超强台风“天鹅”（2015）路径突变过程机理研究

本文采用中国气象局的最佳台风路径数据和美国国家环境预报中心1°×1°每6 h再分析资料作为研究工作的基本场,运用了分部位涡反演方法探讨影响2015年第15号超强台风“天鹅”路径突变的物理机制,得到以下结论:（1）就天气系统而言,“天鹅”整个移动过程中都受到周围环境场及引导气流的影响,主要的影响系统包括西北太平洋副热带高压、季风涡旋、邻近台风“艾莎尼”及台风外围反气旋;（2）定量分析了与各影响系统扰动位涡相关的引导气流矢量,发现整个过程中超强台风“天鹅”的移动始终受西北太平洋副热带高压的影响,其次是来自季风涡旋及台风外围反气旋的贡献,而当“天鹅”有向北转向趋势时,与外围反气旋相关的东北向引导气流导致了台风的路径北折;（3）进一步定量分析了总扰动位涡在不同高度层上相关引导气流的贡献,结果表明在垂直方向上对流层中层系统的引导气流矢量与“天鹅”的移动最为吻合,而形成于低层系统的偏南风气流与“天鹅”向北突然转向有着密切的联系,并在转向后逐渐向中高层发展增强。     

强热带风暴"碧利斯"致洪暴雨的特征及成因

利用常规气象观测资料、中央气象台台风定位资料、NCEP/NCAR分析资料等,对0604号强热带风暴“碧利斯“登陆后引发的致洪暴雨特点及成因进行了分析,发现大陆副高的加强,使“碧利斯“从福建进入江西后路径南折.正是由于处在大陆副高和西太平洋副高之间的有利环境场中,再加上强盛的西南季风的输入,使减弱后的“碧利斯“气旋性环流长时间在江西、湖南以及广西上空维持,从而导致强降水的持续.强的东南至偏南气流遇到我国东南沿海地形后的爬升作用是东南沿海强降水的重要原因.前期华南北部的大气不稳定热力结构也是强降水出现的有利因素之一.偏北、偏西、偏西南3支气流强力辐合以及南岭山脉的地形抬升作用,是湖南南部及广东西北部一带强降水出现的重要原因.     

环境场对东海登陆热带气旋陆地路径的影响

采用合成分析的方法，对比分析了在华东南部沿海登陆，维持较短陆地路径和维持较长陆地路径的两类热带气旋的环境场变化，结果表明：环境场对登陆热带气旋的陆地路径的维持有重要影响。当西北太平洋副热带高压迅速加强西伸；中低层低压环流迅速减弱；中低层环境热力条件差，海洋水汽输送中断；高层水平流场呈纬向型，青藏高原反气旋环流相对较弱而西北太平洋副热带高压反气旋环流强大，中纬带西风急流强大时，环境场的配置使热带气旋周围的高层水平辐散弱并衰减，低层水平辐合弱并衰减，热带气旋的对流被抑制，仅能维持较短路径很快就减弱消亡。反之，当西北太平洋副热带高压减弱东退，西风槽南压；低层低压环流长时间维持；中低层环境热力条件好，海洋水汽输送通畅；高层水平流场呈经向型，青藏高原反气旋环流相对强大而西北太平洋副热带高压反气旋环流减弱东退，中纬带西风急流较弱，低空东南风急流强大时，环境场的配置使热带气旋周围高层水平辐散强并维持，低层水平辐合强并维持，热带气旋的对流通畅，能维持较长生命史和较长的路径。     

