大可达134 km,与2009年中央气象台台风路径24小时的综合预报误差119 km相当。这说明为进一步提高我国近海海域的台风路径预报水平,需要考虑近海SST非均匀分布的特征。      

台风Chanchu（0601）强度日变化特征分析

利用非静力中尺度模式WRF模拟了台风Chanchu（0601）,模式再现了台风Chanchu的路径、强度及结构。利用模式资料分析了台风Chanchu发展增强过程中其流出层和流入层风速的日变化特征、造成该日变化特征的机制及其对台风强度的影响。分析表明:台风Chanchu流出层和流入层的风速均存在显著的日变化特征,表现在低层径向入流和高层径向出流在夜间至清晨明显增强,在白天增加缓慢;切向风变化趋势同径向风类似,位相较径向风落后约6 h。通过对比夜间和白天云顶温度（CTT）和垂直速度频率（CFADS）的分布,发现夜间对流较白天更加活跃,这与夜间云顶冷却所导致的静力稳定度降低有关。利用切向风倾向方程进行收支分析,结果显示太阳辐射日变化通过调节对流日变化,引起高低层径向气流的日变化,进而造成切向风速的日变化,从而影响台风强度,在一定程度上揭示了日变化对台风强度变化的指示意义。      

集合动力因子对登陆台风“莫拉克”(0908)暴雨 落区的诊断与预报研究

“莫拉克”是2009年登陆我国热带气旋中影响范围最广、造成损失最大的台风.“莫拉克”带来的强降水导致台湾南部发生50年来最严重的水灾,福建、浙江等省的部分站点过程雨量超过50年一遇.因此,在台风暴雨(强降水)预报中,能否准确把握其落区就显得尤为重要.本文首先利用中尺度非静力数值模式WRF对台风“莫拉克”进行高分辨率数值模拟(三层嵌套,最高分辨率为2 km).模式较好地再现了台风中心的移动路径、强度;模拟的降水分布区域与实况也较为相符.利用再分析资料及模拟的高分辨率资料对暴雨成因进行诊断分析,表明造成此次强降水过程的水汽主要由西南季风输送,并且垂直运动旺盛,贯穿整个对流层.根据集合动力因子预报方法,运用广义湿位温、对流涡度矢量垂直分量及水汽散度通量对暴雨落区进行了诊断和预报,发现广义湿位温等值线的“漏斗状”区域与暴雨落区对应关系显著;基于NCEP-GFS每日四次的预报场资料,利用对流涡度矢量和水汽散度通量做出的降水落区预报表明,二者对降水落区均有一定的指示意义.强降水主要位于对流层中低层对流涡度矢量垂直积分量的梯度大值区附近,其时间演变与观测降水的演变具有相当高的一致性;水汽通量散度抓住了垂直运动和水汽散度这两个引发暴雨的关键因子,对降水的发生范围和强降水极值中心的判断更为准确.这三个动力因子都可以为“莫拉克”台风暴雨(强降水)落区提供信号,对台风暴雨落区具有一定的诊断和预报意义.     

大涡模拟试验中台风梯度风平衡分析

尽管经典台风强度理论是基于梯度风平衡模型,但是已有的飞机观测资料和数值模拟研究发现,边界层中和眼墙附近存在非梯度风平衡气流,前人数值模拟发现,眼墙附近最大的超梯度风可以达到切向风速的16.7%。大涡模拟可以模拟出滚涡和龙卷尺度涡旋等小尺度系统,这些小尺度系统对梯度风平衡可能产生影响,使用中尺度天气预报模式结合大涡模拟（WRF-LES）对模拟台风内核区域方位角平均的梯度风平衡进行了分析,三个大涡模拟试验的水平分辨率分别为333 m、111 m和37 m,结果表明非梯度风平衡气流并未因为分辨率提高而显著增强或产生结构差异,最大超梯度风出现在边界层顶处最大切向风半径的内侧,达到梯度风速的10.8%~16.1%。进一步分析发现,不同台风中心定位方法会影响非梯度风平衡气流,最小气压方差法和最大切向风法可以得到与前人模拟一致的结构,而气压权重法得到的低层超梯度风中心远离眼墙、靠近台风中心,位涡权重法得到的低层超梯度风的径向范围向内扩大,最小气压方差法和最大切向风法更适合用于梯度风平衡研究中的台风中心定位。     

