应用ω方程对爆发性气旋与非爆发性气旋的诊断对比分析

对发生在北太平洋西部中高纬度海洋上的两个爆发性气旋和一个非爆发性气旋进行了非地转ω方程诊断分析。认为强的温度平流、涡度平流、位涡平流和凝结潜热释放是使气旋爆发性发展的主要因子,爆发性气旋发展过程中是一特殊的斜压过程、存在着某种自我激发的机制。非爆发性气旋不但其发展因子（如涡度平流、温度平流、位涡平流、潜热释放等）在量的方面较爆发性气旋要小,自我激发性机制表现得也不明显。爆发性气旋与非爆发性气旋的发     

近10年黄、渤海海域入海气旋的统计特征和加强原因分析

利用2008?2018年逐小时自动站资料、常规地面高空观测资料、NCEP-FNL资料,统计黄、渤海7级及以上气旋大风过程,围绕气旋加深率和气压梯度讨论气象因子与气旋强度和发展关系,根据Petterssen地面气旋发展公式讨论温度平流、涡度平流和非绝热加热在气旋中的作用。结果表明:(1) 70.5%气旋入海后加强,14.7%成为爆发性气旋,17.6%气旋入海过程强度不变,11.7%气旋入海后减弱。影响黄、渤海的温带气旋过程主要发生在秋季,春冬季次之,夏季一次也没有出现过。入海发展的气旋多位于200 hPa高空急流出口左侧或者分流辐散区,入海减弱的气旋多位于高空急流出口右侧。(2)影响黄、渤海域的气旋有3类:自西北向东南移动的蒙古气旋(17.6%);自西向东移动的黄河气旋(49%);自西南向东北移动的江(黄)淮气旋(33.4%)。江(黄)淮气旋在秋季容易发展为爆发性气旋。黄河气旋和蒙古气旋入海后最大风区域通常出现在气旋的西北象限(或偏西象限),江(黄)淮气旋最大风区域出现在气旋的东南象限。(3)温度平流是气旋入海发展最重要的物理量因子,温度平流对气旋入海发展比对气旋强度更敏感。5次爆发性气旋过程中温度平流和涡度平流均高于其他气旋过程。非绝热加热与气旋强度的相关性较强,与气旋发展相关性弱。(4)江(黄)淮气旋过程中温度平流和非绝热加热较强,黄河气旋过程中涡度平流较强,涡度平流和非绝热加热对蒙古气旋的作用较弱。     

西北太平洋一个超强爆发性气旋的分析

利用NCEP(National Centers for Environmental Prediction)提供的CFSv2(Climate Forecast System Version 2)资料和日本高知大学提供的MTSAT-1R(Multi-functional Transport Satellites-1R)卫星红外波段反照率资料,对2013年1月发生在西北太平洋上的一个超强爆发性气旋进行了研究,利用天气分析和诊断分析等方法,详细分析了该爆发性气旋的结构特征。发现该气旋在爆发性发展的后期位于高空急流的北侧,高空的强辐散有利于气旋的发展。气旋上空500hPa的低压槽在14日12UTC显著加深,槽前的正涡度平流有利于海平面气压降低。与气旋伴随的冷锋存在鼻状结构,在800hPa以下,假相当位温随高度降低,低层大气呈对流性不稳定状态。利用涡度方程对气旋进行诊断分析,发现平流项和拉伸项为气旋涡度变化的主要贡献项。设计了围绕气旋中心15(°)×15(°)的区域,发现不同时刻的沿区域四边积分的环流、区域内面积平均的非绝热加热、水汽通量散度和垂直速度4个物理量存在正反馈过程,即气旋爆发性发展的前期存在类似CISK的正反馈机制。     

温带爆发性气旋的天气尺度诊断分析

本文根据ＭＭ４模式输出资料，利用平衡模式的ω－方程对１９８３年４月２５－２６日的模式气旋作了诊断分析，结果显示，气旋爆发性剧烈发展，与大尺度加热，积云对流加热，温度平流，涡度平流等物理因子密切相关，其中以温度平流和非绝热热尤为重要。     

