卫星监测台风信息处理系统

台风指导报是国家卫星气象中心从 1 994年起开始 ,应用卫星云图进行分析得到台风相关信息并向外发布的一项天气系统监测业务 ,即在台风季节 ,通过对静止气象卫星观测到的台风所在区域的云图进行识别、计算 ,获得台风 (包括热带风暴 )的位置、强度等相关实况信息 ,形成气象报文产品的业务。这项业务利用了静止气象卫星云图幅员宽广和高时间分辨率的特点 ,弥补了在热带海洋地区 ,由于资料稀少 ,用常规气象资料不容易追踪洋面天气系统的不足 ,尤其是它对监视台风运动过程的全部生命史有独特的优势[1 ] ;该业务工作已经持续了 8年 ,业务流程是较…     

一次天气过程的初始时间敏感性研究

本文以2011年第九号“梅花”台风为研究对象,利用WRF模式模拟输出降水与实况对比,确定控制实验,模式初始场和边界场资料采用NCEP FNL (Final) Operational Global Analysis Data,空间分辨率为1°×1°,时间分辨率为6h.雷达回波每小时实况资料取自中央气象台历史气象资料.日降水资料取自中国逐日格点降水量实时分析系统(1.0版)数据集SURF_ CLI_CHN_PRE_DAY_GRID_0.25,通过改变模式模拟的初始时间,研究WRF模式模拟出的登陆台风强度和降水分布等演变特征对初始时间的敏感性.     

乐清以北登陆台风“利奇马”和“阿贝”造成温州强降水差异的环境场特征分析

利用常规观测资料、加密自动站资料、中国气象局(CMA)热带气旋最佳路径数据集和欧洲气象中心ECMWF逐6 h的0.125°×0.125°资料,分析乐清以北登陆的1909号超强台风"利奇马"和9015号台风"阿贝"影响温州强降水的分布特征,以及造成温州南北暴雨强度差异的环境场特征。结果表明:(1)"利奇马"和"阿贝"台风的环境场特征相似,副高平均脊线位置高,研究区内台风主体没有与冷空气结合,降水主要由台风螺旋雨带造成;(2)台风登陆前动力场均存在中高层弱辐合和低层弱辐散,且东冷西暖的θ_(se)平流结构有利于强降水的维持,中高层水汽通量散度强度大于-4×10~(-5)g·cm~(-2)·hPa~(-1)·s~(-1)的区域与暴雨落区的形态和位置对应良好,中低层Q矢量辐合区和大暴雨落区对应良好;(3)台风过程累积雨量与台风中心距离和地形高度具有显著相关关系,温州北部雨量增幅比南部大;(4)该路径造成温州南北部降水差异大,北部暴雨量级比南部大、降水持续时间比南部长,北部乐清和永嘉交界的迎风坡出现超历史极值降水现象概率大。     

多普勒雷达资料循环同化在台风“鲇鱼”预报中的应用

高分辨率的中尺度预报模式ARPS及其3DVAR/云分析系统,针对2010年登陆福建的超强台风“鲇鱼”,研究对流可分辨尺度下,每1h循环同化沿海新一代多普勒雷达网资料分析、研究对台风初始场和预报场的改进作用.结果表明:单独同化雷达资料可显著改善初始场中的台风内核区动力和热力结构,以及台风强度和位置,进而提高18h台风强度、路径和降水预报,但预报路径和降水分布与实况仍存在差异.在雷达资料同化基础上加入常规观测资料,对初始场中台风内核区结构改进不大.但在显著调整大尺度背景场,从而进一步减少台风路径预报误差,能准确预报出福建沿海两个强降水区域的位置和强度.总体而言,雷达资料同化主要提高台风结构分析,而常规观测资料同化主要改善环境场分析,两者有效结合使得预报结果和实况最为接近.     