涡旋结构和环境场对台风“黑格比”（2020）强度变化的影响

为进一步认识影响台风强度预报的因素,提升对台风最大强度预报的能力,利用高精度集合模拟试验对2020年第4号台风“黑格比”的发展增强过程进行了分析,探讨了初期涡旋和大尺度环境背景对台风最大强度的影响。结果表明：描述初期台风涡旋特征的10 m最大轴对称切向风、最大风速半径附近及其外侧低层的轴对称切向风和入流以及涡旋的丰满度均与台风最大强度有较好的相关：最大轴对称切向风能够更早且更准确地指示台风最大强度;最大风速半径附近及其外侧低层的轴对称切向风和入流越强,其伴随的向台风内核区输入的角动量越大,台风的最大强度也越强;初期台风涡旋的丰满度与最大强度的相关远高于外围风圈和最大风速半径与最大强度的相关,意味着对于小台风“黑格比”而言,只要初期涡旋丰满度大,其最大强度也会很强。“黑格比”的最大强度与其西侧“森拉克”台风和东侧副热带高压也密切相关,若这两者都偏强,不仅使得“黑格比”引导气流的向北分量偏强,导致台风快速北移受到干空气影响,还会使得“黑格比”的环境风垂直切变增大,不利于台风达到更强的最大强度。对于这类台风而言,初始涡旋结构和邻近台风及副热带高压的准确描述是提高台风最大强度预报能力的重要前提...     

台风“黑格比”造成浙东北滞后型暴雨成因分析及多模式预报检验

基于地面常规加密观测及ERA5再分析、热带气旋最佳路径、雷达卫星等资料,利用天气诊断方法探讨了2020年4号台风“黑格比”在登陆北上减弱后南侧滞留的降水云团引发浙东北暴雨成因。受对流层中层副高西脊点偏西及台风北侧高层急流出口区右侧辐合下沉影响,台风云系不对称结构明显,主要分布在南侧。中层冷空气从台风西侧入侵触发中小尺度对流系统,小尺度云团在台风环流内逆时针移动至台风东侧并发展滞留,在浙东北引发强降水。期间冷暖气团（中层MPV1正值和低层MPV2负值）交汇区及中低层锋生大值均可指示暴雨落区,垂直螺旋度也可体现冷空气入侵后台风后倾的垂直结构演变特征;台风东侧持续的西南急流水汽输送有利于夜间浙东北对流降水的维持发展,且水汽低层辐散区对强降水落区有6 h左右的预报提前量。基于SAL定量降水检验证实：大尺度模式由于模拟对流降水演变的欠缺,无法预报出夜间滞后型暴雨增幅;中小尺度模式虽然对暴雨强度刻画相对准确,但大值雨区偏移;ECMWF 3日20:00起报场预报过程累积雨量误差小,较4日08:00起报预报结果更接近实况,但短时暴雨出现时间偏早3～6 h,不利于此类滞后型区域暴雨的预报参考。     

Numerical Simulation of Effect of Sea Spray on Typhoon ＇Morakot＇ Structure

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。     

华北汛期旱涝与中高纬大气环流异常

利用１９８０￣１９９４年ＮＣＥＰ／ＮＣＡＲ月平均高度场和我国测站降水量资料,通过奇异值分解方法探讨了华北汛期降水与５００,２００ｈＰａ欧亚吭纬大气环流这关系,得到与华北汛期旱涝有关的两类异常环流型。     

云、雨水酸度和离子浓度与其微物理参数的关系

本文1987年5-6月和1989年5-6月庐山地区的实测资料,分析了云、雨水酸度和离子浓度与其微物理量间的关系。结果表明,云、雨滴大小、含水量、谱宽等微物理量的演变直接影响着其酸度和离子浓度。     

快速更新循环同化预报系统的汛期试验与分析

为了支持短时临近预报,利用新一代数值预报技术,结合高时空分辨的新一代探测所提供的观测信息,开发了基于快速更新循环同化的数值预报系统。基于GRAPES预报模式及其三维变分,开发了逐时循环同化,包括雷达、卫星、飞机、常规地面和探空等观测资料的同化模块,并采用nudging技术,引入雷达回波,订正模式的初始云水、雨水等信息,实现快速更新预报。多种测试和汛期连续试验表明,系统运行稳定可靠。逐时同化场合理,与实况基本一致。通过1个月的滚动预报综合分析和个例预报分析均表明,预报稳定有效,与观测分布基本一致,初步具备开展短时临近预报的能力。     