对东海热带气旋登陆后路径趋势的若干探讨

应用相关分析与合成分析方法分析了影响东海热带气旋登陆后路径趋势的若干因素,结果表明：登陆后路径趋势随时间和登陆地点的变化分布说明热带气旋登陆后路径仍受基本气流的引导和制约;热带气旋登陆时的惯性和地转力的变化对东海热带气旋登陆后的路径趋势有一定影响;环境场及其变化对东海热带气旋登陆后路径有较大影响,尤其对流层中层流场对登陆后的热带气旋的移动仍有明显的引导作用;中国东部至黄海区域是环境场影响东海热带气旋登陆路径趋势的关键区,当区域内的西北太平洋副热带高压加强西伸,西风槽北撤时,东海热带气旋登陆后在副高南侧东风气流引导下向内陆西行至消亡,当区域内副高减弱东退,西风槽南压时,东海热带气旋登陆后受副高西侧偏南气流与西风槽前西南气流引导转向后入海;东海热带气旋登陆前的环境场对登陆后路径趋势影响相对较小,登陆后12～24小时是登陆后路径趋势受环境场影响的敏感时段,环境场的变化对登陆后路径趋势的影响要比当前环境场的影响超前6小时。     

多普勒雷达探测“艾利”台风风场不对称结构

2004年8月25日, “艾利”台风在靠近我国台湾东北部海域后不同于正常路径, 先后发生两次左折, 先是西北转偏西, 再偏西转西南, 这种路径在历史上极为罕见。通过“艾利”台风的雷达观测事实, 从单多普勒雷达和双多普勒雷达均发现在台风前进方向的右前方, 即西北象限风速极值大于其他象限, 进一步证明了“艾利”台风的风场分布遵循波数为1的非对称性, 从位于台风不同象限的福州长乐和厦门两站雷达资料, 以及常规的地面观测、高空探测资料和NCEP数值预报再分析资料都得到证实。研究表明, “艾利”台风处在大陆高压东南侧, 台风外围存在一支7 m/s左右的环境风场引导气流。因此, 西北象限风速极值大于其他象限的不对称分布可能是由环境风场和台风本身两方面共同造成的, 这种不对称分布有利于维持“艾利”台风向西南方向移动。在我国东南沿海地区, 由于单部多普勒雷达不可能同时探测到台风的西北、东北和西南3个象限的风速极值, 而双多普勒雷达或多多普勒雷达联合探测台风, 则可以同时探测到3个象限的风速极值, 根据风速极值可能存在的不对称分布情况来预测台风的路径转折趋势, 因此重视双多普勒雷达或多多普勒雷达联合探测对于提高监测预报水平具有重要的意义。     

相似路径台风“摩羯”“温比亚”登陆后环境场对比分析

2018年8月在华东地区登陆的台风"温比亚",给河南造成的风雨影响是近40年来最大的,其日降水强度仅次于"75·8"台风暴雨的降水强度。应用实时气象观测资料和NCEP 1°×1°逐6h间隔再分析资料、中央气象台的台风定位报资料等,对1970年以来在华东地区登陆的31个台风陆上移动路径和相应环流背景进行了归纳,选取登陆点相近而给河南带来的风雨影响却不同的两个台风"温比亚"和"摩羯",从环流背景、冷空气活动、动力场和温湿场的演变等方面进行详细对比分析。结果发现:1)在华东登陆的台风陆上路径主要有西行、西北转偏北行和直接北上三种,其中西行和西北转偏北行路径的台风能够影响河南。2)500 hPa副热带高压呈带状分布、高压带断裂并减弱东退是造成"温比亚"和"摩羯"两个台风低压陆上移动路径差异的主要原因;台风低压移动速度取决于500 hPa台风低压两侧最大经向(纬向)风速之差和台风低压中心距5880 gpm线的距离等因素,台风低压的移动方向则取决于台风低压两侧最大风速差的转变;中高层引导气流作用减弱时,低层冷空气入侵形成的v分量差可指示台风低压的转向。3)来自海上的水汽始终与台风低压相连接、能量供应不间断,200 hPa靠近台风低压的高空急流和低层925 hPa、850 hPa接近台风低压中心的低空急流使台风低压所处上空维持8～12m/s的较强垂直风切变,台风低压两侧冷暖平流形成的斜压能导致垂直速度的加强等因素,是台风低压维持的重要机制。     