一次黄海入海气旋爆发性发展的诊断分析

对2013年11月一次黄海入海气旋的爆发性发展过程进行了诊断分析,结果显示:此次气旋入海发展过程中始终位于500 h Pa高空槽前,槽前正涡度平流和强烈暖平流是气旋爆发性发展的主要原因。对流层高层有明显正位涡下传至低层,引起地面气旋性涡度发展,对气旋爆发性发展有重要作用;气旋发展过程中始终位于高空急流出口区左侧,高空辐散、低空辐合以及强上升运动提供了气旋发展的动力条件;除了低空急流输送,海洋和大气之间耦合作用为气旋爆发性发展提供了必要的热量输送。     

变性台风LUPIT爆发性发展研究

利用NCEP(National Centers for Environmental Prediction)提供的FNL(Final Analyses)资料和WRF模式(Weather Research Forecast Model)对2009年0920号超强台风LUPIT变性后再次爆发性发展的现象进行了研究,详细分析了潜热加热在热带气旋变性为温带爆发性气旋过程中的作用。研究发现:潜热释放是气旋快速发展阶段的重要影响因素,潜热通过影响环流促使气旋的爆发性发展,较为深厚的对流系统使潜热释放的位置发生在对流层的中高层。热量释放之后,地面气旋上空高空槽前的西南气流向槽前高压脊内输送热量,造成高层等压面坡度增大,涡度平流随高度增加,涡度平流的增加又进一步促进了上升运动加强,有利于更多水汽凝结,释放潜热,使得气旋海平面中心气压快速降低。天气尺度低压系统与对流活动相伴随的潜热释放之间的相互促进的正反馈过程类似于热带气旋的CISK机制,这可能是热带气旋变性后爆发性发展的一种重要机制。     

北太平洋上一个爆发性气旋族的结构分析

利用NCEP(National Centers for Environmental Prediction)再分析格点资料和HYSPLIT(Hybrid Single Particle Lagrangian Integrated Trajectory Model)模式对2012年1月1—10日发生在北太平洋的一个爆发性气旋族进行了研究,并对气旋族的两个主要成员Parent Low(气旋A)和Child Low(气旋B)的演变过程和时空结构进行了详细分析,发现在气旋A和气旋B的爆发性发展阶段,200hPa高空的辐散区向气旋输送正涡度平流,气旋处于500hPa大槽前部,系统轴线西倾,低层有强冷平流向气旋中心输送并与锋面结合,温度梯度较大。气旋西侧较强北风携带的冷空气与冷锋前来的暖湿空气相遇,为气旋的发展提供有利条件。从形势场上看,气旋B爆发性发展主要是依靠气旋A所提供的环流背景场。气旋A在高空为气旋B提供正涡度平流,在低空通过环流将冷平流输送到气旋B内部,使气旋B低层斜压性增加。在气旋A和气旋B的向东移动和"互旋"过程中,两者之间水汽输送通道逐步建立。东移过程中,气旋A不断向气旋B进行水汽输运,使得气旋B系统内部水汽含量增加,为气旋的发展提供能量。利用后向追踪法对气旋B中心附近的空气进行追踪发现,在1 000m以下,来自气旋A的空气占到总数的一半以上,可以认为气旋A是气旋B低层水汽来源的主要途径之一。     

一个温带海洋气旋爆发性发展的动力学分析

本文对1982年3月11～16日出现在西北太平洋地区的一个强温带海洋气旋的爆发性发展过程进行了诊断分析。重点讨论了斜压不稳定和非绝热加热过程在气旋发展不同阶段的特点和相互作用。分析揭示,在气旋发展初期低层与高层扰动在垂直方向是分离的,尺度和移速都不同。由高低层等熵位涡扰动的相对位相分析发现,在发展初期斜压不稳定条件对发展是不利的,而在爆发阶段则非常有利。由湿位涡和水汽辐合,等熵运动和非地转运动分析指出,非绝热加热过程在前边两个阶段都很重要。在爆发阶段斜压不稳定与非绝热加热过程相互作用,产生正反馈,使气旋得到爆发性发展。     