青藏高原潜热感热、地形高度与我国冬、夏季温度的可能影响

利用改进后的大气环流谱模式（简称SF-AGCM）进行长时间积分，分别在青藏高原冬季感热、潜热减少，夏季感热、潜热增加和地形减半等三种情况下，求出其相应的我国温度情况，结果表明：夏季感热、潜热增加，相应次年我国冬季普遍温度程升高，冬季感热潜热减少，相应次年夏季青藏高原地区温度升高，我国中东部区温度降低，只有东部沿海的温度有少量增加，降低最多地区在黄河中游，青藏高原地形高度减半，冬季青藏高原地区温度增加，0℃线沿青藏高原穿过黄河和长江的中上游，我国的东部地区温度均降低，降低最大处是在渤海和黄海附近的地区；夏季我国普遍温度都降低，青藏高原的西部温度降低最为显著，此外，在淮河附近也有较大降温。     

ANTARCTIC SEA ICE AND THE POLAR VORTEX INDEX:TEMPORAL AND SPATIAL CHARACTERISTICS AND THEIR RELATIONSHIP

The cluster analysis method has been used to divide the Antarctic sea ice variation field into 5 sectors.Then,foreach of these sectors,the corresponding indexes of vortex area and vortex intensity on the 500 hPa level have been calcu-lated.These data were used to analyse the temporal and spatial characteristics of both Antarctic sea ice and the vortexindex variations and their relationship.Our results show that substantial differences are presented in the climatic patternand interannual variations of the sea ice data and vortex index in different sectors.The maximum sea ice extent varia-tions appear in sector 1 and sector 4.Oscillation periods of 2—2.5 and 5—7 years exist in the variations of sea ice extentand vortex index in most sectors.A positive trend is only found in sector 1 sea ice extent while the other sectors shownegative trends.The average extent of the Antarctic sea ice as a whole has retreated at a rate of 1.6 latitudes per 100years.The vortex areas for all sectors have decreased.Nevertheless,the vortex intensities in 3 sectors have increased.Therelationship between sea ice and vortex characters in each sector is obvious,but a little complex.Sectors 1 and 5,whichare located in the Southeast Pacific and South Atlantic,are the most sensitive areas in terms of sea ice/atmosphereinteraction.     

一个正压和斜压不稳定的充要条件

提出一个新的李雅普诺夫函数，首次得到了正压和斜压不稳定的充要条件，大大改善了热知的Ｒａｙｌｅｉｇｈ－郭晓岚定理和Ｆｊｏｒｔｏｆｔ定理，解决了Ｒａｙｌｅｉｇｈ（１８８０）提出的无粘切变流正压稳定性问题。     

1984～2000年印度洋与中国地区上空对流层中上层及平流层气溶胶变化和输送特征

利用美国SAGE II (Stratospheric Aerosol and Gas Experiment II)卫星最新版（6.0版）1.020 μm通道逐日气溶胶消光系数资料，得出了对流层中上层及平流层（10 km以上高度）气溶胶光学厚度的平均分布和变化特征。结果表明:气溶胶光学厚度在低纬度大，在印度洋的岛屿上空有三个高值中心，气溶胶光学厚度高值中心与对流层中上层的上升气流的高值中心相对应。与17年(1984～2000年)年平均相比，近6年（1995～2000年）孟加拉湾至青藏高原东南部上空气溶胶光学厚度明显增加；中国东部地区上空气溶胶光学厚度增加，中西部地区则减小。气溶胶光学厚度存在三个经向的增加带和两个经向的减小带。中纬度与赤道之间的布鲁尔-多普森环流（Brewer-Dobson Circulation）带来的低层大气与对流层中上层及平流层之间的气溶胶输送是导致气溶胶这种经向一致变化的主要因素。气溶胶的这种输送产生的近地面大气污染物向中上层大气输送有可能产生重要的气候变化。     

中蒙地温、降水资料网格化处理及一些初步分析结果

本利用逐步搜索逼近法对已收集到的中国和蒙古的地湿、降水资料进行了网格化处理，得到了一套１°×１°地温、降水网格点资料。分别对中国及其１００°Ｅ以东和以西地区以及蒙古科季１．６ｍ地温距平与汛期降水距平百分率格点资料之间的同号率进行了计算，两之间有一定的正相关关系。这一方面说明冬季１．６ｍ地温与汛期降水之间确实存在正相关；另一方面也说明用本所述方法得到的网格化资料与原始资料有一定的可比性。就冬季     

浙江省夏季旱涝年及前期异常特征

采用1951－1960年浙江省4站和1961－1999年浙江省36站的夏季降水资料划分了浙江省夏季旱涝年。研究了夏季旱涝的同期及前期环流异常特征，研究了浙江省夏季旱涝的预报方法。