南海台风"韦帕"生成环境条件及移动转向成因分析

利用华南区域常规观测站资料、静止卫星红外云图及NCEP格点再分析资料,对2019年第7号台风"韦帕"生成环境条件、移动转向的成因进行了分析.结果 表明,台风"韦帕"生成于热带辐合带弱垂直风切变中心附近,高海温是其生成及发展的基础条件,强度维持与西南季风及越赤道气流卷入密切相关.感热通量和潜热通量变化显示,"韦帕"所获取的海表面热通量较少,这是其强度增强有限的主要原因;台风移动路径与引导气流密切相关,其不同阶段受不同层次引导气流影响,且引导气流弱,台风移动速度也较慢;台风"韦帕"发生停滞及转向,主要由于大尺度环境场发生明显改变,西太平洋副热带高压、南亚高压及东风波都起重要的影响;低层台风中心附近风速变化影响台风环流结构内力的方向大小,也会造成台风路径移向的变化,高层辐散区对台风中心移动有"引导"作用.     

影响台风移动因子的数值研究

本文采用有辐散的正压原始方程模式对影响台风涡旋移动的因子进行了数值试验,试验结果表明:(1)在无环境风条件下,台风涡旋向西北方向移动,移速与台风切向风速、台风半径和台风区f场的特征有关,台风外区(指最大风速半径以外台风区域)切向风速越大、台风半径越大,台风涡旋移速向北分量越大。(2)均一环境风场中,台风移动受基本气流的平流、β效应和指向引导气流左侧的横向加速度的作用,其中基本气流的引导作用是主要的。台风移速与引导气流速度比在东风气流中要大于西风气流中,而台风移向与基本气流之间的偏角在西风气流中要大于在东风气流中。(3)台风涡旋有沿基本气流绝对涡度梯度方向的次级运动分量。(4)台风涡旋在有切变的西风气流中比在均一西风气流中易发展加强,而它的移动更偏向引导气流的左侧。      

“两层订正引导”台风路径预报方案初步应用

1970—1972年间,我们曾经在500毫巴正压形势预报的基础上用订正的引导气流方法进行台风路径的业务预报。通过几年的预报实践,联系过去对各等压面引导气流分析研究的结果,我们认识到:低层(850毫巴)引导对台风移动的作用在不少时候也是非常重要的。同时也感觉到:目前,预报低纬度地区的流场变化至少不比预报台风的移动更容易。基于以上的考虑,我们提出了一个机器定量计算与预报员分析判断相结合的两层订正引导方案。机器定量计算的部分是:根据起始时刻台风所在地区的大范围形势场,在大形势稳定和地转关系的假定下,定量计算出单纯的500毫巴引导气流、订正的500毫巴引导气流、单纯的850毫巴引导气流和订     

利用多普勒雷达径向速度提取台风环境风场信息

应用蓝金模式模拟了纯气旋性旋转的多普勒雷达径向速度特征,还模拟了不同环境风向和吹向台风中心的辐合风对台风多普勒速度特征的影响。在此基础上,提出了雷达实测台风速度的特征和不同环境风向的速度数值模拟图进行比较,从而提取出相应环境风信息的方法,并应用这种环境风信息来判断台风的移动路径。通过对台风实例分析,特别是在台风发生转折的关键时刻,该方法都能够较准确地判断环境风转折的多普勒速度特征。应用多普勒雷达径向速度图像与不同环境风向模拟图像进行比较的方法,能够实时(雷达观测时间间隔仅为6 min)监测到环境气流的方向及其变化,比较准确地监测台风的移动路径,这是其他大尺度气象资料难以做到的。分析表明:环境风转向变化的现象在前,台风发生转折的现象在后,对台风路径的短时预报具有一定应用价值。     

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。     

台风移动的统计研究

到目前为止,人们对台风的移动进行了许多理论上和统计上的研究,认识到台风可沿着引导气流移动。最近又提出了台风移动的某些定量预报方法,台风的位置也可以通过气象卫星资料进行精确的定位。本文从天气学的观点,对出现在远东地区的台风进行了统计研究。 经分析得出下列一些有兴趣的结果:(1)尽管台风基本上沿着其引导气流移动,但减弱的台风偏向于基本气流气压较高的一侧,发展的台风偏向于气压较低的一侧。(2)对于发展的台风来说,其基本气流的垂直风切变从对流层低层到对流层高层间发生变化,而对于减弱的台风来说,不存在这种变化。     

双台风涡旋运动及其相互作用的数值研究

本文采用正压原始方程模式对不同强度、间距和基本气流条件下的双台风涡旋作了一系列数值试验,试验结果表明:在无环境风场条件下,双台风在某一临界距离内作明显的相互旋转运动,这个临界距离是随台风强度以及风场分布的特征而改变的。双台风有明显的相互吸引作用的临界距离远小于相互旋转的临界距离。双台风相互旋转速率与台风强度成正比、与台风切向风速向外减小率和台风中心的间距成反比。均匀的环境气流对双台风相互作用影响甚微,但有了基本气流以后,两个台风对基本气流的扰动具有不同敏感性。在西风基本气流中,西台风移动稳定而东台风移动稳定性差。在有切变的环境气流中,台风运动既受环境气流的平流作用也受β效应作用和台风相互作用,当台风中心间距大于相互旋转的临界距离时,主要受环境气流和β效应作用。此外,本文还把试验结果与西北太平洋的台风统计资料作了比较,並讨论了试验结果对预报的启示。     