2016年10月11-19日东南太平洋一次温带气旋过程分析

利用美国国家环境预报中心发布的FNL资料、红外卫星云图资料和船测资料,对2016年10月17-19日某船舶在东南太平洋遭遇的一次温带气旋过程进行研究,以此为大洋航线上温带气旋预报保障能力提高积累经验。结果表明:(1)温带气旋A由绕极槽北伸切断发展而来,自西向东移动过程中在南太平洋大洋中部与另一气旋B合并加强对船舶航行造成影响;(2)气旋A初生阶段,大气低层旋转程度较强;成熟发展阶段在近地面、大气上层旋转程度较强;当气旋B初生发展时,气旋A中心附近自500 hPa以下为绝对涡度小值区,其上为绝对涡度大值区,绝对涡度垂直轴线向近B一侧倾斜;(3)槽后及气旋中心附近正涡度平流与槽前随高度增强的暖平流共同促使气旋发展。     

台风"摩羯"(1814)残涡经渤海突然增强成因分析

利用气象常规资料、自动站资料、FY-4 可见光云图和 NCEP/NCAR 1毅伊1毅再分析资料，对 2018 年 14 号台风“摩羯”残涡经渤海增强前后热力、动力和水汽特征进行分析，结论如下：台风登陆北上后变性为温带气旋，其热力结构呈非对称分布，垂直风切变具有温带气旋特征，台风残涡入海后高空辐散、整层涡度、水汽通量和水汽通量速度等物理因子均明显增强。利用 Petterssen 气旋发展公式探讨入海增强原因，台风残涡入海前，温度平流对台风发展起主要作用，涡度平流对台风发展起抑制作用，台风残涡入海后，温度平流和涡度平流皆有利于台风残涡增强。非绝热加热作用在整个研究时段有利于台风发展，降水释放潜热加热对台风入海增强有正反馈作用，这种作用表现为一种突发性增大的特征。海洋平坦下垫面和适宜的海温是台风残涡入海增强的原因之一。     

2003年3月北大西洋上两个爆发性气旋的“吞并”过程及发展机制分析

本文利用欧洲中期天气预报中心(European Centre for Medium-Range Weather Forecasts,ECMWF)提供的0.125(°)×0.125(°)的ERA-Interim再分析资料、美国国家航空航天局(National Aeronautics and Space Administration,NASA)提供的MODIS(Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer)可见光云图、气象卫星合作研究所(Cooperative Institute for Meteorological Satellite Studies,CIMSS)提供的GOES-EAST红外卫星云图等资料以及WRF(Weather Research and Forecasting)数值模式的模拟结果,对2003年3月北大西洋上一个爆发性气旋B“吞并”另一个气旋A后快速发展机制进行了分析。气旋A和B均生成于美国东部,气旋A于2003年3月5日06 UTC生成,气旋B于6日00 UTC生成,且比气旋A向东北方向移动得更快,7日18 UTC达到最大加深率3.27 hPa·h^-1。在北大西洋中部地区,从8日00 UTC开始,气旋B吞并气旋A后形成气旋C,8日12 UTC气旋C中心气压达到最低值938.3 hPa。高空急流、低空水汽输送和潜热释放为气旋A和气旋B的快速发展提供了有利的环流背景场。气旋B吞并气旋A的过程经历三个阶段:前期阶段、吞并阶段、完成阶段。利用WRF模式模拟结果的分析表明,气旋A和B之间建立水汽输运通道,水汽从气旋A向气旋B输送。气旋B吞并气旋A后形成气旋C快速发展的主要原因是暖平流的作用。     

超强台风桑美(0608)在残涡卷入后突然增强的数值模拟

利用中国气象局整编的CMA-STI热带气旋最佳路径数据集和NCEP/NCAR再分析资料,对2006年超强台风桑美(Saomai)在我国近海的突然增强过程进行诊断分析,结果表明:在Saomai突然增强过程中,总涡度收支在高层首先开始增加,接着中层涡度开始增加并逐渐向低层伸展,当高层涡度由增大转为减小,中低层涡度都转为增大时,Saomai趋于突然增强。在Saomai突然增强过程中,在对流层中低层,涡度平流项贡献最大,这与同期活动在西太平洋洋面上Saomai西侧的热带气旋宝霞(Bopha)有密切联系。进而利用中尺度模式WRF_ARW V 3.3进行数值模拟,结果表明:在Saomai西侧,Bopha的气旋性环流并入Saomai后,Bopha减弱而Saomai突然增强,Bopha残涡(remnant)正涡度带的卷入是Saomai在我国近海突然增强的重要原因。     

Numerical study of rapid cyclogenesis over sea

A five-layer primitive equation model was used in the study of rapid cyclogenesis over sea. The numerical simulations show that'the Tibetan Plateau, large-scale baroclinicity and heat flux from the sea surface are the three important agents to produce cyclonic vorticity along the east coast of China. The diagnostic computation of a 24 h control simulation indicates that the nonlinear vorticity advec-tion, baroclinicity and diabatic heating are also responsible for the development of the extratropical cyclones over seas.     

