南海台风暴雨统计释用预报方法探讨

本文根据降水量方程和１９８５－９０年南海台风暴雨资料及欧洲中心数值模式产品，利用逐步判别方法筛选因子和Ｂａｙｓ准则，分别建立海南和广东沿海２４－４８小时台风最大暴雨量判别函数方程。计算和试验结果表明这一方法具有较好的预报潜力。     

估计SURE模型参数的一种方法探讨

提出了计算ＳＵＲＥ（ＳｅｅｍｉｎｇｌｙＵｎｒｅｌａｔｅｄＲｅｇｒｅｓｓｉｏｎＥｑｕａｔｉｏｎｓ－表面无关回归方程）模型参数的一种方法,利用正交变换,以避免在直接计算方差－协方差逆矩阵（或其估计）时,经常导致的不必要的精度损失的困难,较详细地考虑了特殊的ＳＵＲＥ模型的求解过程,在这里,每个方程回归变量集中包含前面方程的回归变量作为当前回归变量集的适当子集。     

改进的Kuo-Type积云对流参数化方案

通过对热力学方程和水汽方程两端作计算的对比，指出Ｋｕｏ－Ｔｙｐｅ参数化方案的一种改进型Ｋｒｉｓｈｎａｍｕｒｔｉ回归方案在长江中下游地区应用的不足之处，同时结合本地区的积层云共存及相互作用的事实，以实用性为目的，提出一种改进的Ｋｕｏ－Ｔｙｐｅ参数化方案。它具有以下特点：积云对流发生的判据具有区域特点；采用Ｋｒｉｓｈｎａｍｕｒｔｉ的具有明确物理意义的对流参数，但不从统计回归中求得，而是直接由“实时资料     

振荡型Rossby孤立波与大气阻塞

从正压涡度方程出发,在弱非线性和弱其流切变条件下,导得了描述非线性大气长波活动的推广的Ｋｄｖ方程,并得到了方程的孤立波解及其色散关系。取近似于实际大气运动的物理参数作数值计算,得到了振荡型Ｒｏｓｓｂｙ孤立波的水平结构和移动特征,其结果较这建党的Ｋｄｖ孤立波更接近于实际大气中的阻塞流型。     

中国南海台风模式(TRAMS-v2.0)技术特点及其预报性能

中国南海台风模式(TRAMS)是基于GRAPES的非静力中尺度模式,采用半隐半拉格朗日时间差分方案,借助Helmholtz方程进行隐式求解,并在原模式的基础上,采用三维静力参考大气、非线性项分步计算、物理过程倾向隐式处理及与动力过程耦合等技术,形成新的模式动力过程计算方案。模式物理过程主要包括:长短波辐射、云微物理、湍流和深浅对流和海陆面等下垫面参数化方案,新版南海台风模式重点研发了海陆面参数化方案(SMS方案),改进了积云参数化方案(NSAS方案),并且引入地形重力波拖曳参数化方案(KA95方案)。预报模式的覆盖范围:81~161°E,0~51°N。水平格距为0.18°,垂直方向分65层,时间积分步长为100 s。2015年批量试验结果表明,新版南海台风模式预报性能稳定,误差较小,与EC全球模式同样本比较,发现短时效(如0~24 h)两模式台风路径预报误差水平基本相当,而较长时效(如48~72 h),南海台风模式的预报误差小于EC全球模式,具备较好的业务应用价值。     

新动力因子在登陆台风与降水移动中的诊断研究

引入新动力因子位温平流项与广义位温耦合水平通量参数(the Potential Temperature Coupling Flux Parameter,简称PTCF)的定义,即位温平流项与广义位温的雅可比行列式,对登陆台风"韦帕"(Wipha)及其雨带的移动进行了诊断分析,发现台风中心会向新动力因子绝对值(|G|)的垂直平均值最大值处移动;|G|垂直平均值大值区的移动和变化早于台风中心的移动,对台风登陆与登陆后的移动路径有一定指示作用。为便于推导新动力因子的演变方程,还利用ARPS模式的资料同化模块对NCEP每6 h一次的全球最终分析资料(FNL)与MICAPS系统下全球地面资料和探空资料进行四维同化,插值到等高坐标系下,计算并分析了PTCF的平流项与4个阻力项分别影响台风及其降水移动的相对重要性。     

人工植被和流动沙丘近地面层湍流通量的计算

提出了由Ｂｕｓｉｎｇｅｒ建议的无量纲廓线通用函数形式的近地面层稳定度参数ζ的相似方程分析解。代替了以往采用数值迭代法求ζ，并应用于沙漠人工植被和裸露流动沙丘上的实例资料分析。采用目前广泛应用的空气动力学方法，分别计算了动量和热量交换系数，感热和潜热通量，并由波文比－能量平衡方法进行了验证。结果表明：采用Ｂｕｓｉｎｇｅｒ无量纲通量廓线关系形式的近地面层稳定度参数ζ的相似方程分析解，代替以往惯用的数值     