近54年影响清远热带气旋的气候及环流形势特征

利用清远7个气象观测站的1957—2010年历史气象资料和NCEP/NCAR 2.5°×2.5°再分析资料,对影响清远热带气旋(TC)的气候特征及其成因进行分析。结果表明:TC影响异常偏多年份,7—9月200 h Pa南亚高压偏强,高空辐散的抽吸作用对登陆台风低压的垂直运动和低空辐合上升运动有正贡献;500 h Pa副高主体呈带状,TC受副热带高压南侧东南气流操纵,向西北方向移动,常在广东沿海登陆;850 h Pa西南季风强盛,中低层的水汽输送明显增加,从而使台风低压环流在陆上维持或强度减弱缓慢。无TC影响年份500 h Pa副高呈方块状,面积宽广,南海和西太平洋受副热带高压控制,不利于TC生成。     

2008年5月东北冷涡持续性活动的异常特征分析

利用美国NCEP/NCAR的再分析资料和中国辽宁地区逐日降水资料,对2008年5月东北冷涡异常活动进行分析。结果表明：2008年5月东北冷涡活动较比历年明显偏多;500 hPa月平均高度场在50°—180°E范围内为典型的“Ω”阻塞高压环流形势,乌拉尔山与贝加尔湖之间的高压脊明显偏强;高度脊加强或维持时,在高度脊后西南方有暖平流输送,高度脊减弱阶段,在高度脊后西北方向有强冷平流输送;东北冷涡频繁活动时,贝加尔湖到中国东北地区高度场表现为强负距平,副热带高压与东北冷涡的位置密切相关,中国大陆东部副热带高压较比历年弱且位置偏东时,出现中涡的几率增大。     

夏季风期间南海对流活动对西北太平洋热带气旋的影响分析

利用1979—2008年NCEP/NCAR逐日再分析资料、NOAA的OLR逐日资料和西北太平洋热带气旋(TC)资料,分析了夏季风期间南海(105～120 °E,5～20 °N)对流活动的季节内振荡(ISO)特征及其对西北太平洋TC的生成及路径的影响,并采用TC路径模式从大尺度环境场角度初步探讨了ISO对TC运动的影响机制,结果表明,(1) 夏季风期间的南海对流活动存在活跃期、不活跃期交替更迭的ISO现象,与之对应的季风环流型存在显著差异:南海对流活跃(不活跃)表示南海夏季风活跃(不活跃),南海-西北太平洋季风槽强(弱)且向东伸展(向西撤退),副热带高压偏东(西),季风环流强(弱)。(2) 南海夏季风活跃(不活跃)期,TC生成频数多(少)且生成位置偏西(东)。(3) 针对西行进入135 °E以西,25 °N以南的这类西北太平洋TC(WNP-TC),在活跃期,多以偏西或西北路径直行进入南海;而不活跃期时,多转向北上不进入南海。(4) 路径模式模拟结果显示:南海季风活跃(不活跃)时,大尺度环境场的引导作用有利于WNP-TC直行进入南海(转向北上,不进入南海)。同时,WNP-TC的生成位置越偏西越有利于WNP-TC进入南海。      

一次东风波演变过程及其对台风“鲇鱼”北翘路径的影响

利用欧洲中期天气预报中心(ECMWF) ERA Interim全球再分析资料(1.5 °×1.5 °)分析了1013号超强台风“鲇鱼”存在期间其东侧东风波的演变、结构以及对台风“鲇鱼”北翘路径的影响。结果显示:在“鲇鱼”存在期间,副热带高压南部、台风“鲇鱼”以东存在明显的中高空东风波。在“鲇鱼”以东和180 °以西存在明显的两脊一槽结构。从250 hPa的位势高度场中心位置来看,其路径经历了西南偏西向西北偏西方向的转变,并最终同“鲇鱼”的高空环流合并。由于东风波槽西移,位于“鲇鱼”南侧的低压环流上空东风迅速增强,垂直切变加大,从而使得此低压环流减弱、消失。低压环流的消失使得“鲇鱼”南侧南风迅速加强。东风波槽的减弱、北抬,其两侧的高压脊区加强、合并。在“鲇鱼”西北侧西风槽发展南落的共同影响下,台风“鲇鱼”路径发生北翘。      