用风场计算台风的引导气流

理论和实践证明,台风的移动与地转引导气流之间存在着一定的、甚至较大的偏差[1,2]。其它一些台风引导气流的计算方法,例如[1]中所述的,也有一定的误差。这里我们赏试用风场来计算台风的引导气流以期克服一定的误差。     

2018年台风“摩羯”和“温比亚”路径的影响因子分析

利用中国气象局(CMA)提供的热带气旋最佳路径资料和欧洲中心(ECMWF)提供的ERA interim再分析资料,对2018年两个北上影响山东的台风"摩羯"和"温比亚"路径差异的原因进行分析发现:"摩羯"和"温比亚"台风路径的差异主要与周围天气系统分布差异有关,两台风均先后受到副热带高压和大陆高压的影响,"温比亚"还受高空槽的影响,使其转向角度较大,而台风与高压系统相互作用形成的引导气流是影响这两个台风路径的主要因素。"摩羯"和"温比亚"的最佳引导气流均位于台风中心5个纬度半径内,不同阶段所受引导气流的高度存在差异,台风登陆前中低层引导气流对台风移向的指示作用均优于高层,登陆后转向前纬向引导气流均优于经向,但稳定性稍差,转向后除"温比亚"经向引导气流相关较差外均整层相关较好,中高层略优于低层,且高层风(300～200hPa)可以提前12h预报台风转向。此外,台风总是向着台风附近的正涡度平流方向移动,正涡度平流越强,台风移动越快。     

三层权重订正引导台风预报方案初步应用

本文是两层引导台风预报方案的更新研究试验。在本方案中,采用了以台风中心为坐标原点的移动网格计算环境基本气流,提出了根据850、700和500hPa三层地转基本气流与当时台风移动的接近程度加权计算引导气流的新方法。1987年台风季节,在广州中心气象台实际预报试用的结果表明,本方案的24小时和48小时预报误差比相应的美国关岛发布的台风预报误差要小,比过去多年两层引导方案的平均误差也小。     

“苏拉”台风引发福建西部大暴雨成因分析

利用常规天气资料、NCEP 1°×1°再分析资料、地面降水资料以及福建新一代天气雷达资料对2012年"苏拉"台风登陆后引发福建西部大暴雨天气成因进行分析,结果表明:"苏拉"登陆后高空涡旋受大陆高压东侧偏北气流引导向偏南方向移动,同时,台风登陆后进入大的环境风垂直切变区并向切变左侧倾斜,使得台风南倾结构进一步加大。台风结构南倾为福建西部大暴雨区提供了良好的动力条件,"苏拉"自身带来的水汽及台风南侧西南气流为暴雨区提供了充足的水汽来源,高空冷空气入侵与低层的高温高湿区形成上冷下暖结构呈现出条件不稳定层结,有利于深厚湿对流产生,结合充分的水汽供应,出现大暴雨天气。大范围暖平流配合风速辐合,中高层冷空气入侵与低层西南暖湿空气结合以及低层的西南急流建立是三个强降水阶段对应的中尺度天气特征。     

台风路径与各等压面上基本气流的关系

本文通过71次个例,对台风的移动与地面到200毫巴各个主要等压面上基本气流的关系作了分析。所得结果如下:台风的路径对于700毫巴及以上的各层气流和以下的低层气流表现两种不同的偏离倾向。作者认为:采用上下两层做引导气流比目前一般所用的单独某一等压面上的引导气流要优越些,并不一定需要采用好几层等压面上的引导气流。     

雷达资料对0414号台风“云娜”数值预报的改进

运用NCEP/NCAR再分析资料,研究了2004年12月初登陆我国台湾的冬季台风"南玛都"的性质结构特征,结果表明:冬季台风"南玛都"具有与夏季台风相同的暖湿中心和低层辐合、高层辐散的环流特征,不同的是低层辐合气流中西南气流不明显,台风涡旋气流对大气的扰动偏弱.台风过程海平面气压距平场的EOF分析表明,台风生命史中的扰动主要由EOF1和EOF2构成(占90%的方差),EOF1反映台风结构和强度变化,EOF2反映了台风移动过程中的环境状态变化.     