9415号台风路径与能量场的关系

为探讨９４１５号台风路径与能量场的关系，计算并分析了８５０ｈＰａ假相当位温θｓｅ场和５００ｈＰａ湿空气焓场的分布特征。经分析发现，台风中心一直是趋向高θｓｅ中心和高焓中心移动，即沿高能脊向高能中心移动。这一揭示，对于应用能量场预测台风路径有一定价值。     

台风西北侧强对流天气浅析

台前强对流天气过程是较为罕见的.本文通过计算华南地区12站的物理参数以及分析天气形势,并结合台风结构来寻求强对流产生的内外因素.以便为日后的台前天气预报工作服务.     

台风影响上下海近海风场特性的数值模拟分析

选择近年来影响上海最严重的不同路径台风个例,首先利用TAPM数值模式对出现最大风速过程期间,海岸线的风速变化作了数值模拟计算,然后与海岸测风梯度塔的同步观测数据进行对比,在验证了模式计算结果的准确性和可靠性基础上,对台风影响下上海近海区域最大风速的分布特征、不同高度风速变化规律进行分析评估.同时采用海上测风平台的观测数据,对近海海面上的湍流强度作了计算.结果表明:当台风影响上海地区时,上海近海海上的最大风速有较明显的梯度变化;海面上风速随高度变化远比陆上小,各高度层风速如用指数律公式计算,幂指数可取O.09-0.10;海面上的湍流强度亦较小,基本上在0.10以下范围内波动.     

涡旋强度调整半径对2016年第18号热带气旋路径预报的影响

2016年中国国家气象中心区域台风模式（GRAPES_TYM）对第18号热带气旋（记为TC 1618）的路径预报出现了较大的误差:其平均路径误差显著大于全年的平均误差。分析了涡旋初始化方案（包括涡旋重定位以及涡旋强度调整）对其路径预报的影响。结果显示,涡旋强度调整是造成TC1618预报路径平均误差偏大的主要原因。不同的强度调整半径（r₀=12°,9°,6°,3°）对TC1618路径影响的敏感性试验结果显示,强度调整半径越大,其平均路径预报误差越大。500 hPa副热带高压以及平均海平面涡旋尺度分析发现:较大的强度调整半径（r₀=12°,9°）其初始时刻的涡旋尺度较大,涡旋北侧邻近区域副热带高压等值线相对偏北,副热带高压相对偏弱。尺度大的涡旋其北移速度较大,并且在积分过程中其环流邻近区域副热带高压进一步减弱,导致涡旋环流会更早与其西北侧东移的西风槽结合,移速偏快。      

西太平洋大尺度环境场对TC生成初期的影响

利用NCEP/NCAR水平分辨率为1°×1°、逐6 h的分析资料,以及JTWC(美国联合台风预警中心,Joint Typhoon Warning Center)最佳TC路径资料,对2004—2010年5—9月北半球100°E~180°范围内,118例TC生成时刻周围系统辐散风的大小以及时间和空间分布特征进行了统计分析,根据作用系统的不同将TC分为7种类型,其中:1)越赤道气流型;2)越赤道气流和副高相当型;3)越赤道气流强,副高弱型;4)副高型,这4种类型最多,占总数的91.5%以上。以TC为中心,在新生TC闭合环流外500 km范围内,第Ⅰ象限为副高的影响,在第Ⅱ象限多为副高与大陆高压影响,第Ⅲ象限为越赤道气流影响,而在第Ⅳ象限多为越赤道气流影响,少数为副高影响。区域平均越赤道气流辐散风的影响强度在0.7~3.5 m·s~(-1)的范围内,副高辐散风的影响强度在0.6~1.5 m·s~(-1)的范围内。对0704号的控制试验和敏感性试验表明,去掉TC自身的作用后,仍然会在一段时间后生成新的TC,这也验证了周围系统对TC的生成有重要的作用。     

Mangkhut（1822）台风飑线在江西的影响过程分析

主要利用常规气象资料和NCEP 1° ×1°再分析资料,对2018年22号超强台风Mangkhut在江西引发的飑线天气过程进行分析.结果表明:飑线在台风和副热带高压间的湿区生成,台风为此次飑线提供了有利条件.台风外围的低空急流输送充沛水汽,较强的对流有效位能和持久的地面辐合线使得初始离散对流单体组织发展成为台风飑线,而较强的低空垂直风切变为飑线的进一步发展提供了动力条件.江西省中南部中层入流环境及地面冷池等有利于雷暴大风的生成,江西省北部深厚的湿层和强烈的垂直上升运动等利于短时暴雨的发生.     