惠州市台风预警信号分布特征及发布对策

基于2006—2018年惠州市台风预警信号历史资料,运用分类统计等方法,研究了惠州台风预警信号发布的时空分布特征、频次及准确率,讨论了当前预警信号发布面临的挑战与对策,并就台风气象服务提出了思考。结果表明:1) 2006—2018年影响惠州的台风共有60个,平均每年为4. 6个。南海生成的台风16个约占26. 7%,强度普遍偏弱,最高可达台风级别;西太平洋生成的台风44个约占73. 3%,强度普遍偏强,最高可达超强台风级别。2)台风预警信号发布次数呈逐年波动增加趋势,高级别台风预警信号(台风黄色、橙色和红色) 2013年起呈显著增多趋势。3)台风预警信号发布月份主要出现在6-10月,约占全年的98. 9%,其中后汛期(7—9月)约占全年的72. 8%。4)台风预警信号发布次数呈南多北少的趋势,低级别台风预警信号(台风白色和蓝色)占全部发布次数的75. 1%,高级别台风预警信号占24. 9%。新形势下气象部门需继续提高台风路径和强度的预报准确率和预警提前量、强化部门合作和科普宣传,继续完善重大灾害性天气气象服务机制、拓展气象信息发布和获取渠道、全方位提高台风防御标准和防范台风复合灾害能力。     

AMSU-A资料在台风模拟中的循环同化研究

以WRF(V3. 7)中尺度模式及其三维变分同化系统(WRF-3Dvar)为平台,GFS(0. 5°×0. 5°)提供模式背景场,对AMSU-A微波辐射资料进行循环同化试验,研究台风数值模拟中AMSU-A资料的可用性及循环同化方法的可行性。以2014年第19号台风"黄蜂"为例,开展了控制试验和多组同化试验。同化试验主要包括循环同化常规观测资料和不同卫星测得的AMSU-A微波辐射资料。在对各试验初始场进行对比的基础上,比较了不同同化试验方案的模拟效果,结果表明:1) AMSU-A资料同化能有效地调整初始场,模拟的台风路径和强度都有一定的改善; 2)不同卫星探测的AMSU-A资料同化效果存在较大的差异,其中NOAA-15资料同化模拟台风"黄蜂"的路径和强度与实况最为接近; 3)循环同化是增加数值模式中资料使用量、改善台风模拟效果的有效方法。     

不同发展阶段台风大气边界层暖区变化特征

采用NCEP/NCAR全球对流层1°×1°再分析格点资料,选取6个登陆台风个例,分析了不同发展阶段台风大气边界层暖区变化的特征及其与强度变化的关系.结果表明:在台风的不同发展阶段,其大气边界层相对涡度场和温度场的结构有着明显的不同特征,暖中心与正涡中心的距离与台风强度为反相关关系,暖中心与正涡中心的距离越小,台风强度越强.     

LAPS系统中两种资料融合方法对台风“海葵”的预报对比分析

LAPS分析系统包含两种资料融合方法,一种是基于修正的Barnes插值方法(LAPS方法),另一种是基于连续变分的融合方法(STMAS方法)。本文以2012年11号台风"海葵"为例,对LAPS分析系统中这两种方法进行对比分析。结果表明:(1)两种分析方法均能较好分析出台风的环流结构和中心;其中,LAPS方法分析的台风强度略偏弱,但包含小尺度系统较多;相比较而言,STMAS方法分析的台风强度偏强,分析场更加连续、平滑。(2)对高度场、湿度场以及中低层风场和温度场,STMAS方法分析场更加接近探空观测。(3)以LAPS方法分析场为初始场,预报的台风路径误差较STMAS方法大,但对100 mm以上的强降水中心的预报TS评分较高,0—6 h降水预报TS评分也明显高于STMAS方法;而以STMAS方法分析场为初始场,预报的台风强度强于实况,但对大于25 mm和50 mm的雨区预报优于LAPS方法,12—24 h降水预报TS评分也较优。(4)在该台风个例中,对两种方法的降水预报进行平均,所得到的降水预报场具有相对较高的TS评分。     

利用雷达回波特征和地面资料确定0312号台风"科罗旺"强度

通过分析0312号台风"科罗旺"过程的雷达回波特征和地面资料,应用"热带气旋强度综合判据表"的办法,确定该台风的强度,并分析其大风分布的特点.为将来雷达探测台风业务,分析回波资料积累一些经验和方法,从而能更好的利用雷达回波应用于台风预报业务.     