我国台风路径业务预报误差及成因分析

利用2005 2009年中国气象局(CMA)提供的西北太平洋(包括南海)台风路径业务预报资料,比较了各类型台风路径、台风登陆位置及登陆时间的预报误差,登陆台风不同阶段以及华东登陆和华南登陆台风的路径预报误差。结果表明:CMA在2005 2009年的路径预报水平与1999 2003年的相比有了显著提高。平均南海台风预报误差大于西北太平洋。异常路径台风主要出现于南海,三个预报时效(24、48和72 h)异常路径的预报误差平均都小于正常路径。将登陆台风分为远海、登陆期间和登陆后三个阶段,显示登陆期间台风预报误差最大,同一阶段华南登陆台风的预报误差大于华东登陆台风。台风登陆位置在24、48和72 h预报时效的平均预报误差分别为71.1、122.6和210.6 km,48和72 h台风实际登陆时间有70%早于预报时间,平均分别提早8和12 h。比较大尺度引导气流与台风移动的偏差及24 h路径预报误差,得到南海三种典型登陆台风路径的大尺度引导气流与台风移动的偏差及其与路径预报误差的关系不一样,即误差成因不同。南海倒抛物线型的大尺度引导气流与台风移动的偏差最大,其预报误差最小;西一西北型的大尺度引导气流与台风移动的偏差最小,其预报误差最大,可能与大尺度环流预报准确性差有关。登陆华东的预报误差小于登陆华南台风的预报误差,这与台风登陆华南时其大尺度引导气流和台风移动的偏差大于登陆华东的台风有关。     

2008年14号强台风"黑格比"特征分析

通过对2008年14号强台风"黑格比"的大气环流场、温度平流场和水汽通量散度场进行分析,结果表明:高层引导气流明显,台风移动的路径较稳定,且速度较快;弱的冷平流及低层有较明显的水汽输送,是造成强降雨的原因.     

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。     

回顾超强台风“布拉万”及其异常路径分析

2012年8月下旬,超强台风"布拉万"对东北地区造成极大影响。该台风路径属于北折异常路径,本文对该台风路径异常原因试做分析,结果表明:主要影响系统依然是西太平洋副热带高压的引导气流的作用,前期大陆低压槽的东移对西太平洋副热带高压有挤压作用,导致台风布拉万的主要影响气流转为偏西方向;大陆低压槽后期与西太平洋副热带高压的对峙时间较长,有较强的偏南气流,再加上台风"天秤"的双台风互旋作用,使台风"布拉万"被北抬,因此维持较长时间的向北方向移动。950-250 h Pa的深层次引导气流,与700 h Pa的引导气流与台风的移动速度也较一致。因此,注意大型环流场与引导气流的变化对台风的预报,依然具有非常重要的指导意义。     

台风"烟花"缓慢移动的机理研究:远距离双台风相互作用

本文通过一系列敏感性试验探究台风"烟花"移动缓慢的可能机理。结果表明:台风"烟花"的移动对台风"尼伯特"的强度较为敏感。"尼伯特"强度主要通过影响其附近大尺度低压系统的强度与范围,间接影响"烟花"的大尺度引导气流,进而影响"烟花"的移动。具体而言,"尼伯特"与其附近大尺度低压系统环流共同激发西北风引导气流,抵消了部分副高西南侧的东南风引导气流,从而造成"烟花"受到的大尺度引导气流偏弱,致使其移动缓慢,路径复杂。此外,当"尼伯特"强度越大时,以上过程对"烟花"移动的影响也越大。因此,当两个台风相距较远时,双台风相互作用可能通过影响周围的大尺度系统,间接对台风路径产生较大影响。     

冬季台风“南玛都”结构性质的初步研究

运用NCEP／NCAR再分析资料,研究了2004年12月初登陆我国台湾的冬季台风“南玛都”的性质结构特征,结果表明：冬季台风“南玛都”具有与夏季台风相同的暖湿中心和低层辐合、高层辐散的环流特征,不同的是低层辐合气流中西南气流不明显,台风涡旋气流对大气的扰动偏弱。台风过程海平面气压距平场的EOF分析表明,台风生命史中的扰动主要由EOF1和EOF2构成（占90％的方差）,EOF1反映台风结构和强度变化,EOF2反映了台风移动过程中的环境状态变化。     

2013年“苏力”台风西行登陆引发闽南大暴雨成因的模拟研究

利用中尺度数值模式对2013 年7 月13~14 日“苏力”台风引发福建南部大暴雨的天气过程进行了数值模拟、诊断分析和敏感性试验。结果发现：台风环流内强的正差动涡度平流和强的低层暖平流叠置是台风对流暴雨形成的有利大尺度强迫环境。台风登陆后移动旋转过程中,其风场、假相当位温场（θ_se）、水汽场、对流有效位能（CAPE）、对流不稳定度的空间结构及其正相对涡度、辐合区随着台风旋转在不断发生变化,台风环流内高θ_se 和高比湿气团的影响、带有CAPE 气流的输入、低层气流汇合或风速辐合、对流不稳定以及局地地形强迫等共同作用是闽南大暴雨发生的主要原因,强降水区主要位于环境风垂直切变的下游和左侧。此西移经台湾北侧的台风个例中,台湾地形可能主要通过改变台风环流内降水及其非绝热加热分布,进而影响台风的结构和移动路径,最终影响台风暴雨的强度和落区。闽南局地地形在台风大暴雨的形成中起到了一定的增幅作用,海陆摩擦差异造成的风速辐合在台风移近到登陆阶段对台风北侧偏东气流内降水具有不可忽视的增幅作用。