STUDY ON THE CHARACTERISTICS OF TROPICAL CYCLONES ACTIVITY OVER THE WESTERN NORTH PACIFIC IN 2004 AND THE CAUSATION

In this paper, we summarized the characteristics of tropical cyclones (TC) activity over the western North Pacific in 2004 and analyzed their causation. Compared with the normal, the annual frequency of TC in 2004 was slightly higher, tropical cyclones in 2004 had a longer life span and occurred in a concentrated period, the source of TC were situated eastward; in all tracks of TC, the recurvature tracks took up larger proportion, the landfall regions of TC were located northward, which concentrated from East China to Japan. The primary causes were revealed as follows. Firstly, the intensity and area of the western North Pacific subtropical high was stronger and larger than usual respectively, and its ridge was frequently in the form of cells and stretched northwestward. Secondly, the convergence of intertropical convergence zone (ITCZ) was reinforced and the convergence zone moved more eastward than average. Thirdly, the meridionality of the westerlies was larger than average and the cell-shaped ridge formed a saddle region, which is in favor of TC northward motion and recurature.     

热带气旋“苏迪罗”（2015）海上活动时段降水物理过程模拟诊断研究

利用WRF模式对2015年热带气旋（TC）"苏迪罗"发展演变过程开展高分辨率数值模拟,模式较好地再现了"苏迪罗"路径、强度、高低空环流、云系演变和降水分布等。应用三维地面降水诊断方程对"苏迪罗"海上活动时段的降水物理过程模拟诊断指出,Q_WVA（三维水汽通量辐合辐散率）对TC环流区域内降水相关的水汽相关过程变率（Q_WV）变化起主导作用,但环流区域内Q_WVL（垂直积分负的水汽局地变化率）和Q_WVE（海面蒸发率）亦有重要贡献（尤其是后者）,尽管Q_WVE贡献明显小于Q_WVA,但由环流区域外辐合来的水汽也可能主要源于区域外不同海域的海面蒸发,海面蒸发的总体贡献应更大。海上活动时段云相关过程变率（Q_CM）特征及变化与Q_WV相比更为复杂,环流区域内的Q_CLL（负的液相水凝物局地变率）基本维持正值（液相水凝物持续减少）,其消耗主要用于向冰相水凝物转化和地面降水,以及向区域外的三维通量辐散,6日04时之前,环流区域内Q_CIL（负的冰相水凝物局地变率）的变化主要归因于微物理转化及地面降水,而6日04时之后,来自环流区域外的通量辐合也有一定作用;降水强度逐渐增强时期,水凝物含量的短暂增长（负值Q_CLL和Q_CIL）主要归因于明显增强和垂直扩展的上升运动,伴随上升运动增强,水凝物含量明显增加,霰融化（P_gmlt）和雨滴碰并云滴（P_racw）是造成雨滴含量增加的主要微物理过程。"苏迪罗"环流内区域和时间平均的降水效率高达96%,其中Q_WVA是主要贡献项,而Q_WVE和Q_WVL亦有重要贡献,这与TC所处海洋下垫面有关,海上活动时段,充足的降水源和较小的降水汇共同造成此时段的高降水效率,雨滴生成主要微物理来源中,P_gmlt约占P_racw的72%,体现出海上活动时段TC环流内旺盛的深对流活动特征。     

三个路径相似降雨特征不同的热带气旋分析

比照路径相似台风的降雨制作台风降雨预报是台风业务预报的常规方法之一。但台风飞燕、桃芝及一次热带低庄路径虽极为相似，它们的降雨强度和降雨分布则差异很大。通过对台风飞燕、桃芝及一次热带低压的大气环流形势特征、物理量场诊断结果和卫星云图的对比分析，发现热带气旋影响地的前期环境场、热带气旋影响期间西风带低槽和副热带高压的强弱及其相互配置以及它们与热带气旋的相互作用是造成路径相似的三个热带气旋出现降雨差异的主要原因。该分析结果对台风降雨的业务预报有实际意义。     

混合递阶遗传径向基网络及其在副热带高压预报中的应用

采用遗传算法与径向基网络结合的方法建立了副热带高压特征指数的预报优化模型.针对径向基网络结构和初始参数难以客观确定的不足,引入混合递阶遗传算法同时优化网络结构和参数.该优化方法结合了递阶遗传算法和最小二乘法的优点,具有较高的学习效率.将混合递阶遗传径向基网络用于副高数值预报产品的预报试验和效果比较,结果表明:混合递阶遗传算法优化的径向基网络模型具有较好的收敛效果和泛化能力,对副高指数的预报效果有较明显的改进和提高.     