加强学术交流 促进学科发展——第十三届全国热带气旋科学讨论会在浙江岱山召开

4月1 0～1 4日,中国气象学会第2 5届台风委员会和天气与极地气象学委员会在浙江岱山联合主办了第十三届全国热带气旋科学讨论会。来自全国有关省(市)气象部门、军队及院校从事台风业务预报和从事台风或相关学科理论研究的近1 2 0名专家汇聚一堂,交流了近两年来在台风研究和业务领域取得的成果。从会议交流中可以看出,目前我国的台风研究工作十分活跃,各项研究进展迅速、成果喜人。雷达及云迹风、TRMM、AMSU、QuikSCAT等卫星非常规资料的应用发展迅速;台风数值模式有了较大发展,特别是台风数值预报的初始场形成技术的进展,可望进一步提…     

信息流因果理论在分析双台风相互作用中的应用

利用上海台风研究所热带气旋最佳路径数据以及ERA5再分析资料,以台风天鹅(0907)和莫拉克(0908)为例,应用Liang-Kleeman信息流因果理论分析了双台风的相互作用机理。结果表明:(1)台风天鹅强度的变化是造成莫拉克强度变化以及经向移动的部分原因,而台风莫拉克强度的变化在一定程度上造成了天鹅的南北移动;(2)台风天鹅主要是通过双台风间的"连体"通道向莫拉克输送位涡以及水汽,进而影响后者强度的变化,影响时段主要在莫拉克的发展初期以及登陆阶段;(3)台风莫拉克对天鹅移动路径变化的贡献不仅包括双台风互旋的直接作用,还包括其调整大尺度环流形势的间接影响。     

一种基于深度学习的台风强度估测技术

台风客观定强是提高台风业务现代化水平的重要支撑技术,深度学习通过机器对大量样本的分析和学习,能够隐式提取图像中深层抽象的复杂特征,越来越多地被应用到气象领域中。本文利用ResNet深度学习模型,采用预训练后迁移学习的方式,以2005—2018年西北太平洋及南海台风的卫星云图为样本,构建了一种自动、客观的台风强度估测技术。通过对2019年全年的业务台风云图的检验分析,结果表明利用该技术能够实现对不同强度、不同发展阶段的台风客观强度估测,且对2019年全年独立样本估测的平均绝对误差和均方根误差分别为4.3 m·s~(-1)和5.5 m·s~(-1),精度优于传统客观定强方法,具有一定的业务应用价值。     

超强台风梅花(1109)强度异常减弱成因分析

文章应用中央气象台日常业务中台风强度分析和预报资料、ECMWF再分析资料和NOAA海表热容量反演资料诊断分析了2011年第9号超强台风梅花的强度变化.结果表明,虽然黑潮区域海表面温度较高,海洋热力条件以及相应感热和潜热通量的增加确实为“梅花”增强创造了可能,但是这些有利条件并没有使得“梅花”像预计的那样加强,其主要原因是:“梅花”东北侧高层有强冷空气下沉贯通整层,冷平流在低层侵入台风中心,破坏了台风结构,阻碍了热量向上输送;另一方面环境风垂直切变较大,使得热量不能集中以维持暖心结构.因为环境场中冷平流和垂直风切变的变化,不利于能量输送和集中,是“梅花”强度减弱的主要原因.     

基于WRF-EnKF系统的雷达反射率直接同化对台风“天鸽”（1713）预报的影响

利用基于中尺度数值模式WRF(Weather Research and Forecast)的集合卡尔曼滤波(EnKF,Ensemble Kalman Filter)同化系统直接同化广东地区雷达反射率资料,对2017年台风“天鸽”(1713,Hato)近海发展以及降水预报效果进行数值模拟分析研究。结果显示,直接同化雷达反射率资料后,台风的回波强度和范围有了明显改善,可更好地调整水汽场、水凝物和温度场。当台风风场和水汽场调整后,进入台风主体部分的水汽量显著增加,使得台风强度增强,台风中心最低海平面气压降低,与实况更接近。同化雷达反射率资料后,6 h和24 h降水强度和落区预报效果有显著改善,尤其是能提高大暴雨和特大暴雨量级的TS评分,此外地面2 m温度和2 m相对湿度的预报效果也有改进。      

台风"莫拉克"暴雨特征

利用常规气象资料和卫星、雷达、区域自动站等资料以及NCEP再分析资料,对2009年闽东北地区"莫拉克"台风的降水特征做初步分析.结果表明:台风"莫拉克"暴雨具有明显的"空心化"特征,有利的环境场条件、螺旋雨带上对流单体的不断影响、台风移动缓慢是此次台风暴雨的主要原因,而地形也有明显增幅作用.通过雷达回波基本反射率因子强...     