冬季海上爆发性气旋成因的动力学研究

本文对１９７９年１月和４月发生于西北太平洋地区的两个爆发性气旋和一个非爆发性气旋,应用位势涡度和Ｅ－Ｐ通量等进行了诊断分析。分析揭示,爆发性气旋发生与发展,不同于普通气旋的动力机制,它是由于平流层底的涡度异常增大南侵和下旋对对流层扰动、上层冷空气下传表成的上下偶合垂直结构的发展性气旋。其动力主要来自上层强和下层的水汽输送产生的大量而集中的凝结潜热。     

一次黄海爆发性气旋的观测分析和数值模拟研究

本文利用再分析资料和WRFV3.9模式（Weather Research and Forecasting Model）对2020年7月22－24日发生在黄海海域的一次爆发性气旋进行了研究,并对其演变过程和发展机制进行了详细分析。该气旋22日12UTC在山东南部生成,入海后开始爆发性发展,最大加深率达到1.2 Bergeron,23日在黄海中部气压降至最低990 hPa左右,24日在韩国登陆。高空强辐散、低层的暖舌结构、水汽输送和下垫面热通量的变化增强了大气斜压性,使其迅速发展。使用WRF模式对气旋进行模拟,涡度的诊断分析表明,大气低层强斜压性主要通过涡度方程的散度项对气旋的发展起作用,对流项在涡度发展旺盛的时刻也有一定影响。海温的敏感性试验表明,海温变化对气旋移动路径和中心气压影响明显。     

南大洋气旋气候与变化特征

A new climatology of cyclones in the Southern Ocean is generated by applying an automated cyclone detection and tracking algorithm(developed by Hodges at the Reading University) for an improved and relatively highresolution European Centre for Medium-Range Weather Forecasts atmospheric reanalysis during 1979–2013.A validation shows that identified cyclone tracks are in good agreement with a available analyzed cyclone product.The climatological characteristics of the Southern Ocean cyclones are then analyzed,including track,number,density,intensity,deepening rate and explosive events.An analysis shows that the number of cyclones in the Southern Ocean has increased for 1979–2013,but only statistically significant in summer.Coincident with the circumpolar trough,a single high-density band of cyclones is observed in 55°–67°S,and cyclone density has generally increased in north of this band for 1979–2013,except summer.The intensity of up to 70% cyclones in the Southern Ocean is less than 980 h Pa,and only a few cyclones with pressure less than 920 h Pa are detected for1979–2013.Further analysis shows that a high frequency of explosive cyclones is located in the band of 45°–55°S,and the Atlantic Ocean sector has much higher frequent occurrence of the explosive cyclones than that in the Pacific Ocean sector.Additionally,the relationship between cyclone activities in the Southern Ocean and the Southern Annular Mode is discussed.     

On the relation of the number of extratropical cyclones to their sizes

Extratropical cyclones were identified on the basis of sea level pressure NCEP/NCAR reanalysis data for the Northern Hemisphere from 1948 to 2004. Cyclone positions were determined with a time interval of 6 h. Cyclone sizes were obtained with the use of a numerical scheme based on a rotation of the spherical coordinate system such that the pole of the new coordinate system coincided with the cyclone center. Cyclone sizes were determined at each step of the trajectory. The last closed isobar was assumed to be the outer boundary of the cyclone. The pressure deficit in the cyclone center was regarded as a characteristic of the intensity of a synoptic formation. The interrelation between the number of cyclones and their sizes was estimated for all extratropical cyclones of the Northern Hemisphere regardless of the stage of their development. The number of cases being analyzed is 1.5 × 10⁶. Cyclone areas vary from 0.13 × 10⁶ to 6.4 × 10⁶ km², and 80% of extratropical cyclones have an intensity of 1–15 hPa. The distribution of the number of cyclones depending on their intensities is shown to be of an exponential character. The distributions of the number of cyclones were approximated with a very high accuracy, so that the regularities obtained are very stable during the past several decades.