0907号热带风暴“天鹅”暴雨的数值模拟

利用新一代中尺度数值模式WRF,对登陆后滞留粤西地区近50 h并带来了暴雨以上强降水的0907号热带风暴"天鹅"进行数值模拟,取得了较好的效果。该模式成功模拟出"天鹅"的移动路径、强度和强降水分布,暴雨的中心强度与实况基本一致。利用模式输出的高分辨率结果分析研究"天鹅"的暴雨降水原因,通过改变地形高度的敏感性试验表明,沿海地区地形的抬升作用对降雨有显著的增幅作用,并且使降水分布更加不均匀。     

一次西南低涡暴雨过程的诊断分析与数值模拟

利用常规观测资料、FY-2C卫星云图、NCEP/NCAR再分析资料,对一次西南低涡暴雨过程进行了诊断分析。结果表明,这次暴雨天气过程的主要影响系统有对流层高层南亚高压、中层低涡、低层切变线（低涡）以及台风＂天鹅＂。该过程是由3个接连发生的中尺度对流云团直接造成的,发生在西南低涡闭合涡旋范围内的非对称处。利用WRF_AR...     

A numerical study of the interaction between two simultaneous storms: Goni and Morakot in September 2009

Significant anomalous tracks were observed when the severe tropical storm Goni(0907) and typhoon Morakot(0908) in September 2009 were evaluated in short distances.The relationship between the two is regarded as a case of binary interaction.Based on an MM5 model(fifth-generation mesoscale model of Pennsylvania State University-National Center for Atmospheric Research),in this study a series of sensitivity experiments were designed to determine the binary interaction between them.The sensitivity of the storm characteristics to the binary interaction was demonstrated through modeling experiments with different TC intensities and sizes based on the bogus vortices initialization.Furthermore,the contributions of large-scale environmental flow and the effects of interaction between the motions of the cyclones were distinguished by numerical experiments using only one of the TC vortices.Results from these experiments show that Morakot(0908) had a greater impact on the motion of Goni(0907),whereas Goni(0907) had a relatively limited impact on Morakot(0908).At the upper level,the northeasterly jet flow in the third quadrant of Morakot(0908) enhanced the upper-level divergence of Goni(0907) and had an important role in maintaining and increasing Goni’s(0907) intensity.And at the lower level,Morakot(0908),with strong convergence and ascending airflow,made a stable transport channel of southwesterly warm and wet flow,thus supporting the lower-level water vapor convergence of Goni(0907).Goni(0907),which was located upriver of the southwesterly flow,intercepted part of the water vapor transportation in the southwesterly flow,causing the water vapor convergence to strengthen while the water vapor convergence of Morakot(0908) weakened.     

SAMPLE OPTIMIZATION OF ENSEMBLE FORECAST TO SIMULATE TROPICAL STORMS (MERBOK, MAWAR, AND GUCHOL) USING THE OBSERVED TRACK

Nowadays, ensemble forecasting is popular in numerical weather prediction (NWP). However, an ensemble may not produce a perfect Gaussian probability distribution owing to limited members and the fact that some members significantly deviate from the true atmospheric state. Therefore, event samples with small probabilities may downgrade the accuracy of an ensemble forecast. In this study, the evolution of tropical storms (weak typhoon) was investigated and an observed tropical storm track was used to limit the probability distribution of samples. The ensemble forecast method used pure observation data instead of assimilated data. In addition, the prediction results for three tropical storm systems, Merbok, Mawar, and Guchol, showed that track and intensity errors could be reduced through sample optimization. In the research, the vertical structures of these tropical storms were compared, and the existence of different thermal structures was discovered. One possible reason for structural differences is sample optimization, and it may affect storm intensity and track.     