Impact of the Subtropical High on the Extratropical Transition of Tropical Cyclones over the Western North Pacific

Recent publications have investigated the interactions between the extratropical transitions （ETs） of tropical cyclones （TCs） and midlatitude circulations; however, studies of ET events have rarely considered the relationship between the storm and the nearby subtropical high. The TC best-track data provided by the Regional Specialized Meteorological Center-Tokyo Typhoon Center of the Japan Meteorology Agency are used in conjunction with the NCEP/NCAR reanalysis data to discuss the potential effects of the subtropical high on ETs over the western North Pacific basin. When the western Pacific subtropical high （WPSH） is weakened and withdrawn toward the east, more TCs follow recurving paths and the midlatitude trough activity is intensified. These changes lead to enhanced ET activity. By contrast, when the WPSH strengthens and extends westward, the number of TCs that follow direct westward paths increases and the midlatitude trough is relatively inactive. These conditions lead to reduced occurrences of ET cases. Abnormal activity of the WPSH should be considered as an important factor in determining ET activity.     

Effects of vertical wind shear and storm motion on tropical cyclone rainfall asymmetries over the North Indian Ocean

Tropical cyclone (TC) rainfall asymmetry is often influenced by vertical wind shear and storm motion. This study examined the effects of environmental vertical wind shear (200-850 hPa) and storm motion on TC rainfall asymmetry over the North Indian Ocean (NIO): the Bay of Bengal (BoB) and the Arabian Sea (AS). Four TC groups were used in this study: Cyclonic Storm (CS), Severe Cyclonic Storm (SCS), Very Severe Cyclonic Storm (VSCS) and Extreme Severe Cyclonic Storm (ESCS). The Fourier coefficients for wave number-1 was used to analyze the structure of TC rainfall asymmetry. Results show that the maximum TC rainfall asymmetry was predominantly in the downshear left quadrant in the BoB, while it placed to downshear right quadrant in the AS, likely due to the different primary circulation strength of the TC vortex. For the most intense cyclone (ESCS), the maximum TC rainfall asymmetry was in the upshear left quadrant in the BoB, whereas it was downshear right quadrant in the AS. It is evident for both basins that the magnitude of TC rainfall asymmetry declined (increased) with TC intensity (shear strength). This study also examined the collective effects of vertical wind shear and storm motion on TC rainfall asymmetry. Here, the analysis in case of the strong shear environment (>7 m s^-1) omitted for the AS because the maximum value for this basin was about 7 m s^-1. The result showed that the downshear left quadrant was dominant in the BoB for the maximum TC rainfall asymmetry. In a weak shear environment (<5 m s^-1), on the other hand, downshear right quadrant is evident for the maximum TC rainfall asymmetry in the BoB, while it placed dominantly downshear left quadrant in the AS. In the case of motion-relative wavenumber-1, the maximum TC rainfall asymmetry was dominantly downshear for both basins.     

2000—2020年西太平洋热带气旋路径对江淮梅雨期降水的影响研究

选用2000—2020年自动站降水资料、热带气旋最佳路径数据集（CMA-STI）以及欧洲中期天气预报中心ERA5再分析资料,发现不到半数的热带气旋活动伴随江淮地区暴雨发生,且仅有3成的热带气旋存在时,江淮地区日降水达到当年梅雨期日均降水。除个别“转向型”及登陆后继续东移、北上的“西北型”热带气旋外,七成左右的热带气旋大多伴随有梅雨减弱现象,并利用WRF模式及热带气旋Bogus方法对2017年热带气旋“苗柏”和2019年热带气旋“丹娜丝”进行数值模拟,分析热带气旋的存在对梅雨季节降水的影响机制。结果表明：在模式能较好地模拟出两个热带气旋的路径及降水落区、强度的基础上,对比移除热带气旋前后的试验,西北路径的热带气旋“苗柏”登陆前,南缘偏西气流加强低空急流,江淮地区切变线加强,登陆后低压北抬,副高稳定,形成有利于降水的环流形势;剔除“苗柏”后,低空急流断裂,副高南退,水汽输送带南移,长江中下游地区降水减少。转向型热带气旋“丹娜丝”北移,伴随副高北抬,对流性不稳定减小,垂直上升运动减弱,西太平洋的水汽被大量输送到热带气旋中心附近,故输送至江淮地区的水汽减弱,降水减少,促使梅雨提前结束;而剔除“...