小型台风桑美特征及其强度突变诊断

利用NCEP再分析资料、MICAPS实时资料、数值预报产品资料、卫星雷达和自动站监测资料,对0608超强小型台风桑美的特征和强度突变过程进行分析,探讨小型台风的特征和强度突变的原因和诊断思路。分析结果表明:小型台风在高度场和气压场分析中容易被忽视,但涡度场分析对小型台风强度突变有指示意义,正涡度平流、高层辐散和低层辐合、有利热力及水汽条件有利于桑美强度发生突变。     

“8·23—24”上海远距离台风大暴雨影响分析

利用常规天气资料、物理量场资料、雷达资料、云图资料以及主要业务模式预报资料等,对2015年8月23和24日上海地区大暴雨进行了分析。分析表明这是一次远距离台风与北方扩散南下冷空气共同影响产生在上海及周边地区的大暴雨过程。1515号台风天鹅北侧外围的偏东风急流为强降水区提供了源源不断的水汽;北方扩散南下冷空气与台风北侧外围的东风急流汇合使得辐合抬升得到加强;各业务模式的检验表明,由于无法精确预报台风的位置、台风外围的偏东风气流影响的强度和地区以及冷空气强度等,大部分业务模式无论是降水落区、强度及最强降水时段预报均存在较大的误差。在模式预报有误差的情况下,要重视实时资料应用,及时做出短时暴雨预警。     

0713号台风韦帕路径预报难点分析

0713号台风韦帕各家都预报在台湾岛北部海上北折,在120°E以东向偏北方向移动,与台风实际在浙闽交界处登陆后在120°E以西转向北上路径存在较大误差.为认识这种预报偏差的原因,应用各种资料对影响台风韦帕北折的可能原因进行探讨.指出:(1)欧洲气象中心天气形势预报误差较大,西风槽底预报比实况偏南,是本次台风路径转折预报失误的主要原因.(2)欧亚500hPa高度场为两脊一槽形势,西风指数从低指数向高指数演变和副热带高压处周期性加强均不利于台风韦帕在台湾东北部海区折向偏北方向移动.(3)地形的影响造成的趋岸左折和港湾"吸引",以及动力场和热力场的分布均有利于台风韦帕在台湾东北部海区折向偏西方向移动.     

一次台风后部中尺度暴雨的动力机制分析与模拟试验

利用常规气象资料、区域自动站资料和1°×1°的NCEP再分析资料,对1209"苏拉"台风后部暴雨的动力机制进行分析,并用WRF模式进行地形模拟数值试验,结果表明:"苏拉"后部暴雨具有明显的中尺度特征,低层流场的汇合促进暴雨区上升运动的发展,超低空偏南风急流为暴雨区提供充足的水汽条件,急流在强降水发生前增强北推;陆地摩擦使近岸一带生成风速辐合线(岸风锋)是触发暴雨的中尺度系统,其强弱对暴雨强度有直接影响。     

台湾地形对海棠台风影响的数值模拟研究

应用美国国家大气研究中心(NCAR)研发的WRF(Weather Research and Forecasting)气象模式,研究海棠台风(2005)接近并登陆台湾岛的过程中的强度、结构的演变,以及地形强迫作用对台风的影响.对模拟结果的评估表明,在整个海棠台风(2005)模拟实验期间,WRF模式很好地抓住了台风海棠强风,低中心气压的高强度特征.对引起台风降水的中尺度系统的分析表明,一方面台风环流与中央山脉地形共同作用激发出垂直次级环流在降水区域产生强烈的上升运动;另一方面,水平风场源源不断给该地区输送暖湿空气,为对流发展提供充足的水汽.分析结果表明中央山脉地形与台风环流场之间的配置形势对台风降水有着重要的影响.