0604号强热带风暴碧利斯异常强降水过程的诊断分析

基于0604号强热带风暴“碧利斯”异常强降水对我国造成的巨大影响,使用地面加密观测资料、卫星云图资料、NCEP/NCAR再分析资料及中尺度模式输出的产品,对此次强热带风暴登陆减弱后缓慢移动且长时间维持而引发的湖南、广东等地强降水过程进行了诊断分析。结果表明：受西太平洋副热带高压、北方大陆高压、青藏高原东部高压及低纬赤道高压的包围,低压移动缓慢,而西南季风气流及副高西南侧的东南气流源源不断地输送水汽到低压环流中,有利于其强度经久不衰,低压持续存在。对中尺度数值预报产品和物理量场的分析发现,水汽供应充沛,低层气流辐合性较强,垂直对流旺盛,是这次强降水发生的有利条件。     

逐步带逼近法在热带所旋路径预报中的应用

通过对逐步逼近法１９９５年试验情况与国内外预报台的综合预报以及与国内一些客观预报方法的比较分析，总结出该方法对移动路径明显转折的热带气旋有较好的预报能力，４８小时平均误差达到３００ｋｍ以内，特别是当热带气旋的移速发生明显变化时，该方法较之其它客观方法有明显的优越性。     

逐步带逼近法在热带所旋路径预报中的应用

通过对逐步逼近法１９９５年试验与国内外预报台的综合预报以及与国内一些客观预报方法的比较分析，总结出该方法对移动路径明显转折的热带气旋有较好的预报能力，４８小时平均误差达到３００ｋｍ以内，特别是当热带所旋的移速发生明显变化时，该方法较之其它客观方法有明显的优越性     

“碧利斯”引发湘东南特大暴雨的多普勒雷达回波特征分析

利用广东韶关多普勒天气雷达资料分析了2006年7月14—17日因受强热带风暴“碧利斯”影响湘东南发生的特大暴雨过程的回波特征及中小尺度系统。结果表明,“碧利斯”回波经历了初始发展、螺旋带状、弥合、减弱消失阶段,其路径经历了自东北向西南进入、绕雷达站旋转、由西南向东北方向移出三个阶段：“列车效应”是造成该特大暴雨的主要回波特征。多普勒速度图上,“逆风区”存在时间较短,对流层中层不连续中小尺度“大风核”造成有组织的次级环流可能是“列车效应”形成和维持的主要原因之一。谱宽图上,“碧利斯”在低层具有较大的谱宽值;在强回波带上,中层十分均匀,表明“碧利斯”过程低层由于受地形磨擦作用湍流活动很强,中层平稳的大风急流也是过程长时间维持的主要原因之一。     

受“碧利斯”影响的一次中尺度对流系统模拟研究

利用中尺度数值模式WRF（weather research and forecasting model）对2006年7月16—17日在我国华南沿海地区引发强降水的中尺度对流系统（mesoscale convective systems,MCS）活动进行了数值模拟,并结合观测资料对此次过程进行分析。结果表明,1）此次MCS活动与0604号强热带风暴“碧利斯”减弱而成的热带低气压及西南季风密切相关。热低压为MCS的发生提供了动力抬升条件,西南季风则承担了输送水汽的角色,二者的持续结合,使华南大部地区中尺度对流系统不断发生和发展,形成强降水。2）该MCS具有明显的不对称结构,云体越向上越向南部伸展,云系主要分布在热低压的南部,呈东北一西南走向的带状。3）模式对此次MCS强降水过程的模拟效果较好,客观地反映了此次MCS的发展演变及雨带的分布状况。4）在广西境内的中尺度对流云团中云水含量较少,冰相粒子的比含水量值很大,主要的降水机制为冰晶降水机制。     

强热带风暴碧利斯造成华南持续大暴雨成因分析

统计分析了山东省枣庄1958～2005年逐日及逐月降水资料,发现20世纪50年代末期到60年代中期鲁南为多雨期,60年代中期到60年代末期有一个短暂的少雨期,70年代初中期有一个短暂的多雨期,70年代中期到90年代末期是一个较长时段的降水偏少期.2000年以后进入多雨时期,2000、2003及2005年出现局部洪涝灾害.文章引入相当暴雨日数的概念,研究了相当暴雨日数与大涝、大旱年的关系,发现大涝、大早年的降水量更取决于汛期相当暴雨日数的多少;用相当暴雨日数和年降水量建立回归方程,在一定程度上,相当暴雨日数能很好地预测当年旱涝.